DE10344871B4

DE10344871B4 - Verfahren zur Positionierung eines Patienten relativ zu einer Bestrahlungseinheit

Info

Publication number: DE10344871B4
Application number: DE10344871A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Graumann; Matthias Dr. Mitschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: DE10344871A1

Abstract

Verfahren zur Positionierung eines Patienten (4) relativ zu einer Bestrahlungseinheit (1), bei dem der Bestrahlungseinheit (1) ein 3D C-Bogengerät (2) beigestellt, dieses mit der Bestrahlungseinheit (1) registriert und damit ein Röntgenbild-Datensatz des Patienten (4) erstellt wird, wobei das Röntgenbild dazu verwendet wird, den Patienten (4) bzw. einen ihn tragenden Bestrahlungstisch so zu positionieren, dass der Patient (4) und ein CT-Planungsdatensatz des Patienten die gleiche Ausrichtung zur Bestrahlungseinheit (1) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines Patienten relativ zu einer Bestrahlungseinheit.
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 Nachteil bei Hautmarker verwendeten Verfahren ist, dass sich während des zwi schen der Aufnahme des CT-Datensatzes und der Bestrahlungstherapie liegenden Zeitraumes und auch während 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.

Durch die US 2003/0048868 A1 ist eine Bestrahlungseinheit bekannt, in der zur Positionierung eines Patienten ein CT-Bildgebungssystem fest installiert ist.

Die DE 199 63 440 A1 offenbart eine Kombination eines CT-Geräts mit einem Realtime-fähigen C-Bogensystem zur Unterstützung einer Nadelpositionierung. Das CT-Gerät hat eine sehr gute Kontrastauflösung, d. h. die interessierenden Organe sind gut sichtbar. Das C-Bogengerät liefert nur eine mäßige Kontrastauflösung, hat dafür aber die Realtime-Funktion. Bei dem bekannten Verfahren zur Visualisierung einer Biopsie werden beide Systeme überlagert, wodurch eine Realtime-Navigation der Nadel bei guter Bildqualität erreicht wird.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Patientenpositionierung vorzuschlagen, mit dem insbesondere die geschilderten Nachteile vermeidbar sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Danach wird mit Hilfe eines zusätzlichen, der Bestrahlungseinheit beigestellten Röntgengerätes ein Röntgenbild-Datensatz des Patienten erstellt und das Röntgenbild dazu verwendet wird, den Patienten bzw. einen ihn tragenden Bestrahlungstisch so zu positionieren, dass Patient und ein CT-Planungsdatensatz des Patienten die gleiche Ausrichtung zur Bestrahlungseinheit (1) aufweisen.

Vorteilhaft ist zunächst, dass als beigestelltes Röntgengerät ein solches ausgewählt werden kann, das mit einer weniger intensiven Röntgenstrahlung arbeitet und dadurch den Patienten weniger stark belastet als ein den Linearbeschleuniger benutzendes Bildgebungsverfahren. Vorteilhaft ist weiterhin, dass das Verfahren keinerlei Änderungen an bestehenden Bestrahlungseinheiten erfordert und somit unabhängig von der jewei ligen Bauart der Bestrahlungseinheit und damit universell einsetzbar ist. Ein weiterer Vorteil ist schließlich, dass ein Röntgengerät zur Bildgebung verwendet werden kann, das auch in anderen medizinischen Bereichen, beispielsweise bei der Online-Bildgebung im OP eingesetzt wird. Die Auslastung solcher in der Regel sehr teueren Geräte wird dadurch wesentlich gesteigert.

Als beigestelltes Röntgengerät kann ein solches gewählt werden, das im Vergleich zu einem Linearbeschleuniger wesentlich bessere Bildqualitäten liefert, so dass schon bei dem o.g. visuellen Vergleich eine exaktere Patientenpositionierung vorgenommen werden kann, als dies bei einem herkömmliche Portal-Imaging-Verfahren der Fall ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mit Hilfe des zusätzlichen Röntgengerätes erstellte Röntgenbilddatensatz mit dem CT-Planungsdatensatz des Patienten registriert wird, wobei die Transformation zwischen den beiden Datensätzen zur Ausrichtung des Patienten (4) verwendet wird. Durch eine Interaktion des Benutzers bedingte Fehler sind dadurch ausgeschlossen.

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 aufwendige Manipulationen oder zusätzliche Montagearbeiten erforderlich sind.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese Abbildung zeigt in schematischer Darstellung 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 ist ein Linearbeschleuniger 5 angeordnet, der mit einem eine Röntgenstrahlquelle (nicht dargestellt) tragenden Horizontalausleger 6 über den Bestrahlungs tisch 3 bzw. über einem Patienten 4 so angeordnet werden kann, dass ein von der Strahlquelle ausgesandtes Strahlenbündel 7 das zu bestrahlende Körpervolumen 8 des Patienten 4 trifft.

Zur exakten Positionierung des Patienten 4 wird mit Hilfe des 3D C-Bogengeräts 2 ein dem Körpervolumen 8 entsprechendes Volumen des Patienten rekonstruiert. Dazu wird der eine Röntgenquelle und einen Empfänger (beides nicht dargestellt) tragende Bogen 9 des 3D C-Bogengeräts 2 so positioniert, dass er um den Patienten 4 verfahrbar ist. Vorzugsweise wird er so angeordnet, dass die von ihm aufgespannte Planebene rechtwinklig zur Mittellängsachse 10 des Bestrahlungstisches verläuft. Der C-Bogen 9 ist motorisch oder manuell in der durch den Doppelpfeil 11 angedeuteten Richtung verschwenkbar, so dass aus unterschiedlichen Winkelrichtungen Röntgenbilder des zu rekonstruierenden Volumens erzeugt werden können. Falls erforderlich, kann der Bogen 9 auch vertikal verstellt werden (Doppelpfeil 12), etwa um sein oberes Ende 12 unterhalb des Horizontalauslegers 6 zu positionieren.

Bei Röntgenaufnahmen mit einem 3D C-Bogengerät 2 wird dem Patienten eine relativ geringe Strahlendosis appliziert. 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. Dies kann durch eine mechanische Koppelung oder auch sensorgestützt, beispielsweise durch ein Navigationssystem erfolgen. Der mit Hilfe des 3D C-Bogengerätes 2 erstellte dreidimensionale Datensatz wird 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 tra genden Bestrahlungstisch 3 so zu positionieren, dass Patient und CT-Planungsdatensatz die gleiche Ausrichtung zur Bestrahlungseinheit 1 aufweisen.

Claims

Verfahren zur Positionierung eines Patienten (4) relativ zu einer Bestrahlungseinheit (1), bei dem der Bestrahlungseinheit (1) ein 3D C-Bogengerät (2) beigestellt, dieses mit der Bestrahlungseinheit (1) registriert und damit ein Röntgenbild-Datensatz des Patienten (4) erstellt wird, wobei das Röntgenbild dazu verwendet wird, den Patienten (4) bzw. einen ihn tragenden Bestrahlungstisch so zu positionieren, dass der Patient (4) und ein CT-Planungsdatensatz des Patienten die gleiche Ausrichtung zur Bestrahlungseinheit (1) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der mit Hilfe des zusätzlichen Röntgengerätes erstellte Röntgenbilddatensatz mit dem CT-Planungsdatensatz des Patienten registriert wird, wobei die errechnete Transformation zwischen den beiden Datensätzen zur Ausrichtung des Patienten (4) verwendet wird.