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Dokumentenidentifikation DE102007028646A1 19.02.2009
Titel Strahlführungsmagnet zur Ablenkung eines Strahls elektrisch geladener Teilchen längs einer gekrümmten Teilchenbahn mit Zusatzspulen und Bestrahlungsanlage mit Kompensationsspulen und einem solchen Magneten
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bijick, Eva, 91056 Erlangen, DE;
Diehl, Dirk, Dr., 91052 Erlangen, DE;
Gumbrecht, Rene, 91074 Herzogenaurach, DE
DE-Anmeldedatum 21.06.2007
DE-Aktenzeichen 102007028646
Offenlegungstag 19.02.2009
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.02.2009
IPC-Hauptklasse G21K 1/093  (2006.01)  A,  F,  I,  20070621,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse A61N 5/10  (2006.01)  A,  L,  I,  20070621,  B,  H,  DE
A61B 6/06  (2006.01)  A,  L,  I,  20070621,  B,  H,  DE
Zusammenfassung Der Strahlführungsmagnet (200) umfasst ein Spulensystem mit entlang einer Teilchenbahn ausgedehnten Einzelspulen, die jeweils paarweise spiegelbildlich zu einer Strahlführungsebene angeordnet sind. Das Spulensystem umfasst zumindest zwei Hauptspulen (201) mit aufgebogenen Endteilen (205, 206) und zwischen den Hauptspulen (20) angeordnete flache Nebenspulen (207). Die Endteile der Hauptspulen sind bezüglich der Strahlführungsebene derart um mehr als 90° aufgebogen, dass sich die Endteile (205, 206) in den Feldbereich des jeweiligen bogenförmigen Endteils (205, 206) der zugeordneten Nebenspule (207) erstrecken. Weiterhin weist der Strahlführungsmagnet (200) Zusatzspulen (501) auf, welche im Feldbereich der jeweiligen bogenförmigen Endteile (205, 206) der Nebenspulen (207) angeordnet sind. Alternativ weist der Strahlführungsmagnet (200) Kompensationsspulen (503) auf, die beidseitig eines langgestreckten Patientenraums (502) angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DE-Patentanmeldung 10 2007 025 584.7 vom 01.06.2007 mit dem Titel „Strahlführungsmagnet zur Ablenkung eines Strahls elektrisch geladener Teilchen längs einer gekrümmten Teilchenbahn und Bestrahlungsanlage mit einem solchen Magneten" ist ein besonderer Strahlführungsmagnet zur Ablenkung eines Strahls elektrisch geladener Teilchen längs einer gekrümmten, eine Strahlführungsebene festlegenden Teilchenbahn. Dieser Magnet umfasst ein auf ferromagnetisches die Strahlführung beeinflussendes Material verzichtendes Spulensystem, das entlang der Teilchenbahn ausgedehnte, gekrümmte Einzelspulen aufweist. Die Einzelspulen sind jeweils paarweise spiegelbildlich zu der Strahlführungsebene angeordnet. Das Spulensystem umfasst zumindest, zwei Hauptspulen mit in Richtung der Teilchenbahn langgestreckten Seitenteilen und bezüglich der Strahlführungsebene aufgebogenen Endteilen. Weiterhin umfasst das Spulensystem zwei zwischen den Endteilen der Hauptspulen angeordnete, zumindest weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Nebenspulen mit in Richtung der Teilchenbahn langgestreckten Seitenteilen und bogenförmigen Endteilen.

Gekrümmte Strahlführungsmagnete kommen verbreitet in Teilchenbeschleunigeranlagen zu einer Ablenkung und/oder Fokussierung eines Strahls geladener Teilchen wie beispielsweise Elektronen oder Ionen zum Einsatz. Die in einer solchen Teilchenbeschleunigeranlage auf hohe kinetische Energien beschleunigten Teilchen werden zunehmend in der medizinischen Therapie, beispielsweise der Krebstherapie, eingesetzt. Eine Bestrahlungsanlage zur medizinischen Therapie geht beispielsweise aus der vorgenannten DE 199 04 675 A1 oder auch aus der US 4,870,287 A hervor. Derartige Bestrahlungsanlagen umfassen eine Teilchenquelle und einen Beschleuniger zur Erzeugung eines hochenergetischen Teilchenstrahls. Der hochenergetische Teilchenstrahl soll nun auf einen zu bestrahlenden Bereich eines Probanden, beispielsweise eine Geschwulst, gerichtet werden. Weiterhin soll die Strahlendosis im umliegenden Bereich, also dem nicht zu therapierenden Bereich, des Körpers des Probanden möglichst gering gehalten werden. Um die Strahlendosis in dem nicht zu therapierenden Bereich gering zu halten, bietet es sich an, den zu therapierenden Bereich aus verschiedenen Richtungen zu bestrahlen. Zu diesem Zweck wird der Teilchenstrahl entlang einer durch den Beschleuniger vorgegebenen Achse in eine sogenannte „Gantry" eingeschossen, welche um die durch den Teilchenstrahl vorgegebene Achse drehbar ist.

Unter einer Gantry ist in diesem Zusammenhang eine Anordnung aus verschiedenen Strahlführungsmagneten zu verstehen, mit denen der Teilchenstrahl mehrfach aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt werden kann, so dass er nach Verlassen der Gantry unter einem bestimmten Winkel auf den zu bestrahlenden Bereich trifft. Typischerweise trifft der Teilchenstrahl unter einem Winkel von 45° bis 90°, bezüglich der Rotationsachse der Gantry, auf den zu bestrahlenden Bereich. Damit eine Bestrahlung eines zu therapierenden Bereiches von mehreren Seiten erfolgen kann, sind die Strahlführungsmagnete auf einem Gestell, welches Teil der Gantry ist, derart angeordnet, dass der aus der Gantry austretende Teilchenstrahl stets durch einen bestimmten Bereich, das sogenannte „Isozentrum", verläuft. In einer Richtung lateral zu dem Teilchenstrahl kann das Isozentrum eine Ausdehnung von ca. 20 mal 20 cm aufweisen. Auf diese Weise kann die Strahlendosis im umliegenden Bereich des Isozentrums auf ein großes Volumen verteilt werden, so dass die Strahlenbelastung außerhalb des Isozentrums verhältnismäßig gering gehalten werden kann.

Zur Bestrahlung einer räumlich ausgedehnten Geschwulst oder eines räumlich ausgedehnten Tumors ist neben einer Variation des Winkels, unter dem der Teilchenstrahl auf den zu bestrahlenden Bereich trifft, sowohl eine Variation der kinetischen Energie der Teilchen wie auch eine Variation der lateralen Ortskoordinaten am Auftreffpunkt des Teilchenstrahls wünschenswert. Zu einer Variation der lateralen Ortskoordinaten des Teilchenstrahls am Ort des Isozentrums werden typischerweise Scannermagnete in die Gantry integriert. Mit Hilfe dieser Scannermagnete kann der Teilchenstrahl in einer horizontalen oder vertikalen Ebene um jeweils kleine Winkel abgelenkt werden. Diese durch die Scannermagnete hervorgerufenen Ablenkungen des Teilchenstrahls müssen typischerweise von dem in Strahlrichtung folgenden Magneten derart kompensiert werden, dass der Teilchenstrahl die Gantry in nahezu parallel zu versetzenden Strahlen in das Isozentrum verlässt.

Zur Variation der kinetischen Energie der Teilchen werden diese ausgehend von der Teilchenquelle mit unterschiedlichen kinetischen Energien in eine Gantry eingeschossen. Abhängig von der gewünschten kinetischen Energie der in die Gantry eingeschossenen Teilchen müssen die einzelnen Magnete der Gantry entsprechend erregt werden.

Aus den vorgenannten an die Magnete einer Gantry gestellten Bedingungen ergeben sich ionenoptische Anforderungen an die Konstruktion der Strahlführungsmagnete. Aus dem Stand der Technik bekannte Spulendesigns sind hinsichtlich dieser Kriterien im Allgemeinen optimiert.

Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Strahlführungsmagnete weisen das technische Problem auf, dass in den Endbereichen, insbesondere den Bögen gekrümmter Haupt- und/oder Korrekturspulen, die magnetische Flussdichte aufgrund der geringen Krümmungsradien auf sehr hohe Werte ansteigt. Werden die Spulen des Strahlführungsmagneten supraleitend ausgeführt, so verstärkt sich dieses technische Problem weiter, da die in den Endbereichen der Spulen auftretenden magnetischen Felder größer sein können als die kritische magnetische Flussdichte des supraleitenden Materials.

Um die vorgenannten technischen Probleme insbesondere hinsichtlich überkritischer magnetischer Flussdichten im Endbereich der Einzelspulen eines Strahlführungsmagneten gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern, sind in der DE-Patentanmeldung ... . für den Strahlführungsmagneten der eingangs genannten Art folgende Merkmale vorgeschlagen:

  • – Die Endteile der Hauptspulen sollen bezüglich der Strahlführungsebene derart um mehr als 90° aufgebogen sein, dass sie sich in den Feldbereich des jeweiligen bogenförmigen Endteils der jeweils zugeordneten Nebenspule erstrecken.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten ist es möglich, das Auftreten überkritischer Magnetfelder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen zu vermeiden. Insbesondere können Magnetfelder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen vermieden werden, welche maximale Grenzwerte überschreiten, die durch das zur Konstruktion des Strahlführungsmagneten herangezogene Material vorgegeben sind. Insbesondere kann bei einem Strahlführungsmagneten, welcher supraleitende Spulen aufweist vermieden werden, dass das supraleitende Material einem überkritischen Magnetfeld ausgesetzt wird, so dass das supraleitende Material oberhalb dieses überkritischen Magnetfeldes seine supraleitenden Eigenschaften verliert. Das kritische Magnetfeld des entsprechenden supraleitenden Materials ist insbesondere von dem von dem supraleitenden Material getragenen Strom abhängig. Gemäß den vorgenannten Maßnahmen ist es daher insbesondere möglich, bei einer vorgegebenen Stromtragfähigkeit des supraleitenden Materials, dieses lediglich einem entsprechend unterkritischen Magnetfeld auszusetzen. Ein derartiger besonderer Strahlführungsmagnet ist somit insbesondere hinsichtlich seiner Zuverlässigkeit verbessert, ohne dass eine Überdimensionierung seines Leitermaterials erforderlich ist.

Mit dem vorgeschlagenen Strahlführungsmagnet kann das Feld, welchem die bogenförmigen Endteile der Nebenspulen ausgesetzt sind, reduziert werden. Zusätzlich an den Strahlführungsmagneten zu stellende ionenoptische Anforderungen können einer Ausgestaltung der Endteile der Hauptspulen des vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten jedoch Grenzen setzen. So kann es aus ionenoptischen Gründen nicht immer möglich sein, eine optimale Feldkompensation für die Endteile der Hauptspulen zu erreichen. Weiterhin kann an den vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten die Forderung gestellt werden, dass dessen Streufeld in einem Patientenraum möglichst gering gehalten werden soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend aufgezeigten Probleme zumindest vermindert sind.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 und 3 angegebenen Maßnahmen gelöst. Demgemäß soll der vorgeschlagene Strahlführungsmagnet Zusatzspulen aufweisen, welche im Feldbereich der jeweiligen bogenförmigen Endteile der Nebenspulen angeordnet sind. Weiterhin erfindungsgemäß soll der Strahl elektrisch geladener Teilchen in einen langgestreckten Patientenraum abgelenkt werden, wobei sich beidseitig des langgestreckten Patientenraumes Kompensationsspulen befinden.

Bei dem erfindungsgemäßen Strahlführungsmagneten kann das Feld, welchem die bogenförmigen Endteile der Hauptspulen ausgesetzt sind, durch Zusatzspulen weiter verringert werden. Die Zusatzspulen können beispielsweise getrennt von dem restlichen Spulensystem des Strahlführungsmagneten gesteuert werden, so dass eine optimale Kompensation der Magnetfelder erreicht werden kann. Weiterhin ist es möglich, ionenoptische Anforderungen an den Strahlführungsmagneten zu berücksichtigen, ohne auf eine entsprechende Feldkompensation im Bereich der bogenförmigen Endbereiche der Hauptspulen zu verzichten. In dem Kompensationsspulen beidseitig eines langgestreckten Patientenraums angeordnet werden, kann das Streufeld des Strahlführungsmagneten im Patientenraum aktiv kompensiert werden. Eine geringe Belastung des Patientenraums durch das Streufeld des Strahlführungsmagneten ist aus verschiedenen medizinischen und technischen Gründen wünschenswert. So erweitert sich der Einsatzbereich eines derart verbesserten Strahlführungsmagneten beispielsweise auf Patienten, welche elektromagnetisch sensible Geräte innerhalb des Körpers tragen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strahlführungsmagneten gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

  • – So können sich die Zusatzspulen in einer oder mehreren Ebene(n) parallel zu der Strahlführungsebene erstrecken. Durch eine Anordnung der Zusatzspulen in einer oder mehreren Ebene(n) parallel zu der Strahlführungsebene kann eine besonders effektive Feldkompensation erreicht werden.
  • – Die Kompensationsspulen können sich in einer zu der Strahlführungsebene parallelen Ebene(n) erstrecken. Indem die Kompensationsspulen parallel zu der Strahlführungsebene angeordnet werden, kann eine besonders effektive Feldkompensation im Patientenraum erreicht werden.
  • – Die Endteile der Hauptspulen können derart aufgebogen sein, dass in der Projektion in die Strahlführungsebene die Endteile der Hauptspulen und die bogenförmigen Endteile der Nebenspulen einander überlappen. Durch eine Überlappung der Endteile der Hauptspulen und der bogenförmigen Endteile der Nebenspulen in Projektion in die Strahlführungsebene, kann in dem betreffenden Bereich der Überlappung ein Bereich angegeben werden, in welchem eine effektive Kompensation der von den jeweiligen Endteilen erzeugten Magnetfelder vorliegt.
  • – Die Endteile der Hauptspulen können bezüglich der Strahlführungsebene um näherungsweise 180° aufgebogen sein. Die Endteile der Hauptspulen können dabei zumindest annähernd in einer Ebene liegen, die zumindest näherungsweise parallel zu einer Ebene liegt, die durch das jeweilige bogenförmige Endteil der zugeordneten Nebenspule definiert ist. Werden die Endteile der Hauptspule bezüglich der Strahlführungsebene um näherungsweise 180° aufgebogen, so weist das von diesen Endteilen erzeugte Magnetfeld nahezu ausschließlich eine Magnetfeldkomponente auf, welche dem Magnetfeld, welches von den bogenförmigen Endteilen der zugeordneten Nebenspule erzeugt wird, in seiner Richtung exakt entgegensteht. Folglich ist nahezu das ganze von den Endteilen der Hauptspule erzeugte Magnetfeld für eine Kompensation der Magnetfelder der Endteile der Hauptspulen und der Endteile der Nebenspulen wirksam.
  • – Das Spulensystem kann ein erstes und ein zweites Spulenteilsystem zur Erzeugung eines ersten und zweiten Dipolmomentes umfassen. Das erste Spulenteilsystem kann zumindest die zwei Hauptspulen mit den aufgebogenen Endteilen als erste Hauptspulen und die zwei zumindest weitgehend flachen Nebenspulen umfassen. Die Nebenspulen können jeweils einen Innenbereich umschließen, in dem jeweils eine zumindest weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Korrekturspule angeordnet ist. Das zweite Spulenteilsystem kann zwei zweite bananenförmig gekrümmte Hauptspulen umfassen, die jeweils im Bereich der Strahlführungsebene zwischen den ersten Hauptspulen angeordnet sind und jeweils ein der Teilchenbahn nahes und ein der Teilchenbahn fernes langgestrecktes zweites Seitenteil aufweisen. Im Querschnitt betrachtet können die Seitenteile senkrecht zu der Strahlführungsebene eine größere Ausdehnung als parallel zu der Strahlführungsebene aufweisen. Das erste und zweite Spulenteilsystem können derart erregt sein, dass das erste und zweite Dipolmoment in zumindest näherungsweise entgegengesetzte Richtungen weisen. Ein Strahlführungsmagnet mit einem Spulensystem gemäß der vorgenannten Ausführungsform weist vorteilhaft ein reduziertes Streufeld auf. Bei Strahlführungsmagneten mit einem reduzierten Streufeld kann es sich insbesondere um leistungsstarke Strahlführungsmagnete handeln, bei denen das Auftreten von hohen Magnetfeldern in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen besonders dominant ist. Grade für derartige Strahlführungsmagnete ist es besonders vorteilhaft, wenn die in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen auftretenden hohen Magnetfelder kompensiert werden können.
  • – Das erste und das zweite Spulenteilsystem können derart erregt sein, dass im Außenbereich des Strahlführungsmagneten die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Eine Minimierung des Streufeldes eines Strahlführungsmagneten stellt eine graduelle Verbesserung hinsichtlich dessen elektromagnetischer Verträglichkeit dar. Insbesondere für einen derartigen Strahlführungsmagneten ist es vorteilhaft, wenn dieser hinsichtlich des Problems hoher Magnetfelder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen verbessert ist.
  • – Der Strahl elektrisch geladener Teilchen kann längs einer gekrümmten Teilchenbahn in ein Isozentrum abgelenkt werden. Weiterhin kann die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems zumindest am Ort des Isozentrums minimiert sein. Wird ein Strahlführungsmagnet gemäß der vorstehenden Ausführungsform zu therapeutischen Zwecken eingesetzt, so kann sich am Ort des Isozentrums der zu therapierende Bereich befinden. Der besondere Strahlführungsmagnet gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist aufgrund seines reduzierten Streufeldes medizinischen Anwendungen zugänglich, bei denen sich am Ort des Isozentrums oder in dessen Nähe ein elektromagnetisch empfindliches Gerät, beispielsweise ein Herzschrittmacher, befindet. Zu therapeutischen Zwecken, beispielsweise für die Ionentherapie, werden typischerweise leistungsstarke Magnete verwendet. Leistungsstarke Magnete weisen besonders auffällig das Problem auf, dass in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen erhöhte Magnetfelder auftreten. Daher ist es für einen derartigen Strahlführungsmagneten besonders vorteilhaft, wenn dieser hinsichtlich dieses technischen Problems verbessert ist.
  • – Die Einzelspulen des ersten und zweiten Spulenteilsystems können elektrisch in Reihe geschaltet sein und die Windungszahlen der Einzelspulen können derart dimensioniert sein, dass die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Weiterhin können die Einzelspulen des ersten und zweiten Spulenteilsystems elektrisch in Reihe geschaltet sein und die von den zweiten Hauptspulen in der Strahlführungsebene eingeschlossene Fläche kann derart bemessen sein, dass die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Gemäß den beiden vorgenannten Ausführungsformen können besonders einfache Strahlführungsmagnete angegeben werden, welche zum einen hinsichtlich eines minimierten Streufeldes und weiterhin hinsichtlich des Auftretens maximaler Magnetfeldbelastungen verbessert sind.
  • – Die Leiter der Einzelspulen können metallisches Tieftemperatursupraleitermaterial (sogenanntes „LTC-Supraleitermaterial") oder metalloxidisches Hochtemperatursupraleitermaterial (sogenanntes „HTC-Supraleitermaterial") aufweisen. Weiterhin kann das metalloxidische Hochtemperatursupraleitermaterial bei einer Betriebstemperatur zwischen 10 K und 40 K, vorzugsweise bei einer Betriebstemperatur zwischen 20 K und 30 K, gehalten werden. Wird ein Strahlführungsmagnet gemäß einer der drei vorgenannten Ausführungsformen mit supraleitenden Spulen realisiert, so ist das Problem des Auftretens überkritischer magnetischer Felder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen besonders kritisch. Supraleitendes Material verliert nämlich oberhalb eines materialspezifischen kritischen magnetischen Feldes seine supraleitenden Eigenschaften. Kann das Auftreten überkritischer magnetischer Felder vermieden werden, so kann der Strahlführungsmagnet gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen hinsichtlich seiner Zuverlässigkeit verbessert werden.

Die sich auf eine Bestrahlungsanlage beziehende Aufgabe wird mit den in Anspruch 15 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Demgemäß soll eine Bestrahlungsanlage nach der Erfindung eine feststehende, einen Strahl elektrisch geladener Teilchen erzeugende Teilchenquelle aufweisen. Weiterhin soll die Bestrahlungsanlage ein Gantry-System aufweisen, welches um eine Rotationsachse drehbar ist und mehrere Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnete zur Ablenkung und/oder Fokussierung des Teilchenstrahls in ein Isozentrum aufweist. Zumindest einer der Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnete des Gantry-Systems soll ein erfindungsgemäß ausgeführter Strahlführungsmagnet nach einer der vorgenannten Ausführungsformen sein.

Die erfindungsgemäße Bestrahlungsanlage ist gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Bestrahlungsanlagen hinsichtlich des Problems auftretender überkritischer magnetischer Felder verbessert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der besonderen Bestrahlungsanlage gehen aus den von Anspruch 15 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Bestrahlungsanlage nach Anspruch 15 mit den Merkmalen eines, vorzugsweise mit denen mehrerer, Unteransprüche kombiniert werden. Demgemäß kann die Bestrahlungsanlage nach der Erfindung zusätzlich noch die folgenden Merkmale aufweisen:

  • – Die Bestrahlungsanlage kann als Ablenk- und/oder Fokussierungsmagneten, welcher von dem Teilchenstrahl vor Erreichen des Isozentrums zuletzt durchlaufen wird, einen Strahlführungsmagneten nach einer der vorgenannten Ausführungsformen enthalten. Bei demjenigen Ablenk- und/oder Fokussierungsmagneten einer Bestrahlungsanlage, welcher von dem Teilchenstrahl vor Erreichen des Isozentrums zuletzt durchlaufen wird, handelt es sich typischerweise um einen Strahlführungsmagneten mit hoher Leistung. Besonders vorteilhaft ist es daher, diesen Magneten hinsichtlich des Auftretens überhöhter Magnetfelder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen zu verbessern.
  • – Die Bestrahlungsanlage kann einen Strahlführungsmagneten aufweisen, dessen Streufeld zumindest in einem Patientenraum, vorzugsweise zumindest am Ort des Isozentrums minimiert ist. Eine Minimierung des Streufeldes des Strahlführungsmagneten im Patientenraum, vorzugsweise am Ort des Isozentrums, stellt eine graduelle Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit der Bestrahlungsanlage dar. Weiterhin ist der Strahlführungsmagnet der Bestrahlungsanlage hinsichtlich des Auftretens überkritischer magnetischer Felder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen verbessert.
  • – Der Teilchenstrahl kann ein Strahl aus C6+-Teilchen sein. C6+-Teilchen werden zunehmend im Bereich der Krebstherapie eingesetzt. Bei derartigen in der Medizintechnik eingesetzten Bestrahlungsanlagen handelt es sich um Bestrahlungsanlagen mit Ablenkung und/oder Fokussierungsmagneten mit hoher Leistung. Es ist daher für eine derartige Bestrahlungsanlage vorteilhaft, wenn diese zumindest einen Strahlführungsmagneten aufweist, welcher hinsichtlich des Auftretens überhöhter magnetischer Felder in den bogenförmigen Endteilen der Nebenspulen verbessert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strahlführungsmagneten sowie der erfindungsgemäßen Bestrahlungsanlage gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Ansprüchen sowie insbesondere aus der nachfolgend erläuterten Zeichnung hervor. In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Strahlführungsmagneten sowie der erfindungsgemäßen Bestrahlungsanlage in schematisierter Darstellung angedeutet. In der Zeichnung zeigen

1 eine Bestrahlungsanlage mit einem Gantry-System,

2 einen vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten in Perspektivansicht gemäß der prioritätsbegründenden Anmeldung DE 10 2007 025584.7 vom 01.06.2007,

3 einen weiteren vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten in Perspektivansicht gemäß der prioritätsbegründenden Anmeldung DE 10 2007 025584.7 vom 01.06.2007,

4 den vorgeschlagenen Strahlführungsmagneten gemäß 3 in einer Projektion in die Strahlführungsebene und

5 einen Strahlführungsmagneten mit Zusatzspulen und Kompensationsspulen als Teil einer Bestrahlungsanlage nach der Erfindung.

Sich in der Zeichnung entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Zeichnung nicht näher erläuterte Bauteile sind allgemein bekannter Stand der Technik.

1 zeigt eine Bestrahlungsanlage 100, mit welcher ein Strahl elektrisch geladener Teilchen 101, ausgehend von einer Teilchenquelle 102 mit Hilfe eines Gantry-Systems entlang einer gekrümmten Teilchenbahn abgelenkt wird. Bei dem Teilchenstrahl 101 kann es sich insbesondere um einen Strahl aus C6+-Ionen handeln. Der Teilchenstrahl 101 wird mit Hilfe des Gantry-Systems, ausgehend von der Teilchenquelle 102 in ein Isozentrum 103 abgelenkt. Die Ablenkung des Teilchenstrahls 101, welcher innerhalb des Gantry-Systems in einem Strahlführungsrohr 104 geführt wird, erfolgt mittels mehrerer Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnete 105. Das die Ablenkungs- und/oder Fokussierungsmagnete 105 umfassende Gantry-System ist um eine Rotationsachse A drehbar, welche typischerweise von der Teilchenquelle 102 vorgegeben ist. Allgemein kann ein Gantry-System neben einer Vielzahl von Ablenkungs- und/oder Fokussierungsmagneten 105 weitere Bauteile umfassen wie beispielsweise ein Gestell zur Halterung der Ablenkungs- und/oder Fokussierungsmagnete, Lagervorrichtungen, ein Kühlsystem zur Kühlung der Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnete 105 und weitere zum Betrieb der Gantry notwendige Bauteile.

Mit Hilfe des Gantry-Systems ist es möglich, den Teilchenstrahl 101 in das Isozentrum 103 abzulenken. Unter einem Isozentrum 103 ist in diesem Zusammenhang derjenige Bereich zu verstehen, in welchem der Teilchenstrahl 101 die Rotationsachse A der Gantry schneidet. Bei einer Rotation des Gantry-Systems um die Rotationsachse A verläuft der Teilchenstrahl 101 stets durch das Isozentrum 103.

Ein Gantry-System kann insbesondere im Rahmen einer medizinischen Therapie eingesetzt werden. In diesem Fall wird sich im Bereich des Isozentrums 103 ein zu behandelnder Bereich, beispielsweise ein Tumor oder eine Geschwulst, welcher bestrahlt werden soll, befinden. Eine derartige medizinische Behandlung kann insbesondere unter Verwendung eines Strahls von C6+-Ionen erfolgen.

Die Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnete 105 einer Bestrahlungsanlage 100 können Magnetwicklungen aufweisen, welche aus normalleitendem Material oder aus supraleitendem Material hergestellt sind.

2 zeigt einen Teil eines Strahlführungsmagneten 200 in Perspektivansicht. Bei dem in 2 dargestellten Strahlführungsmagneten 200 kann es sich insbesondere um einen Ablenk- und/oder Fokussierungsmagneten 105 handeln, der Teil einer Bestrahlungsanlage 100 ist. Der Strahlführungsmagnet 200 kann eine erste und eine zweite Hauptspule 201, 202 aufweisen, welche entlang einer Teilchenbahn langgestreckte Seitenteile 203 bzw. 204 aufweisen. Die Hauptspulen 201, 202 können paarweise spiegelbildlich zu einer Strahlführungsebene angeordnet sein, welche durch die Teilchenbahn des Strahls elektrisch geladener Teilchen 101 festgelegt ist. Die zwei Hauptspulen 201, 202 weisen weiterhin jeweils sich an die langgestreckten Seitenteile 203, 204 anschließende Endteile 205, 206 auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 2 lediglich die aufgebogenen Endteile 205, 206 der Hauptspule 201 dargestellt. Die aufgebogenen Endteile 205, 206 sind bzgl. der durch den Strahl elektrisch geladener Teilchen 101 festgelegten Strahlführungsebene aufgebogen. Die Endteile 205, 206 sollen dabei um mehr als 90° bzgl. der Strahlführungsebene aufgebogen sein.

Zwischen den Endteilen 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 befindet sich jeweils eine weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Nebenspule 207. Die Nebenspulen 207 weisen jeweils in Richtung der Teilchenbahn langgestreckte Seitenteile 208 sowie bogenförmige Endteile 209, 210 auf.

Die aufgebogenen Endteile 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 sind derart aus der Strahlführungsebene aufgebogen, dass sie sich in den Feldbereich des jeweils zugehörigen Endteils 209, 210 der jeweils zugeordneten Nebenspule 207 erstrecken. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich beispielsweise das aufgebogene Endteil 205 der Hauptspule 201 in den Feldbereich des Endteils 209 der Nebenspule 207.

Der Strahlführungsmagnet 200 kann insbesondere frei von ferromagnetischem, die Strahlführung beeinflussenden Material sein. Für einen entsprechenden Strahlführungsmagneten 200 wird also auf magnetfeldformendes Material, beispielsweise Eisenjoche, verzichtet.

Die Endteile 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 können um mehr als 90° aus der Strahlführungsebene aufgebogen sein, insbesondere können die Endteile 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 um zumindest näherungsweise 180° bzgl. der Strahlführungsebene aufgebogen sein. Die Endbereiche 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 liegen dann in einer Ebene, welche zumindest näherungsweise, parallel zu der Strahlführungsebene liegt. Werden die Endteile 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 um mehr als 90° gegenüber der Strahlführungsebene aufgebogen, so weist das von den Endteilen 205, 206 erzeugte Magnetfeld eine Magnetfeldkomponente auf, welche senkrecht auf der Strahlführungsebene steht. Die auf der Strahlführungsebene senkrecht stehende Magnetfeldkomponente kompensiert zumindest teilweise das von den bogenförmigen Endteilen 209, 210 der Nebenspulen 207 erzeugte Magnetfeld. Werden die Endteile 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 um näherungsweise 180° gegenüber der Strahlführungsebene aufgebogen, so weist das von den Endteilen 205, 206 erzeugte Magnetfeld nahezu vollständig eine Magnetfeldkomponente auf, welche senkrecht auf der Strahlführungsebene steht. Da die Magnetfeldkomponente, welche senkrecht auf der Strahlführungsebene steht und von den Endteilen 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 erzeugt wird, eine Richtung aufweist, welche der Richtung des Magnetfeldes, welches von den bogenförmigen Endteilen 209, 210 der Nebenspulen 207 erzeugt wird, kompensieren sich die entsprechenden Magnetfelder zumindest teilweise.

Der Strahlführungsmagnet 200 kann Einzelspulen aufweisen, deren Leiter zumindest überwiegend aus metallischem Tieftemperatursupraleitermaterial (LTC-Supraleitermaterial) gefertigt sind. Stattdessen kann der Strahlführungsmagnet 200 Einzelspulen aufweisen, deren Leiter metalloxidisches Hochtemperatursupraleitermaterial (HTC-Supraleitermaterial) aufweisen. Als Hochtemperatursupraleitermaterial kann beispielsweise sogenanntes YBCO verwendet werden. Die Betriebstemperatur von Leitern der Einzelspulen aus einem Hochtemperatursupraleitermaterial kann zwischen 10 K und 40 K, insbesondere zwischen 20 K und 30 K liegen. Ein Strahlführungsmagnet 200, welcher mit supraleitenden Einzelspulen ausgestaltet ist, weist weiterhin ein Kühlsystem zur Kühlung der supraleitenden Einzelspulen auf, wie es allgemein aus dem Stand der Technik bekannt ist.

3 zeigt einen weiteren Strahlführungsmagneten 300, der ein Spulensystem aufweist, welches in ein erstes und ein zweites Spulenteilsystem unterteilt ist. Das erste und zweite Spulenteilsystem können ein erstes und ein zweites Dipolmoment erzeugen, welche zumindest näherungsweise in entgegengesetzte Richtungen weisen. Das erste Spulenteilsystem umfasst dabei die zwei Hauptspulen 201 und die zwei zumindest weitgehend flachen Nebenspulen 207. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 3 lediglich eine der beiden Hauptspulen und eine der beiden Nebenspulen dargestellt. Die Nebenspulen 207 umschließen jeweils einen Innenbereich, in dem eine zumindest weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Korrekturspule 301angeordnet ist. Das zweite Spulensystem umfasst zwei zweite, bananenförmig gekrümmte zweite Hauptspulen 302, 303, welche jeweils ein der Teilchenbahn nahes und ein der Teilchenbahn fernes, langgestrecktes zweites Seitenteil 304, 305 aufweisen. Im Querschnitt betrachtet, also in einem Schnitt senkrecht zur Strahlführungsebene, können die langgestreckten Seitenteile 304, 305 senkrecht zu der Strahlführungsebene eine größere Ausdehnung aufweisen als parallel zu der Strahlführungsebene.

Das erste und das zweite Spulenteilsystem können derart erregt sein, dass das Dipolmoment des ersten Spulenteilsystems und das Dipolmoment des zweiten Spulenteilsystems sich zumindest näherungsweise kompensieren. Insbesondere können das erste und das zweite Spulenteilsystem derart erregt sein, dass im Fernfeld des Strahlführungsmagneten 300 die Summe der Dipolmomente des ersten Spulenteilsystems und des zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Wie allgemein bekannt, fällt ein Quadrupolmoment vom Ort seiner Erzeugung betrachtet schneller ab als ein Dipolmoment. Da die Dipolmomente des ersten und des zweiten Spulenteilsystems sich zumindest teilweise kompensieren, zeigt der Strahlführungsmagnet 300 gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ein Quadrupolmoment. Da das Quadrupolmoment gegenüber dem Dipolmoment im Raum schneller abfällt, kann ein Strahlführungsmagnet 300 angegeben werden, welcher ein vermindertes Streufeld aufweist.

Bei dem Strahlführungsmagneten 300 gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann es sich insbesondere um einen Ablenk- und/oder Fokussierungsmagneten handeln, welcher von einem Strahl elektrisch geladener Teilchen 101 als letztes durchlaufen wird, bevor der Strahl elektrisch geladener Teilchen 101 in ein Isozentrum 103 trifft (vgl. 1).

Der Strahlführungsmagnet 300 gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann weiterhin derart ausgestaltet sein, dass das erste und das zweite Spulenteilsystem derart erregt sind, dass das Dipolmoment des Strahlführungsmagneten 300 am Ort des Isozentrums 103 minimiert ist. Der Strahlführungsmagnet 300 ist somit insbesondere für den Einsatz in der Medizintechnik geeignet. Wird ein Strahlführungsmagnet 300 gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Medizintechnik verwendet, so wird sich im Bereich des Isozentrums 103 ein zu therapierender Bereich befinden. Ein Strahlführungsmagnet mit reduziertem Streufeld ist für besondere medizinische Anwendung, beispielsweise zur Bestrahlung von Patienten, welche elektromagnetisch sensible medizinische Geräte innerhalb des Körpers tragen (beispielsweise einen Herzschrittmacher), besonders geeignet.

Um die von den ersten und zweiten Spulenteilsystem erzeugten Dipolmomente so zu dimensionieren, dass diese sich nach Möglichkeit kompensieren, können die Einzelspulen des ersten und des zweiten Spulenteilsystems elektrisch in Reihe geschaltet sein und die Windungszahlen der Einzelspulen des ersten und zweiten Spulenteilsystems können derart dimensioniert sein, dass die Summe der Dipolmomente des ersten und des zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Alternativ können die Einzelspulen des ersten und des zweiten Spulenteilsystems elektrisch in Reihe geschaltet sein und die zweiten Hauptspulen 203 können innerhalb der Strahlführungsebene eine derart bemessene Fläche einschließen, dass die Summe der Dipolmomente des ersten und des zweiten Spulenteilsystems minimiert ist.

4 zeigt den in 3 dargestellten Strahlführungsmagneten 300 in einer Projektion in die Strahlführungsebene. In 4 sind die einzelnen Spulen des ersten und zweiten Spulenteilsystems dargestellt. Das erste Spulenteilsystem umfasst zwei Hauptspulen 207, wobei in 4 lediglich eine der beiden Hauptspulen dargestellt ist, wobei die entsprechende zweite Hauptspule, die spiegelbildlich zu der Strahlführungsebene angeordnet ist, deckungsgleich mit der ersten zu liegen käme. Die ersten Hauptspulen 201 weisen jeweils aufgebogene Endteile 205, 206 auf. Zwischen den aufgebogenen Endteilen 205, 206 befinden sich die Nebenspulen 207. Die Hauptspulen 201 weisen jeweils entlang der Teilchenbahn langgestreckte Seitenteile 203 auf, die Nebenspulen 207 weisen jeweils weitgehend flache, langgestreckte Seitenteile 208 auf.

Das zweite Spulenteilsystem umfasst zwei zweite Hauptspulen 302, 303, welche jeweils bananenförmig gekrümmt sind und im Bereich der Strahlführungsebene zwischen den ersten Hauptspulen 201 angeordnet sind. Die zwei zweiten Hauptspulen 302, 303 weisen jeweils ein der Teilchenbahn nahes Teilstück 401 und 402 und ein der Teilchenbahn fernes Seitenteil 304, 305 auf. Gemäß der Darstellung von 4 könnte das erste Spulenteilsystem ein Dipolmoment erzeugen, welches aus der Papierebene heraus weist, während das zweite Spulenteilsystem ein Dipolmoment erzeugt, welches in die Papierebene hinein weist. Ebenso ist natürlich eine jeweils um 180° gedrehte Orientierung des Dipolmoments möglich.

Das in 4 dargestellte Spulensystem kann neben dem ersten und dem zweiten Spulenteilsystem im Innenbereich der Nebenspule angeordnete Korrekturspulen 301 aufweisen. Ein Strahl elektrisch geladener Teilchen 101 kann mit dem in 4 dargestellten Spulensystem in ein Isozentrum 103 abgelenkt werden.

Die Endteile 205, 206 der Hauptspulen 201, 202 können derart aufgebogen sein, dass sie sich mit den bogenförmigen Endteilen 209, 210 der Nebenspulen 207 in der Projektion in die Strahlführungsebene überlappen.

5 zeigt einen Strahlführungsmagneten 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Strahlführungsmagnet 200 weist die bereits aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen bekannte Hauptspulen, von denen lediglich eine Hauptspule 201 dargestellt ist, mit Endteilen 205, 206 auf. Zwischen den Endteilen 205, 206 der Hauptspule 201 erstreckt sich eine gekrümmte Nebenspule 207 mit bogenförmigen Endteilen 209, 210. Im Innenbereich der Nebenspule 207 befindet sich eine Korrekturspule 301. Im Bereich der bogenförmigen Endteile 209, 210 der Nebenspule 207 befinden sich jeweils Zusatzspulen 501 angeordnet. Die Zusatzspulen 501 können getrennt von dem restlichen Spulensystem des Strahlführungsmagneten 200 ansteuerbar sein. Insbesondere können die Zusatzspulen 501 derart erregt sein, dass eine effektive Magnetfeldkompensation im Bereich der bogenförmigen Endteile 209, 210 der Nebenspule 207 erreicht werden kann.

Mit dem in 5 dargestellten Strahlführungsmagneten 200 kann ein Strahl 101 elektrisch geladener Teilchen in ein Isozentrum 103 abgelenkt werden. Das Isozentrum 103 kann insbesondere innerhalb eines langgestreckten Patientenraumes 502 liegen. Beidseitig dieses langgestreckten Patientenraumes 502 können Kompensationsspulen 503 angeordnet sein. Mittels der Kompensationsspulen 503 kann das Streufeld des Strahlführungsmagneten 200 im Bereich des Patientenraumes 502 vermindert und ggf. minimiert werden.

Die Zusatzspulen 501 und/oder die Kompensationsspulen 503 können aus normalleitendem oder insbesondere aus supraleitendem Material gefertigt sein und einzeln oder auch gemeinsam mit dem restlichen Spulensystem des Strahlführungsmagneten 200 ansteuerbar bzw. erregbar sein.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • - DE 102007025584 [0001, 0021, 0022]
  • - DE 19904675 A1 [0002]
  • - US 4870287 A [0002]


Anspruch[de]
Strahlführungsmagnet (200, 300) zur Ablenkung eines Strahls (101) elektrisch geladener Teilchen längs einer gekrümmten, eine Strahlführungsebene festlegenden Teilchenbahn, welcher Magnet (200, 300) ein auf ferromagnetisches, die Strahlführung beeinflussendes Material verzichtendes Spulensystem umfasst, das entlang der Teilchenbahn ausgedehnte, gekrümmte Einzelspulen aufweist, die jeweils paarweise spiegelbildlich zu der Strahlführungsebene angeordnet sind, wobei das Spulensystem mindestens umfasst:

– zwei Hauptspulen (201, 202) mit in Richtung der Teilchenbahn lang gestreckten Seitenteilen (203, 204) und bezüglich der Strahlführungsebene aufgebogenen Endteilen (205, 206) und

– zwei zwischen den Endteilen (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) angeordnete zumindest weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Nebenspulen (207) mit in Richtung der Teilchenbahn lang gestreckten Seitenteilen (208) und bogenförmigen Endteilen (209, 210),

wobei

die Endteile (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) bezüglich der Strahlführungsebene um mehr als 90° derart aufgebogen sind, dass sich diese in den Feldbereich des jeweiligen bogenförmigen Endteils (209, 210) der jeweils zugeordneten Nebenspule (207) erstrecken,

nach Patent DE 10 2007 025584.7, gekennzeichnet durch Zusatzspulen (501) des Strahlführungsmagneten (200, 300), welche im Feldbereich der jeweiligen bogenförmigen Endteile (209, 210) der Nebenspulen (207) angeordnet sind.
Strahlführungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenspulen (207) sich in einer oder mehreren Ebene(n) parallel zu der Strahlführungsebene erstrecken. Strahlführungsmagnet (200, 300) zur Ablenkung eines Strahls (101) elektrisch geladener Teilchen längs einer gekrümmten, eine Strahlführungsebene festlegenden Teilchenbahn, welcher Magnet (200, 300) ein auf ferromagnetisches, die Strahlführung beeinflussendes Material verzichtendes Spulensystem umfasst, das entlang der Teilchenbahn ausgedehnte, gekrümmte Einzelspulen aufweist, die jeweils paarweise spiegelbildlich zu der Strahlführungsebene angeordnet sind, wobei das Spulensystem mindestens umfasst:

– zwei Hauptspulen (201, 202) mit in Richtung der Teilchenbahn lang gestreckten Seitenteilen (203, 204) und bezüglich der Strahlführungsebene aufgebogenen Endteilen (205, 206) und

– zwei zwischen den Endteilen (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) angeordnete zumindest weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Nebenspulen (207) mit in Richtung der Teilchenbahn lang gestreckten Seitenteilen (208) und bogenförmigen Endteilen (209, 210),

wobei

die Endteile (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) bezüglich der Strahlführungsebene um mehr als 90° derart aufgebogen sind, dass sich diese in den Feldbereich des jeweiligen bogenförmigen Endteils (209, 210) der jeweils zugeordneten Nebenspule (207) erstrecken,

nach Patent ... . ., dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (101) elektrisch geladener Teilchen in einen langgestreckten Patientenraum (502) abgelenkt wird und Kompensationsspulen (503) beidseitig des langgestreckten Patientenraums (502) angeordnet sind.
Strahlführungsmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspulen (503) sich in einer oder mehreren Ebene(n) parallel zu der Strahlführungsebene erstrecken. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) derart aufgebogen sind, dass in Projektion in die Strahlführungsebene die Endteile (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) und die bogenförmigen Endteile (209, 210) der Nebenspulen (207) einander überlappen. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (205, 206) der Hauptspulen (201, 202) bezüglich der Strahlführungsebene um näherungsweise 180° aufgebogen sind, so dass diese in einer zumindest annähernd parallelen Ebene zu der des jeweiligen bogenförmigen Endteils (209, 210) der zugeordneten Nebenspule (207) liegen. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulensystem ein erstes und ein zweites Spulenteilsystem zur Erzeugung eines ersten und zweiten Dipolmomentes umfasst,

wobei

das erste Spulenteilsystem

– die zwei Hauptspulen (201, 202) mit den aufgebogenen Endteilen (205, 206) als erste Hauptspulen und die zwei zumindest weitgehend flachen Nebenspulen (207) umfasst und die Nebenspulen (207) jeweils einen Innenbereich umschließen, in dem jeweils eine zumindest weitgehend flache, bananenförmig gekrümmte Korrekturspule (301) angeordnet ist,

und

das zweite Spulenteilsystem

– zwei zweite, bananenförmig gekrümmten zweiten Hauptspulen (302, 303) umfasst, die jeweils im Bereich der Strahlführungsebene zwischen den ersten Hauptspulen (201, 202) angeordnet sind und jeweils ein der Teilchenbahn nahes (401, 402) und ein der Teilchenbahn fernes (304, 305) langgestrecktes zweites Seitenteil aufweisen und im Querschnitt betrachtet die Seitenteile (304, 305, 401, 402) senkrecht zu der Strahlführungsebene eine größere Ausdehnung als parallel zu der Strahlführungsebene aufweisen,

wobei

das erste und zweite Spulenteilsystem derart erregt sind, dass das erste und zweite Dipolmoment in zumindest näherungsweise entgegengesetzte Richtungen weisen.
Strahlführungsmagnet (200, 300) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Spulenteilsystem derart erregt sind, dass in einem Bereich außerhalb des Strahlführungsmagneten (200, 300) die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (101) elektrisch geladener Teilchen längs einer gekrümmten Teilchenbahn in ein Isozentrum (103) abgelenkt wird und die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems zumindest am Ort des Isozentrums (103) minimiert ist. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspulen des ersten und zweiten Spulenteilsystems elektrisch in Reihe geschaltet sind, und die Windungszahlen der Einzelspulen derart dimensioniert sind, dass die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspulen des ersten und zweiten Spulenteilsystems elektrisch in Reihe geschaltet sind, und die zweiten Hauptspulen (302, 303) in der Strahlführungsebene eine derart bemessene Fläche einschließen, dass die Summe der Dipolmomente des ersten und zweiten Spulenteilsystems minimiert ist. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter der Einzelspulen metallisches LTC-Supraleitermaterial aufweisen. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter der Einzelspulen metalloxidisches HTC-Supraleitermaterial aufweisen. Strahlführungsmagnet (200, 300) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Betriebstemperatur der Leiter der Einzelspulen zwischen 10 K und 40 K, vorzugsweise zwischen 20 K und 30 K. Bestrahlungsanlage (100) mit

– einer feststehenden, einen Strahl elektrisch geladener Teilchen erzeugenden Teilchenquelle (102), und

– einem um eine Rotationsachse drehbaren Gantry-System mit mehreren Ablenk- und/oder Fokussierungsmagneten (105) zur Ablenkung und/oder Fokussierung des Teilchenstrahls (101) in ein Isozentrum (103),

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnete (105) ein Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
Bestrahlungsanlage (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablenk- und/oder Fokussierungsmagnet (105), den der Teilchenstrahl (101) vor erreichen des Isozentrums (103) zuletzt durchläuft, eine Strahlführungsmagnet (200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist. Bestrahlungsanlage (100) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Streufeld des Strahlführungsmagneten (200, 300) zumindest in einem Patientenraum, vorzugsweise zumindest am Ort des Isozentrums (103), minimiert ist. Bestrahlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch einen Teilchenstrahl (101) aus C6+-Teilchen.






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