DE102005029893A1

DE102005029893A1 - Verfahren zur Steuerung der Beaufschlagung eines Körpers mit ionisierender Strahlung

Info

Publication number: DE102005029893A1
Application number: DE102005029893A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Hoheisel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-28
Also published as: US20070118009A1; DE102005029893B4

Abstract

Zur Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung der Beaufschlagung eines Körpers mit ionisierender Strahlung wird ein Instrument, das therapeutische Strahlungsquellen in einen Körper applizieren kann, mit einem Teil (20) eines Ortungssystems (22, 20, 26) zum Orten der Lage der therapeutischen Strahlungsquellen an einem Instrument in dem Körper versehen. Bei in den Körper (10) des Patienten eingeführtem Instrument (18) wird durch Verwendung des Ortungssystems eine Zuordnung der georteten Lage der therapeutischen Strahlungsquellen zu der dreidimensionalen Abbildung des Körpers möglich (Darstellung durch den Pfeil (28) auf dem Bildschirm (16). Die therapeutische Strahlungsquelle kann dann appliziert werden, wenn die geortete Lage einer vorher anhand der dreidimensionalen Abbildung des Körpers festgelegten Lage entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Beaufschlagung eines Körpers mit ionisierender Strahlung. Sie gehört also ins Umfeld der Brachytherapie. Bei der Brachytherapie werden radioaktive Strahler in einen zu behandelnden Körper eingebracht, um lokal eine hohe Strahlungsdosis zu deponieren und so malignes Gewebe zu zerstören. Dies kann durch Implantation von Seeds erfolgen, d. h. von radioaktiven Strahlern, die in dem Körper verbleiben. Alternativ kann ein so genanntes Afterloading durchgeführt werden, d.h. eine Strahlungsquelle kann eingeführt und wieder herausgezogen werden. In beiden Fällen ist es erforderlich, die Strahlungsquelle möglichst nah am Tumor zu positionieren.

Üblicherweise wird der Tumor anhand eines dreidimensionalen Bildes, beispielsweise eines Computertomographiebildes oder eines mittels Magnetresonanz erzeugten Bildes, in seinen Umrissen festgelegt. Die Einbringung des Strahlers bzw. des Applikators (Instrument mit dem Strahler) erfolgt unter Durchleuchtungskontrolle oder mit Hilfe von Ultraschallbildgebung. Im Stand der Technik ist es schwierig, die Strahlungsquelle relativ zur Lage eines zuvor anhand der dreidimensionalen Abbildung lokalisierten Tumors genau zu positionieren.

Es ist Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung der Beaufschlagung eines Körpers mit ionisierender Strahlung bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik insbesondere die Lokalisierung einer therapeutischen Strahlungsquelle besser ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und ein Instrument gemäß Patentanspruch 8 bereit.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst also die Schritte:

– Erstellen einer dreidimensionalen Abbildung des Körpers,
– Versehen eines Instruments, das therapeutische Strahlungsquellen in einen Körper applizieren kann, mit einem Teil eines Ortungssystems zum Orten der Lage der therapeutischen Strahlungsquellen an dem Instrument in dem Körper,
– Einführung des Instruments mit therapeutischen Strahlungsquellen in den Körper unter zeitgleicher Ortung der Lage der therapeutischen Strahlungsquellen mit dem (vollständigen) Ortungssystem,
– Zuordnung der georteten Lage der therapeutischen Strahlungsquellen zu der dreidimensionalen Abbildung des Körpers,
– Applizieren der therapeutischen Strahlungsquelle, wenn die geortete Lage einer vorher in der dreidimensionalen Abbildung des Körpers festgelegten Lage entspricht.

Die Erfindung beruht also im Wesentlichen auf der Verwendung eines Ortungssystems, das mit dem Applikator-Instrument verbunden ist. Die dreidimensionale Lage des Applikators kann somit während der Einführung des Applikators in den Körper ermittelt werden, und der behandelnde Arzt ist nicht mehr auf eine Kontrolle durch Ultraschall- oder Durchleuchtungsbildgebung beschränkt. Ultraschall- und Durchleuchtungsbildgebung können jedoch ergänzend hinzugezogen werden.

Die dreidimensionale Abbildung wird bevorzugt mit Hilfe von Computertomographie, C-Bogen-Computertomographie, Magnetresonanztomographie oder dreidimensionaler Sonographie erstellt.

Das Instrument kann gebaut sein wie übliche Applikatoren im Stand der Technik der Brachytherapie und muss nur Platz für den Teil des Ortungssystems aufweisen. Es ist hier von einem „Teil eines Ortungssystems" die Rede, weil zu dem Ortungssystem ein Teil an dem Instrument gehört und ein außerhalb des Körpers des Patienten befindlicher Teil, wobei zumindest in eine Richtung eine Abgabe von Signalen erfolgt. Zum Beispiel kann ein elektromagnetisches Ortungssystem eine Vorrichtung außerhalb des Patientenkörpers umfassen, die als Quelle für elektromagnetische Strahlung dient und eine Auswerteeinheit, die die von einer Spule an dem Instrument empfangene elektromagnetische Strahlung erfasst (auf leitungsmäßige Verbindungen von der Spule zur Außenwelt wird hier nicht im Einzelnen eingegangen). Das Instrument zum Applizieren von therapeutischen Strahlungsquellen in einen Körper kann eine starre Nadel umfassen, in der sich die therapeutische Strahlungsquelle befindet, wobei dann diese Nadel mit dem Teil des Ortungssystems verbunden ist. Sie kann auch ein flexibles Rohr umfassen, in dem sich die therapeutische Strahlungsquelle befindet, wobei dann dieses flexible Rohr mit dem Teil des Ortungssystems zu verbinden ist.

Um die Signale, die von dem Ortungssystem empfangen werden, in einen Zusammenhang zur Lage des Instruments zu bringen, kann es notwendig sein, dass das Ortungssystem die Lage des Körpers im Patientenraum kennt. Zu diesem Zweck können an dem Körper Markierungselemente befestigt werden, die in der dreidimensionalen Abbildung des Körpers zu identifizieren sind. Wenn das Ortungssystem dann dazu ausgelegt ist, die Lage der Markierungsobjekte zu bestimmen, können die abgebildeten Markierungselemente mit den georteten Markierungselementen in bildliche Übereinstimmung gebracht werden, so dass eine Zuordnung der georteten Lage des Instruments zu der dreidimensionalen Abbildung des Körpers ermöglicht ist.

Die Zuordnung der georteten Lage der therapeutischen Strahlungsquellen zu der dreidimensionalen Abbildung des Körpers kann auch umfassen, dass die therapeutischen Strahlungsquellen oder auch der Teil des Instruments, mit dem sie appliziert werden (Instrumentenspitze) in der dreidimensionalen Abbildung dargestellt werden. In der dreidimensionalen Abbildung kann beispielsweise ein entsprechender Pfeil eingezeichnet werden, so dass der behandelnde Arzt anhand der dreidimensionalen Abbildung, die zur Festlegung der Tumorkonturen dient, erkennen kann, wo sich die therapeutischen Strahlungsquellen im Augenblick befinden.

Das erfindungsgemäße Instrument ist ein in den Körper eines Patienten einführbares Instrument zum Transport von therapeutischen Strahlungsquellen, wie es bei der Brachytherapie üblicherweise verwendet wird und weist erfindungsgemäß einen Teil eines Ortungssystems derart auf, dass die Position der Spitze des Instruments mit dem vollständigen Ortungssystem ermittelbar ist. Es wird hierbei implizit davon ausgegangen, dass die therapeutischen Strahlungsquellen anhand der Spitze des Instruments appliziert werden, d. h. dass es wichtig ist die Position der Spitze zu bestimmen, um zu ermitteln, wo die therapeutischen Strahlungsquellen hingelangen, wenn sie in der gegenwärtigen Lage des Instruments von dem Instrument in den Körper des Patienten abgegeben werden.

Das Instrument kann ein Katheter sein, dessen Spitze mit einer elektromagnetischen Aufnahmespule verbunden ist, die Teil eines elektromagnetischen Ortungssystems ist. Es kann auch ein starres Instrument sein, wobei bei solchen starren Instrumenten üblicherweise ein Teil des starren Instruments aus dem Körper des Patienten herausragt. Auf diesem Teil sind dann optische Markierungen als Teil eines optischen Ortungssystems angebracht. Das vollständige Ortungssystem umfasst dann einen Strahler, der Licht abgibt und einen Empfänger, der ein Signal von den optischen Markierungen empfängt.

Es ist nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der:
1 eine Patientenuntersuchung mit dem erfindungsgemäßen Instrument darstellt.
In 1 ist schematisch ein Patient 10 im Querschnitt dargestellt. Der Patient 10 hat ein Organ 12, in dem sich ein Tumor 14 befindet. Der Tumor 14 wurde zuvor anhand einer dreidimensionalen Abbildung des Körpers des Patienten 10 erkannt und eingegrenzt. Die Bilddaten von der dreidimensionalen Abbildung sind auf einem Computersystem (nicht gezeigt) gespei chert, und auf einem Bildschirm 16 ist der Tumor 14 dargestellt.
Der Tumor 14 wird nun brachytherapeutisch behandelt, d.h. das Tumorgewebe soll mittels radioaktiver Strahlung zerstört werden. Hiezu muss ein radioaktiver Strahler, d. h. eine therapeutische Strahlungsquelle in die Nähe des Tumors 14 gebracht werden. Hierfür wird ein Katheter 18 eingesetzt. Der Katheter 18 hat die Form eines typischen Instruments (Applikators) zur Applizierung von therapeutischen Strahlungsquellen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Zusätzlich ist erfindungsgemäß an dem Katheter 18 eine elektromagnetische Aufnehmerspule 20 befestigt, welche Teil eines Ortungssystems ist. Weiter ist Teil des Ortungssystems ein in 1 nur schematisch angedeuteter Generator 22 von elektromagnetischer Strahlung 24. Die elektromagnetische Strahlung 24 induziert dann in der Aufnehmerspule 20 eine Spannung, die einer Auswerteeinheit 26 zugeführt wird. Bei geeigneter Form der elektromagnetischen Strahlung ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die dreidimensionale Lage der Spule 20 geortet werden kann. Ist die Position des Patiententischs bekannt, beispielsweise anhand von Markierungselementen ermittelt, so lässt sich die Spitze des Katheters 18 schematisch durch einen Pfeil 28 in der dreidimensionalen Abbildung auf dem Bildschirm 16 darstellen. Der behandelnde Arzt verfolgt daher die Lage der Spitze des Katheters 18 anhand des Pfeils 28 auf dem Bildschirm 16, um eine Information darüber zu erhalten, wie nahe er sich mit dem Katheter 18 an dem Tumor 14 befindet. Ist der Katheter 18 ausreichend nahe an den Tumor 14 angeordnet, so wird die therapeutische Strahlungsquelle von dem Katheter 18 an den Körper 10 abgegeben.
Wie bereits erwähnt ist der Katheter 18 ein herkömmlicher Applikations-Katheter für therapeutische Strahlungsquellen. Auch das elektromagnetische Ortungssystem aus dem Generator 22 und der Aufnahmespule 20 mit der Auswerteeinheit 26 ist als solches im Stand der Technik bekannt (vergleiche beispielsweise den Artikel von P.G. Seiler et al., „A Novel tracking technique for the continuous precise measurement of tumour positions in conformal radiotherapy", Phys. Med. Biol., Volume 45 (2000), Seiten N103–N110). Die Erfindung stellt erstmals die Verbindung eines solchen Ortungssystems mit einem Applikationskatheter 18 bereit, wodurch es möglich ist, die Spitze des Katheters 18 zu orten und der dreidimensionalen Abbildung, die auf dem Bildschirm 16 eine Darstellung findet, zuzuordnen. Dadurch wird der Nutzen der dreidimensionalen Abbildung erhöht. Sie werden nicht nur vorab zur Diagnose der Tumoren verwendet, sondern auch während der Operation. Auf dem Bildschirm 16 können weiterhin auch während der Operation erzeugte Durchleuchtungsbilder oder Ultraschallbilder anzeigbar sein, wobei die Notwendigkeit der Erzeugung dieser Bilder durch eine gute Unterstützung des behandelnden Arztes anhand der Darstellung des Pfeils 28 auf dem Bildschirm 16 grundsätzlich entfällt.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Beaufschlagung eines Körpers (10) mit ionisierender Strahlung, mit den Schritten: – Erstellen einer dreidimensionalen Abbildung des Körpers (10), – Versehen eines Instruments (18), das therapeutische Strahlungsquellen in einen Körper applizieren kann, mit einem Teil (20) eines Ortungssystems zum Orten der Lage der therapeutischen Strahlungsquellen an dem Instrument (18) in dem Körper, – Einführung des Instruments (18) mit therapeutischen Strahlungsquellen in den Körper (10) unter zeitgleicher Ortung der Lage der therapeutischen Strahlungsquellen mit dem Ortungssystem (22, 20, 26), – Zuordnung der georteten Lage (28) der therapeutischen Strahlungsquellen zu der dreidimensionalen Abbildung des Körpers (16), – Applizieren der therapeutischen Strahlungsquelle, wenn die geortete Lage einer vorher anhand der dreidimensionalen Abbildung des Festkörpers festgelegten Lage entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Abbildung mit Hilfe von Computertomographie, C-Bogen-Computertomographie, Magnetresonanztomographie oder dreidimensionaler Sonographie erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument eine starre Nadel umfasst, in der sich die therapeutische Strahlungsquelle befindet, und dass diese Nadel mit dem Teil des Ortungssystems verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument ein flexibles Rohr umfasst, in dem sich die therapeutische Strahlungsquelle befindet, und dass dieses flexible Rohr mit dem Teil des Ortungssystems verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Ortungssystems eine elektromagnetische Aufnahmespule (20) ist, mit der das Instrument (18) versehen wird, und dass das vollständige Ortungssystem eine Quelle (22) für die elektromagnetische Strahlung (24) und eine Auswerteeinheit (26) für die von der Spule (20) empfangene elektromagnetische Strahlung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Körper Markierungselemente befestigt werden, die in der dreidimensionalen Abbildung des Körpers zu identifizieren sind, und dass das Ortungssystem dazu ausgelegt ist, die Lage der Markierungsobjekte zu bestimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der georteten Lage der therapeutischen Strahlung zu der dreidimensionalen Abbildung des Körpers umfasst, dass die therapeutischen Strahlungsquellen und/oder der Teil des Instruments, mit dem sie appliziert werden, in der dreidimensionalen Abbildung (16) dargestellt (28) werden
In den Körper (10) eines Patienten einführbares Instrument (18) zum Transport von therapeutischen Strahlungsquellen, gekennzeichnet durch ein Teil (20) eines Ortungssystems an dem Instrument derart, dass die Position der Spitze des Instruments (18) mit dem vollständigen Ortungssystem (22, 20, 26) ermittelbar ist.
Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Katheter (18) ist, mit dessen Spitze eine elektromag netische Aufnehmerspule (20) verbunden ist, die Teil eines elektromagnetischen Ortungssystems (22, 20, 26) ist.
Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein starres Instrument ist, wobei auf einem beim Gebrauch aus dem Körper des Patienten herausragenden Teil des starren Instruments optische Markierungen als Teil eines optischen Ortungssystems angebracht sind.