DE10344650A1 - Recording method for mobile X-ray equipment places the X-ray equipment at the disposal of a radiation unit for the purpose of positioning a patient - Google Patents

Recording method for mobile X-ray equipment places the X-ray equipment at the disposal of a radiation unit for the purpose of positioning a patient Download PDF

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Abstract

Several X-ray markers arranged on a radiation table (3) allocated to an X-ray therapeutic radiation unit (1) are used for recording. The X-ray markers are arranged on an area (13) penetrated by X-rays on the X-ray therapeutic radiation unit fitted with a three-dimensional C-arc device (2). The radiation table supports a patient with a linear accelerator (5) at the head end. An independent claim is also included for a radiation table for an X-ray therapy radiation unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrierung eines mobilen Röntgengerätes mit einer Bestrahlungseinheit, welches dieser zum Zwecke der Patientenpositionierung beigestellt ist. Bei der Bestrahlung mit hochenergetischen Röntgenstrahlen im Zuge einer Strahlentherapie, welche eine mögliche Therapie beispielsweise für Krebspatienten ist, ist für die Qualität der Therapie eine korrekte Lagerung des Patienten bezüglich der Bestrahlungseinheit erforderlich. Üblicherweise wird vor der Durchführung der Therapie ein Computertomogramm (CT) aufgezeichnet und auf der Grundlage eines damit erzeugten 3D-Bilddatensatzes ein Bestrahlungsplan erstellt. Bei der dann unter Umständen erst viel später stattfindenden Strahlentherapie muss der Patient bzw. der ihn tragende Bestrahlungstisch so positioniert werden, dass das zu behandelnde Körpervolumen mit dem entsprechenden Volumen des CT-Datensatzes deckungsgleich angeordnet ist, d.h. exakt die gleiche räumliche Ausrichtung relativ zur Bestrahlungseinheit einnimmt. Um dies zu gewährleisten, werden vielfach Hautmarker verwendet. Diese werden während oder kurz nach der Aufnahme des Planungs-CTs am Patienten angebracht, z.B. in die Haut eintätowiert und ermöglichen eine Registrierung zwischen dem CT-Datensatz und der Patientenanatomie im Bestrahlungsraum mit Hilfe von Laservisieren. Alternativ werden vor der Erstellung des CT-Planungsdatensatzes Marker an der Haut des Patienten angebracht, die sowohl im CT erkennbar sind als auch durch ein Navigationssystem detektiert werden können und somit eine exakte Ausrichtung des Patienten auf dem Bestrahlungstisch ermöglichen. Ein Navigationssystem, das dies leistet, ist beispielsweise das System ExacTrac der Brainlab AG. Ein Nachteil bei Hautmarker verwendeten Verfahren ist, dass sich während des zwischen der Aufnahme des CT-Datensatzes und der Bestrahlungstherapie liegenden Zeitraumes und auch wäh rend der sich oft über mehrere Wochen erstreckenden Bestrahlungstherapie die relative Lage der Hautmarker zum Bestrahlungsgebiet beispielsweise aufgrund einer Gewichtsabnahme des Patienten oder aufgrund von Organverschiebungen verändern kann. Die geschilderten Probleme werden bei sog. Portal-Image-Verfahren umgangen, bei denen der therapeutische Röntgenstrahl genutzt wird, um zweidimensionale Bilder der Patientenanatomie zu erzeugen. Durch visuellen Vergleich eines solches Bildes mit einer Projektion des CT-Datensatzes entsprechend der Röntgenstrahlrichtung des portal imaging wird der Bestrahlungstisch bzw. der Patient in die richtige Position gebracht. Mit therapeutischen Röntgenstrahlen erzeugte Bilder sind jedoch qualitativ schlecht und damit nur bedingt für eine akkurate Patientenpositionierung geeignet. Außerdem wird dem Patienten bei dieser Art der "online-Bildgebung" zusätzlich eine relativ hohe Strahlendosis appliziert.The The invention relates to a method for registering a mobile X-ray machine with an irradiation unit, which this for the purpose of patient positioning is provided. During irradiation with high-energy X-rays in the course of radiotherapy, which is a possible therapy, for example for cancer patients is, is for the quality the therapy a correct storage of the patient with respect to the Irradiation unit required. Usually, before the therapy is performed a computed tomogram (CT) recorded and based on a 3D image data set created with this creates an irradiation plan. In case of circumstances only much later radiotherapy must be carried out by the patient or the patient Radiation table be positioned so that the treated body volume arranged congruent with the corresponding volume of the CT data set is, i. exactly the same spatial Alignment relative to the irradiation unit occupies. To this, too guarantee, Skin markers are often used. These will be during or attached to the patient shortly after admission of the planning CT, e.g. tattooed in the skin and allow a registration between the CT dataset and the patient anatomy in the Irradiation room with the help of laserisation. Alternatively markers on the skin before creating the CT planning dataset attached to the patient, which are recognizable both on CT and through a navigation system can be detected and thus an exact Align the patient to the radiation table. A navigation system that does this, for example, is the system ExacTrac from Brainlab AG. A disadvantage used in skin markers Procedure is that while between taking the CT dataset and the radiation therapy period and also during often over several weeks extending radiotherapy the relative position the skin marker to the irradiation area, for example due to a Weight loss of the patient or due to organ displacements change can. The described problems are bypassed in so-called. Portal image method, in those of the therapeutic X-ray is used to provide two-dimensional images of the patient's anatomy produce. By visual comparison of such an image with a Projection of the CT data set according to the X-ray direction of the portal imaging, the radiation table or the patient is in the right place Position brought. Images generated with therapeutic X-rays However, they are of poor quality and thus only conditionally accurate Patient positioning suitable. It also helps the patient this type of "online imaging" in addition to one applied relatively high radiation dose.

Wird jedoch zur Bildgebung bzw. zur Erstellung eines Röntgenbild-Datensatz des Patienten ein zusätzliches, der Bestrahlungseinheit beigestelltes mobiles Röntgengerätes verwendet, so kann ein solches mit relativ weicher Röntgenstrahlung ausgewählt und die Strahlungsbelastung des Patienten verringert werden. Außerdem liefert ein solches Röntgengerät qualitativ hochwertige Darstellungen der Patientenanatomie. Um diese jedoch für die Patientenpositionierung verwenden zu können, muss das Röntgengerät mit der Bestrahlungseinheit registriert werden. Dies könnte durch eine mechanische Kopplung erfolgen, die aber technisch aufwändige Umbaumaßnahmen an der Bestrahlungseinheit erfordert. Auch könnte die Registrierung sensorgestützt mit Hilfe eines Navigationssystems erfolgen. Ein solches Navigationssystem gehört aber nicht zur Standardausrüstung einer Bestrahlungseinheit, so dass es auch in diesem Fall nicht möglich ist, ein Zusatz-Röntgengerät einer beliebigen Bestrahlungseinheit beizustellen, ohne diese vorher in aufwändiger Weise umzurüsten.Becomes however, for imaging or for creating an X-ray image data set the patient an additional, the mobile unit used mobile X-ray device used, so can a such with relatively soft X-radiation selected and reduce the radiation exposure of the patient. It also delivers such an X-ray machine qualitatively high quality representations of patient anatomy. To this, however for the To be able to use patient positioning, the X-ray unit must be equipped with the Irradiation unit to be registered. This could be done by a mechanical coupling carried out, but the technically complex conversion measures at the irradiation unit required. Also, the registration could be sensor-based Help a navigation system done. Such a navigation system belongs but not standard equipment an irradiation unit, so it does not even in this case possible is a supplementary X-ray machine one any irradiation unit, without these previously in elaborate way convert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Registrierung eines Bestrahlungstisches mit einer Bestrahlungseinheit und einen Bestrahlungstisch vorzuschlagen, die hier Abhilfe schaffen.task The invention is a method for registering an irradiation table with an irradiation unit and an irradiation table, the remedy here.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einen Bestrahlungstisch nach Anspruch 5 gelöst. Nach Anspruch 1 erfolgt die Registrierung mit Hilfe mehrerer Röntgenmarker, die im Bereich des Isozentrums der Bestrahlungseinheit an einem dieser zugeordneten Bestrahlungstisch vorhanden sind. Nach Anspruch 5 ist ein Bestrahlungstisch vorgesehen, der an seinem von Röntgenstahlen durchdringbaren Bereich mehrere Röntgenmarker trägt. Die genannte Registrierung kann nun auf einfache Weise durchgeführt werden, indem mit dem beigestellten Röntgengerät mehrere Aufnahmen aus unterschiedlichen Winkeln gemacht werden, wobei diese zumindest einen Teil des zu rekonstruierenden Volumens der Patientenanatomie und einige der Röntgenmarker, die am oder im Bestrahlungstisch angeordnet sind, also außerhalb des Rekonstruktionsvolumens liegen, erfassen müssen. Die 3D-Position der Marker wird mit Hilfe eines Triangulationsverfahrens berechnet. Da die Position der Röntgenmarker relativ zur Bestrahlungseinheit bekannt ist, kann die relative Position des Röntgengeräts zur Bestrahlungseinheit berechnet werden. Das vorgeschlagene Verfahren ist somit einfach realisierbar und stellt nur einen minimalen Eingriff in den Therapie-work-flow dar. Aufwändige Umbaumaßnahmen an bestehenden Bestrahlungseinheiten sind nicht erforderlich.These The object is achieved by a method according to claim 1 and an irradiation table solved according to claim 5. According to claim 1, the registration takes place with the aid of a plurality of x-ray markers, in the region of the isocenter of the irradiation unit at a this associated radiation table are present. According to claim 5, an irradiation table is provided which is penetrable by its X-ray steels Area carries several x-ray markers. The named registration can now be carried out easily by using the provided X-ray machine several Shots are taken from different angles, these being at least part of the volume of patient anatomy to be reconstructed and some of the x-ray markers, which are arranged on or in the irradiation table, ie outside of the reconstruction volume must be recorded. The 3D position of the markers is calculated using a triangulation method. Because the Position of the x-ray markers relative to the irradiation unit, the relative position of the X-ray machine to the irradiation unit be calculated. The proposed method is thus simple feasible and represents only a minimal intervention in the therapy work-flow. elaborate renovations on existing irradiation units are not required.

Bevorzugt werden Röntgenmarker verwendet, die sich in Form und/oder Größe voneinander unterscheiden. Die Identifikation von Markern aus einem Bild oder einem Volumen kann dann automatisch erfolgen. Fehler durch eine manuelle Interaktion des Benutzers sind dadurch ausgeschlossen. Kugelförmige Marker, insbesondere solche aus Metall sind dabei besonders geeignet. Vorzugsweise werden die Röntgenmarker in den genannten Be reich des Tisches eingebettet, wodurch sie geschützt sind vor mechanischen und chemischen Einflüssen.Prefers become x-ray markers used, which differ in shape and / or size from each other. The identification of markers from a picture or a volume can then be done automatically. Errors due to a manual interaction of the User are excluded. Spherical markers, in particular those made of metal are particularly suitable. Preferably the x-ray markers embedded in said area of the table, which protects it against mechanical and chemical influences.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines 3D C-Bogengerätes. Solche Geräte sind in der Regel mobil und können daher leicht von einem zum anderen Einsatzort verfahren werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass das 3D C-Bogengerät an der Bestrahlungseinheit positioniert werden kann, ohne dass dort aufwändige Manipulationen oder zusätzliche Montagearbeiten erforderlich sind.Especially advantageous is the use of a 3D C-arm device. Such devices are usually mobile and can therefore easily be moved from one place to another. A further advantage is that the 3D C-arm at the Irradiation unit can be positioned without elaborate manipulation or additional Assembly work is required.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

1 in schematischer Darstellung eine Bestrahlungseinheit und ein dieser beigeordnetes 3D C-Bogengerät, 1 a schematic representation of an irradiation unit and a coordinated 3D C-arm unit,

2 eine Prinzipdarstellung der Aufnahme zweier Röntgenbilder aus unterschiedlichen Winkeln. 2 a schematic representation of the recording of two x-ray images from different angles.

1 zeigt eine Bestrahlungseinheit 1 und ein dieser beigeordnetes 3D C-Bogengerät 2. Die Bestrahlungseinheit 1 umfasst einen Bestrahlungstisch 3 zur Aufnahme eines Patienten 4. Am Kopfende des Bestrahlungstisches 4 ist ein Linearbeschleuniger 5 angeordnet, der mit einem eine Röntgenstrahlenquelle 6 tragenden Horizontalausleger 7 über den Bestrahlungstisch 3 bzw. über einem Patienten 4 so angeordnet werden kann, dass ein von der Strahlenquelle 6 ausgesandtes Strahlenbündel 8 das zu bestrahlende Körpervolumen 9 des Patienten 4 trifft. 1 shows an irradiation unit 1 and one of these coordinate 3D C-arm machine 2 , The irradiation unit 1 includes an irradiation table 3 for receiving a patient 4 , At the head of the irradiation table 4 is a linear accelerator 5 arranged with an X-ray source 6 carrying horizontal boom 7 over the radiation table 3 or over a patient 4 can be arranged so that one from the radiation source 6 emitted beam 8th the body volume to be irradiated 9 of the patient 4 meets.

Zur exakten Positionierung des Patienten 4 wird mit Hilfe des 3D C-Bogengeräts 2 ein dem Körpervolumen 9 entsprechendes Volumen der Patientenanatomie rekonstruiert. Dazu wird der an seinem oberen Ende die Röntgenstrahlenquelle 6 und an seinem unteren Ende einen Empfänger (nicht dargestellt) tragende Bogen 10 des 3D C-Bogengeräts 2 so positioniert, dass er um den Patienten 4 verfahrbar ist. Vorzugsweise wird er so angeord net, dass die von ihm aufgespannte Planebene rechtwinklig zur Mittellängsachse 11 des Bestrahlungstisches 3 verläuft. Der C-Bogen 10 ist motorisch in der durch den Doppelpfeil 12 angedeuteten Richtung verschwenkbar, so dass aus unterschiedlichen Winkelrichtungen Röntgenbilder des zu rekonstruierenden Volumens erzeugt werden können (siehe 2). In dem von Röntgenstrahlen ungehindert durchdringbaren Bereich 13 des Bestrahlungstisches 3 sind mehrere Stahlkugeln unterschiedlicher Größe als Röntgenmarker 14 eingelassen.For exact positioning of the patient 4 is done using the 3D C-arm machine 2 a body volume 9 reconstructed the corresponding volume of patient anatomy. For this purpose, the X-ray source at its upper end 6 and at its lower end a receiver (not shown) carrying bow 10 of the 3D C-arm machine 2 positioned to be around the patient 4 is movable. Preferably, it is so angeord net that the plane plane spanned by him perpendicular to the central longitudinal axis 11 of the irradiation table 3 runs. The C-arm 10 is motorized in by the double arrow 12 be pivoted direction, so that from different angular directions X-ray images of the volume to be reconstructed can be generated (see 2 ). In the area of X-rays freely permeable 13 of the irradiation table 3 are several steel balls of different sizes as X-ray markers 14 admitted.

Durch Verwendung von Geräten mit verbesserter Kontrastauflösung ist außerdem eine ausreichend gute Darstellung der Weichteilstrukturen des zu bestrahlenden Patientenvolumens möglich. Um die qualitativ hochwertige Darstellung der Patientenanatomie für die Patientenpositionierung zu verwenden, muss das 3D C-Bogengerät 2 mit der Bestrahlungseinheit 6 registriert werden. Dazu dienen die am Bestrahlungstisch angeordneten bzw. darin eingelassenen Röntgenmarker 14. Wie 2 zu entnehmen ist, werden wenigstens zwei Röntgenbilder aus zwei unterschiedlichen Winkeln aufgenommen, wobei der von der Strahlenquelle 6 ausgehende Strahlenkegel 15 zumindest einen Teil des zu rekonstruierenden Körpervolumens 9 und wenigsten drei der Röntgenmarker 14 erfassen muss. Die Röntgenbilder werden vorzugsweise vollautomatisch ausgewertet, wobei die Position des 3D C-Bogengeräts 2 relativ zur Bestrahlungseinheit 2 mit Hilfe bekannter Algorithmen bestimmt wird. Der mit dem 3D C-Bogengerätes 2 erstellte dreidimensionale Datensatz wird dann mit einem CT-Planungsdatensatz registriert. Dies erfolgt beispielsweise bildbasiert mit bekannten Verfahren zur 3D-Registierung. Die dabei errechnete Transformation zwischen den beiden Bilddatensätzen wird verwendet, um den Patienten bzw. den ihn tragenden Bestrahlungstisch 3 so zu positionieren, dass Patient und CT-Planungsdatensatz die gleiche Ausrichtung zur Bestrahlungseinheit 1 aufweisen.By using devices with improved contrast resolution, a sufficiently good representation of the soft tissue structures of the patient volume to be irradiated is also possible. To use the high-quality representation of patient anatomy for patient positioning, the 3D C-arm device must be used 2 with the irradiation unit 6 be registered. Serves arranged at the irradiation table or embedded therein X-ray marker 14 , As 2 it can be seen, at least two X-ray images are taken from two different angles, wherein the of the radiation source 6 outgoing cone of rays 15 at least part of the body volume to be reconstructed 9 and at least three of the x-ray markers 14 must capture. The X-ray images are preferably evaluated fully automatically, the position of the 3D C-arm 2 relative to the irradiation unit 2 determined using known algorithms. The one with the 3D C-arm machine 2 created three-dimensional data set is then registered with a CT planning record. This is done, for example, image-based with known methods for 3D registration. The calculated transformation between the two image data sets is used to the patient or the radiation table supporting him 3 To position the patient and CT planning record the same orientation to the irradiation unit 1 exhibit.

Claims (8)

Verfahren zur Registrierung eines mobilen Röntgengerätes mit einer Bestrahlungseinheit (1), welches dieser zum Zwecke der Patientenpositionierung beigestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung mit Hilfe von mehreren Röntgenmarkern (14) erfolgt, die an einem der Bestrahlungseinheit (1) zugeordneten Bestrahlungstisch (3) angeordnet sind.Method for registering a mobile X-ray machine with an irradiation unit ( 1 ), which is provided for the purpose of patient positioning, characterized in that the registration by means of several x-ray markers ( 14 ) carried out on one of the irradiation units ( 1 ) associated with radiation table ( 3 ) are arranged. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenmarker (14) verwendet werden, die sich in Form und/oder Größe voneinander unterscheiden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that x-ray markers ( 14 ), which differ in shape and / or size from each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Metallkugeln als Röntgenmarker (14).Process according to Claim 1 or 2, characterized by the use of metal spheres as x-ray markers ( 14 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als mobiles Röntgengerät ein 3D C-Bogengerät (2) verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 3, in which a 3D C-arm device ( 2 ) is used. Bestrahlungstisch (9) einer röntgentherapeutischen Bestrahlungseinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass an einem von Röntgenstrahlen durchdringbaren Bereich (13) des Bestrahlungstisches (9) mehrere Röntgenmarker (14) angeordnet sind.Irradiation table ( 9 ) of an X-ray therapeutic irradiation unit ( 1 ), characterized in that on an X-ray penetrable area ( 13 ) of the irradiation table ( 9 ) several x-ray markers ( 14 ) are arranged. Bestrahlungstisch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenmarker (14) in dem Material des Bereiches (13) eingebettet sind.Irradiation table according to claim 5, characterized in that the X-ray markers ( 14 ) in the material of the area ( 13 ) are embedded. Bestrahlungstisch nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenmarker (14) vorhanden sind, die sich in Form und/oder Größe voneinander unterscheiden.Radiation table according to Claim 5 or 6, characterized in that x-ray markers ( 14 ) are present, which differ in shape and / or size from each other. Bestrahlungstisch nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch Metallkugeln als Röntgenmarker (14).Irradiation table according to one of claims 5 to 7, characterized by metal balls as X-ray markers ( 14 ).
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