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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung,
ein Verfahren zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung sowie ein Computerprogrammprodukt.
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Eine
mögliche
Therapieoption für
viele Tumorarten, beispielsweise für Malignome der Prostata, des
Kolons, der Brust, der Schilddrüse
oder des zentralen Nervensystems, ist die Strahlentherapie. Hierunter
wird Tumorgewebe mit ionisierenden, hochenergetischen Strahlen (vorwiegend
hochenergetische Gammastrahlung oder Röntgenstrahlung, aber auch Elektronen,
Neutronen, Protonen) bestrahlt. Die Wirkung der Bestrahlung beruht
bei allen genannten Strahlenarten physikalisch meist auf der Energieübertragung
in Streuprozessen, die zu einem Untergang von Tumorgewebe führt. Dabei
wird die Tatsache ausgenutzt, dass Tumorgewebe meist strahlenempfindlicher
ist als das umgebende Normalgewebe. Die Heilwirkung erfordert hohe
Dosen von üblicherweise
20 bis 100 Gray in Abhängigkeit der
Tumorart.
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Um
die Nebenwirkungen gering zu halten, wird die Bestrahlung oftmals
auf mehrere tägliche Einzeldosen
aufgeteilt (Fraktionierung) und über mehrere
Wochen verabreicht (Protrahierung). Darüber hinaus wird die Bestrahlung
derart räumlich
und energetisch abgestimmt, dass die Strahlung vorwiegend nur den
maligne entarteten Bereich trifft.
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Hierzu
wird üblicherweise
ein Bestrahlungsplan mit Hilfe einer Abbildung des Patienten erstellt, die
mit einem dreidimensionalen bildgebenden Verfahren erstellt wurde. Üblicherweise
werden hierfür computertomographische
Abbilder (CT-Abbilder)
eingesetzt. Anhand der CT-Abbilder kann einerseits das Zielvolumen
der Bestrahlung festgelegt werden, und ande rerseits ein umliegendes,
zu schonendes Gewebe – beispielsweise
neuronales Gewebe – lokalisiert werden.
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Darüber hinaus
bilden die Intensitätswerte der
Bildvoxel einer CT-Abbildung (gemessen in sogenannten „Hounsfield
Units") in guter
Näherung
die Elektronendichte am korrespondierenden Ort im Körper des
Patienten ab, da die Intensitätswerte
der Bildvoxel auf einer Absorption der Röntgenstrahlung an den zugehörigen Orten
beruhen. Da bei einer Bestrahlung die Intensität der Wechselwirkung der Strahlung
mit der Elektronendichte im Körper
korreliert, kann aus einem CT-Abbild vergleichsweise einfach die
Schwächung
der Strahlung beim Durchtritt durch den Körper errechnet werden. Aufgrund
dieser Eigenschaft wurden CT-Abbilder bisher bei der Erstellung
einer Bestrahlungsplanung bevorzugt eingesetzt.
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In
letzter Zeit sind jedoch immer präzisere Bestrahlungsmethoden
entwickelt worden, sodass die Abgabe eines Großteils der Energie der Strahlung
auf einen wenige Millimeter großen
Fokus eingeschränkt
werden kann und – im
Rahmen der sogenannten intensitätsmodulierten
Strahlentherapie – sogar
noch innerhalb des Fokus moduliert werden kann. Dieser möglichen
Präzision
einer Bestrahlung wird der Weichteilkontrast einer CT-Abbildung
unterdessen immer seltener gerecht. Es besteht daher die Forderung,
andere bildgebende Verfahren in der Bestrahlungsplanung einzusetzen,
die einen besseren Weichteilkontrast aufweisen.
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Ein
mögliches
Bildgebungsverfahren, das der Forderung nach einem besseren Weichteilkontrast
gerecht wird, ist die Magnet-Resonanz-Bildgebung (MR-Bildgebung).
Bei einer derartigen Bildgebung hängt der Kontrast von der Verteilung
der Spindichte, der Wechselwirkung der Spins untereinander und/oder
mit ihrer Umgebung ab. Hierdurch kann ein Weichteilkontrast erreicht
werden, der deutlich über dem
mit einem Computer-Tomographen
erreichbaren Kontrast liegt. Bei der Erstellung einer Bestrahlungsplanung
weisen Magnet-Resonanz-Abbilder allerdings den großen Nachteil
auf, dass die Intensitätswerte der
einzelnen Bildvoxel nicht mit der Elektronendichte an den zugehörigen Orten
korrelieren, sodass aus einem Magnet-Resonanz-Abbild allein die Schwächung der
Strahlung auf dem Weg durch den Körper nicht hinreichend genau
ermittelt werden kann.
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Eine
Möglichkeit,
dieses Problem zu lösen, ist
es, sowohl ein CT-Abbild als auch ein MR-Abbild von einem Patienten
für eine
Bestrahlungsplanung aufzuzeichnen. Diese beiden Bilder werden zueinander
registriert, damit die Bildinformationen der beiden Abbilder zueinander
in Beziehung gesetzt werden kann. Aus dem MR-Abbild kann aufgrund
des guten Weichteilkontrastes das zu bestrahlende Zielvolumen genau
lokalisiert werden, aus dem CT-Abbild hingegen die Schwächung der
Strahlung auf dem Weg durch den Körper zum Zielvolumen hin genau ermittelt
werden. Nachteilig hierbei ist jedoch die Notwendigkeit, mit zwei
unterschiedlichen bildgebenden Verfahren parallel zu arbeiten. Neben
einer erhöhten Strahlenbelastung
für den
Patienten bedeutet die parallele Verwendung der zwei bildgebenden
Verfahren einen deutlich erhöhten
Zeit- und Kostenaufwand bei der Erstellung eines Bestrahlungsplans.
Vor allem, wenn eine fraktionierte Bestrahlung durchgeführt wird,
ist oftmals ein Anpassen der Bestrahlungsplanung notwendig. In diesem
Falle werden wiederholt CT- und MR-Abbilder des Patienten aufgezeichnet, wodurch
die Nachteile des geschilderten Verfahrens besonders deutlich hervortreten.
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Weiterhin
gibt es Verfahren, bei denen anatomischen Strukturen in MR-Bildern
Schwächungskoeffizienten
zugeordnet werden. Sie beruhen auf der Annahme, dass Abweichungen
von Schwächungskoeffizienten
für die
bestimmten Strukturen (z.B. Knochen) zwischen Patienten vernachlässigbar sind.
Zudem ist es vergleichsweise aufwändig, die verschiedenen Gewebearten
in einem MR-Abbild zu lokalisieren – beispielsweise durch interaktive und/oder
teilautomatisierte Segmentierungsverfahren – und den Gewebearten jeweils
den passenden Schwächungskoeffizient
zuzuordnen. Um den damit verbundenen Aufwand einzuschränken, beschränkt man
sich in der Praxis häufig
auf le diglich drei Gewebearten – Luft,
Knochen und Weichteile. Diese Beschränkung erlaubt jedoch nicht
immer die gewünschte
Genauigkeit in der Bestrahlungsplanung.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, ein Verfahren
und ein Computerprogrammprodukt anzugeben, mit denen eine Bestrahlungsplanung
durchgeführt
werden kann, die Kosten sparend und Patienten schonend ist und einen
hohen Grad an Genauigkeit hinsichtlich der Lokalisation des Zielvolumens
und der Ermittelung der Strahlungsdosis aufweist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1, durch ein Verfahren gemäß Anspruch
12, und durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 24 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung bei einem menschlichen
oder tierischen Patienten umfasst:
- – zumindest
einen von dem Patienten unabhängigen
Referenzdatensatz, aus dem eine Schwächung von hochenergetischer
Strahlung beim Durchtritt durch einen Referenzkörper ermittelbar ist,
- – Mittel
zum Abgleichen eines Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes des Patienten mit dem Referenzdatensatz,
und
- – Mittel
zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung unter Berücksichtigung
des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes und der patientenspezifischen
Abschwächung
von hochenergetischer Strahlung beim Durchtritt durch den Patienten, wobei
die patientenspezifische Abschwächung von
hochenergetischer Strahlung beim Durchtritt durch den Patienten
anhand des Abgleichs des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes mit
dem Referenzdatensatz ermittelbar ist.
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Anhand
der Vorrichtung kann nun ein Bestrahlungsplan auch dann erstellt
werden, wenn bei einem Patienten lediglich eine Magnet-Resonanz-Abbild
(ein Patienten-MR-Abbild) vorliegt. Das Patienten-MR-Abbild weist
dabei einen für
die Bestrah lungsplanung vorteilhaften Weichteilkontrast auf, sodass
die Lokalisation des Zielvolumens am Patienten-MR-Abbild genau durchgeführt werden kann.
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Die
für die
Ermittelung der Abschwächung hochenergetischer
Strahlung notwendigen Informationen liegen für einen Referenzkörper vor
und sind in dem dem Referenzkörper
korrespondierenden Referenzdatensatz hinterlegt. Damit diese zunächst patientenunabhängige Information
auch bei der Erstellung der Bestrahlungsplanung für den Patienten
berücksichtigt
werden kann, weist die Vorrichtung Mittel zum Abgleichen des Patienten-MR-Abbildes
mit dem Referenzdatensatz auf. Durch den Abgleich (engl.: „adaptation") wird das Patienten-MR-Abbild
dem Referenzdatensatz – und
damit auch dem Referenzkörper – angepasst,
sodass die zunächst
patientenunabhängige
Information über
die Schwächung
der hochenergetischen Strahlung mit Hilfe des Abgleichs auf das
Patienten-MR-Abbild übertragen
werden kann, sodass die patientenspezifische Abschwächung von
hochenergetischer Strahlung beim Durchtritt durch den Patienten
ermittelt werden kann. In einem nächsten Schritt kann dann die
Bestrahlungsplanung anhand des Patienten-MR-Abbildes und der patientenspezifischen
Abschwächung
durchgeführt werden.
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Der
Referenzkörper
bzw. der Referenzdatensatz wird dabei üblicherweise nicht der gesamten Körper widerspiegeln,
sondern lediglich denjenigen Teil, der für die Bestrahlungsplanung für einen
bestimmten Tumor relevant ist. Dieser Teil ist dabei unter anderem
dem Patienten-MR-Abbild angepasst. Beispielsweise ist für die Bestrahlungsplanung
für den
Primärtumor
der Prostata lediglich die Information der Abschwächung der
Strahlung im kleinen Becken notwendig; entsprechend liegt als Patienten-MR-Abbild
lediglich ein MR-Abbild des kleinen Beckens vor. Im Referenzdatensatz
sind daher üblicherweise
nur die Informationen über
die Abschwächung
der Strahlung im Bereich des kleinen Beckens im Referenzkörper hinterlegt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der zumindest eine Referenzdatensatz
ein computertomographisches Abbild des Referenzkörpers.
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Da
ein CT-Abbild in guter Näherung
die Elektronendichte im Körper
des Patienten abbildet und da die Elektronendichte zugleich ein
Maß für die Abschwächung hochenergetischer
Strahlung darstellt, lässt
sich aus einem Referenzdatensatz, der ein CT-Abbild umfasst, die
Abschwächung
der Strahlung durch den Referenzkörper vergleichsweise einfach ermitteln.
Der Abgleich des Patienten-MR-Abbildes erfolgt dabei mit dem computertomographischen
Abbild des Referenzkörpers.
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Bevorzugterweise
umfasst der zumindest eine Referenzdatensatz ein Magnet-Resonanz-Abbild,
wobei das Magnet-Resonanz-Abbild ein zu dem computertomographischen
Abbild korrespondierendes Abbild des Referenzkörpers ist.
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Dadurch,
dass im Referenzdatensatz auch ein Magnet-Resonanz-Abbild hinterlegt
ist, kann der Abgleich des Patienten-MR-Abbildes mit dem Referenzdatensatz auf
vergleichsweise einfache Weise durchgeführt werden, da nun im Referenzdatensatz ein
MR-Abbild hinterlegt ist, das einen dem Patienten-MR-Abbild ähnlicheren
Bildkontrast als das CT-Abbild aufweist.
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Bevorzugterweise
sind die Mittel zum Abgleichen des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
mit dem Referenzdatensatz als Mittel zum Abgleichen des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
mit dem Magnet-Resonanz-Abbild des Referenzdatensatzes ausgebildet.
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Auf
diese Weise kann der ähnliche
Bildkontrast zwischen dem Patienten-MR-Abbild und dem MR-Abbild
des Referenzdatensatzes ausgenutzt werden, sodass die Mittel zum
Abgleichen einfacher ausgebildet werden können. Wenn beispielsweise die
Mittel zum Abgleichen als Programmalgorithmus auf einer Rechnereinheit
verwirklicht werden, kann so Rechnerleistung eingespart werden.
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Mit
Vorteil sind das Magnet-Resonanz-Abbild und das hierzu korrespondierende
computertomographische Abbild des patientenunabhängigen Referenzdatensatzes
zueinander registriert.
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Wenn
das MR-Abbild und das CT-Abbild des Referenzdatensatzes zueinander
bereits registriert sind, kann die Information über die Schwächung der hochenergetischen
Strahlung, die aus dem CT-Abbild ermittelt wird, unmittelbar auf
das MR-Abbild des Referenzdatensatzes übertragen werden. Insbesondere,
wenn der Abgleich des Patienten-MR-Abbildes mit dem MR-Abbild des
Referenzdatensatzes erfolgt, kann so die Information über die
Schwächung
von Strahlung vom CT-Abbild über
das MR-Abbild des Datensatzes direkt auf das Patienten-MR-Abbild übertragen
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mittel zum Abgleichen als Mittel zum Registrieren des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
mit dem Referenzdatensatz anhand einer rigiden und/oder elastischen
Registrierung ausgebildet.
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Die
Registrierung erlaubt es, einen topographische Beziehung von den
Bildvoxel des Patienten-MR-Abbildes zu dem Referenzdatensatz – also zu
dem dort hinterlegten CT-Abbild oder MR-Abbild herzustellen, wodurch die Information
der Schwächung
der hochenergetischen Strahlung auf das Patienten-MR-Abbild direkt übertragen
werden kann.
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Mit
Vorteil ist der Referenzdatensatz Teil einer Datenbank, die weitere
gleichartige Datensätze umfasst.
Die Vorrichtung weist vorteilhafterweise Mittel zur Verwaltung der
Datenbank auf.
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Die
weiteren gleichartigen Datensätze
in der Datenbank können
dabei von unterschiedlichen Referenzpersonen stammen und decken
die Bandbreite der zu erwartenden unterschiedlichen anatomischen Gegebenheiten
möglichst
gut ab, wobei sich die Referenzpersonen beispielsweise in ihrer
Größe, Gewicht,
Ge schlecht, evtl. auch in ihrer ethnischen Herkunft und in ihrem
Alter unterscheiden.
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Bevorzugterweise
weist die Vorrichtung Mittel zum Auswählen eines bestimmten Datensatzes als
Referenzdatensatz aus den Datensätzen
der Datenbank auf, wobei der bestimmte Datensatz die größte Übereinstimmung
mit dem Patienten-Magnet-Resonanz-Abbild aufweist.
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Auf
diese Weise kann zu dem Patienten-MR-Abbild aus der Datenbank ein
bestimmter Datensatz ausgewählt
werden, der mit dem Patienten-MR-Abbild die größte Übereinstimmung hinsichtlich
bestimmter Merkmale aufweist. Wenn die Datensätze der Datenbank beispielsweise
CT-Abbilder und MR-Abbilder von Referenzpersonen enthalten, der Referenzdatensatz
durch ein Abstimmen der Patientengröße, des Patientengewichtes,
des Geschlechtes, der ethnischen Herkunft des Patienten und/oder seines
Alters mit den entsprechenden Daten der Referenzpersonen ausgewählt werden.
Es ist aber auch möglich,
das Patienten-MR-Abbild und die MR-Abbilder der Datensätze grob
hinsichtlich übereinstimmender
Merkmale (Größe, Ausdehnung
der dargestellten Organe, Intensitätswertverteilungen) auszuwerten
und daraufhin den Datensatz mit der größtmöglichen Übereinstimmung als Referenzdatensatz auszuwählen.
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Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, dass der Referenzdatensatz ein aus weiteren Datensätzen gemittelter
Referenzdatensatz ist.
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Hierdurch
können
anatomische Besonderheiten, die zu einem gewissen Grad immer bei
auftreten, durch die Mittelung verringert werden. Der Referenzkörper, der
dem Referenzdatensatz zugeordnet ist, ist in diesem Fall ebenfalls
kein Körper
einer einzigen Person, sondern ein virtueller Körper (oder auch Atlas). Vor
Mittelung können
die weiteren Datensätze
zueinander jeweils registriert werden, sodass die Mittelung genauer
durchgeführt
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Vorrichtung Mittel zum Bewerten eines Abgleichs auf, mit
dem der Abgleich des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes mit dem
Referenzdatensatz bewertet werden kann.
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Durch
diese Bewertung kann vor weiterer Durchführung des Verfahrens angezeigt
werden, ob der Abgleich des Patienten-MR-Abbildes mit dem Referenzdatensatz für eine Bestrahlungsplanung hinreichend
genau war. Beispielsweise kann das Verfahren an seine Grenzen stoßen, wenn
der Patient bzw. das Patienten-MR-Abbild
derart große
abweichende anatomische Besonderheiten aufweist, dass ein Abgleich
mit einem Referenzdatensatz – und
damit auch die Bestrahlungsplanung – nur unzureichend durchgeführt werden
kann. Durch die Bewertung wird ein Anwender auf mögliche Probleme
aufmerksam gemacht, sodass er eingreifen kann und beispielsweise
weitere Untersuchungen – wie
z.B. eine CT-Untersuchung – für die Bestrahlungsplanung anordnen
kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung bei einem menschlichen
oder tierischen Patienten umfasst folgende Schritte:
- – Abgleichen
eines Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes eines Patienten mit einem
von dem Patienten unabhängigen
Referenzdatensatz, aus dem eine Schwächung von hochenergetischer Strahlung
beim Durchtritt durch einen Referenzkörper ermittelt werden kann,
- – Erstellen
einer Bestrahlungsplanung unter Berücksichtigung des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
und der patientenspezifischen Abschwächung von hochenergetischer
Strahlung beim Durchtritt durch den Patienten, wobei die patientenspezifische
Abschwächung
von hochenergetischer Strahlung beim Durchtritt durch den Patienten
anhand des Abgleichs des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes mit
dem Referenzdatensatz ermittelt wird.
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Vorteilhafterweise
umfasst der zumindest eine Referenzdatensatz ein computertomographisches
Abbild, das mit dem Patienten-Magnet-Resonanz-Abbild abgeglichen
wird.
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Mit
Vorteil umfasst der zumindest eine Referenzdatensatz weiterhin ein
Magnet-Resonanz-Abbild, wobei das Magnet-Resonanz-Abbild ein zu dem computertomographischen
Abbild korrespondierendes Abbild des Referenzkörpers ist.
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In
diesem Fall erfolgt der Abgleich des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
mit dem Referenzdatensatz bevorzugterweise durch einen Abgleich
des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes mit dem Magnet-Resonanz-Abbildes
des Referenzdatensatzes.
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Vorteilhafterweise
werden weiterhin das Magnet-Resonanz-Abbild und das hierzu korrespondierende
computertomographische Abbild des patientenunabhängigen Referenzdatensatzes
zueinander registriert. Diese Registrierung kann einmalig durchgeführt werden
und im Referenzdatensatz hinterlegt werden, sodass Rechenleistung
eingespart wird, da diese Registrierung nicht jedes Mal erneut durchgeführt werden
muss.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt der Abgleich des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes mit
dem Referenzdatensatz dadurch, dass das Patienten-Magnet-Resonanz-Abbild
zu dem Referenzdatensatz mit einer rigiden und/oder elastischen
Registrierung registriert wird.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
sieht vor, dass der Referenzdatensatz Teil einer Datenbank ist, die
weitere gleichartige Datensätze
umfasst.
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Bevorzugterweise
wird dann der Referenzdatensatz in Abhängigkeit des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
aus der Datenbank derart ausgewählt,
dass das Patienten-Magnet-Resonanz-Abbild und der Referenzdatensatz
hinsichtlich bestimmter Merkmale eine größtmögliche Übereinstimmung aufweisen.
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Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, dass der Referenzdatensatz aus weiteren Datensätzen gemittelt
wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird nach dem Abgleich
des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes mit dem Referenzdatensatz
der Abgleich bewertet, wobei das Verfahren in Abhängigkeit
der Bewertung fortgeführt
wird.
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Bei
einer vorteilhaften Fortbildung des Verfahrens
- – liegt
bei einem Patienten neben dem Patienten-Magnet-Resonanz-Abbild auch ein computertomographisches
Patienten-Abbild
vor,
- – wird
ein erster Bestrahlungsplan mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis
21 erstellt,
- – wird
ein zweiter Bestrahlungsplan unter gemeinsamer Verwendung des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes
und des computertomographischen Patienten-Abbildes erstellt, und
- – erfolgt
eine Verifizierung über
einen Vergleich des ersten und des zweiten Bestrahlungsplanes erfolgt.
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Mit
dieser Fortbildung des Verfahrens kann das Verfahren zur Erstellung
eines Bestrahlungsplanes verifiziert werden, und zwar bei Patienten,
bei denen sowohl ein Patienten-MR-Abbild als auch ein Patienten-CT-Abbild
vorliegt. Einerseits kann nun – ausgehend
von dem Patienten-MR-Abbild – ein
erster Bestrahlungsplan mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis
21 erstellt werden. Andererseits kann ein zweiter Bestrahlungsplan
unter gemeinsamer Verwendung des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbildes und des computertomographischen Patienten-Abbildes
erstellt werden. Diese Art stellt bislang die beste Methode zur
Erstellung eines Bestrahlungsplanes dar, weist aber die bereits
geschilderten Nachteile auf. Durch einen Vergleich des ersten und
des zweiten Bestrahlungsplanes kann nun eine Verifizierung und damit
eine Qualitätskontrolle des
Verfahrens nach einem der Ansprüche
12 bis 21 erfolgen, beispielsweise indem der Unterschied zwischen
dem ersten und zweiten Bestrahlungsplan bewertet wird und innerhalb
eines Toleranzbereiches liegen muss.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Fortbildung des Verfahrens
- – wird
aus der Datenbank ein Datensatz als Verifizierungsdatensatz, umfassend
ein Verifizierungs-MR-Abbild und ein Verifizierungs-CT-Abbild, bestimmt,
- – wird
ein erster Bestrahlungsplan am Verifizierungs-MR-Abbild nach Anspruch 18 oder 19 erstellt,
wobei an Stelle des Patienten-Magnet-Resonanz-Abbild das Verifizierungs-MR-Abbild verwendet
wird,
- – wird
ein zweiter Bestrahlungsplan unter gemeinsamer Verwendung des Verifizierungs-MR-Abbildes
und des Verifizierungs-CT-Abbildes
erstellt, und
- – erfolgt
eine Verifizierung über
einen Vergleich des ersten und des zweiten Bestrahlungsplanes.
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Bei
dieser Fortbildung des Verfahrens kann ein Verfahren nach Anspruch
18 oder 19 verifiziert werden, wobei die Verifizierung anhand der
in der Datenbank gespeicherten Datensätze erfolgt. Der als Verifizierungsdatensatz
bestimmte Datensatz steht dabei beim Auswählen eines bestimmten Datensatzes
als Referenzdatensatz nicht mehr zur Verfügung. Da aber die Datenbank
mehrere Datensätze – üblicherweise
eine Vielzahl von Datensätzen – aufweist, wird
der dem Verifizierungs-MR-Abbild nächstkommende Datensatz als
Referenzdatensatz ausgewählt.
Auch hier erfolgt die Verifizierung über einen Vergleich des ersten
und zweiten Bestrahlungsplan, indem der Unterschied der beiden Bestrahlungspläne bewertet
wird und innerhalb eines Toleranzbereiches liegen muss.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
ist so ausgebildet, dass mit ihm ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis
23 durchführbar
ist.
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Ausführungsformen
der Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen
der Unteransprüche
werden im Folgenden anhand der Zeichnung dargestellt, ohne jedoch
darauf beschränkt
zu sein.
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Es zeigen
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1 ein
Verfahren nach dem Stand der Technik, mit dem die Erstellung eines
Bestrahlungsplanes anhand eines Vergleiches von MR-Bilddaten und
CT-Bilddaten erfolgt,
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2 ein
Verfahren nach dem Stand der Technik, mit dem die Erstellung eines
Bestrahlungsplanes anhand einer Segmentierung eines MR-Abbildes
erfolgt,
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3 eine
als Rechnereinheit ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung,
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4 die
einzelnen Verfahrensschritte eines Verfahrens, das zur Erstellung
der Bestrahlungsplanung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
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5 ein
Verifizierungsverfahren zur Qualitätskontrolle, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchgeführt
wird, und
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6 eine
weitere Ausführungsform
der Rechnereinheit.
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1 und 2 zeigen
ein erstes Verfahren 10 und ein zweites Verfahren 20,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind, mit denen die Erstellung
einer Bestrahlungsplanung anhand eines MR-Abbildes des Patienten,
im Folgenden als Patienten-MR-Abbild 15 bezeichnet, durchgeführt werden
kann.
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Bei
dem ersten Verfahren 10 wird zusätzlich zu dem Patienten-MR-Abbild 15 ein
computertomographisches Abbild desselben Patienten, als Patienten-CT-Abbild 61 bezeichnet,
angefertigt. Um evtl. auftretende geometrische Verzerrungen oder
eine leicht abweichende Lage von Organen zwischen dem Patienten-MR-Abbild 15 und
dem Patienten-CT-Abbild 61 auszugleichen, wird eine Registrierung 63 der
beiden Abbildungen zueinander durchgeführt. Anhand der zueinander
registrierten Abbildungen kann nun eine Bestrahlungsplanung 65 für den Patienten
durch geführt
werden, wobei die Tumorlokalisation und damit der Fokus der Bestrahlung anhand
des Patienten-MR-Abbildes 15 aufgrund des guten Weichteilkontrastes
bestimmt wird, wohingegen die Abschwächung der hochenergetischen Strahlung
auf dem Weg durch den Patienten anhand des Patienten-CT-Abbildes 61 errechnet
und bei der Bestrahlungsplanung 65 berücksichtigt wird.
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Bei
der Registrierung wird üblicherweise
das Patienten-MR-Abbild 15 auf
das Patienten-CT-Abbild 61 registriert, d.h. das Patienten-MR-Abbild 15 wird derart
transformiert, dass dessen Bildvoxel mit den Bildvoxel des Patienten-CT-Abbildes 61 korrespondieren.
Dies bringt mehrere Vorteile mit sich. Einerseits sind abbildungssystembedingte
Verzeichnungen bei Computer-Tomographen geringer als bei Magnet-Resonanz-Geräten, bei
denen zusätzliche
Verzeichnungen in einem MR-Abbild
durch Magnetfeldinhomogenitäten
auftreten können.
Andererseits ist mit einem Therapiegerät zur Strahlentherapie meist ein
Durchleuchtungsgerät
verbunden, mit dem die exakte Patientenpositionierung für die Behandlung kontrolliert
werden kann. Dieses Durchleuchtungsgerät weist einen dem Patienten-CT-Abbild 61 ähnlicheren
Kontrast auf, sodass ein hiermit aufgenommenes Abbild mit dem Patienten-CT-Abbild 61 direkt
ohne zeitraubende Registrierung abgeglichen werden kann.
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Dem
zweiten Verfahren 20 liegt alleine das Patienten-MR-Abbild 15 zugrunde.
Nach einer Segmentierung 67 des Patienten-MR-Abbildes 15 erfolgt eine
Zuordnung 69 von Schwächungskoeffizienten zu
den einzelnen Segmenten. Nach dieser Zuordnung 69 kann
die Bestrahlungsplanung 65 durchgeführt werden, bei der die Lokalisation
des Bestrahlungsfokus anhand des Patienten-MR-Abbildes 15 durchgeführt wird,
und bei der die Abschwächung
der hochenergetischen Strahlung auf dem Weg durch den Patienten
anhand der zu den einzelnen Segmenten zugeordneten Schwächungskoeffizienten
berücksichtigt
wird.
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Beide
Verfahren weisen die bei der Beschreibung des Standes der Technik
aufgeführten
Nachteile auf.
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3 zeigt
eine als Rechnereinheit 1 ausgebildete, erfindungsgemäße Vorrichtung,
mit der eine Bestrahlungsplanung durchgeführt werden kann.
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Die
spezielle Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
als Rechnereinheit 1 ist vorteilhaft, da die Rechnereinheit 1 flexibel
an die jeweiligen Bedürfnisse
und Erfordernisse der Bestrahlungsplanung angepasst werden kann,
indem beispielsweise bestimmte programmierte Algorithmen angepasst
und verändert
werden. Zudem erlaubt die Rechnereinheit 1 auf einfache
Weise eine Interaktion mit einem Anwender, der so wichtige Schritte
bei der Erstellung einer Bestrahlungsplanung überwachen und gegebenenfalls
eingreifen kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die spezielle
Ausführungsform
als Rechnereinheit 1 beschränkt.
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Die
Rechnereinheit 1 steht mit einer Datenbank 3 in
Verbindung. In dieser Datenbank 3 sind mehrere Datensätze gespeichert.
Schematisch dargestellt ist ein einzelner Referenzdatensatz 5,
der ein MR-Abbild 7 und ein CT-Abbild 9 enthält, die
an einer selben, von dem Patienten unterschiedlichen Referenzperson
aufgezeichnet worden sind – beispielsweise
an einem schon behandelten Patienten. Weiterhin sind das MR-Abbild 7 sowie
das CT-Abbild 9 zueinander registriert (koregistriert);
diese erste Registrierung 11 ist im Referenzdatensatz 5 mit
abgespeichert.
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Die
weiteren Datensätze
in der Datenbank 3 sind analog aufgebaut, können dabei
von unterschiedlichen Referenzpersonen stammen und decken die Bandbreite
der zu erwartenden unterschiedlichen anatomischen Gegebenheiten
möglichst
gut ab, wobei sich die Referenzpersonen beispielsweise in ihrer
Größe, Gewicht,
Geschlecht, evtl. auch in ihrer ethnischen Herkunft und in ihrem
Alter unterscheiden. In dem später
in 4 beschriebenen Verfahren wird unter anderem eine
Möglichkeit
näher erläutert, wie
die Datenbank 3 verwaltet und gegebenenfalls erweitert
werden kann.
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Unter
einer Registrierung (engl.: „registration" oder „matching") – z.B. der
ersten Registrierung 11, die im Referenzdatensatz 5 abgespeichert
ist – werden
hierbei verschiedenste Verfahren verstanden, mit denen bei zwei
Abbildern, die denselben oder einen ähnlichen Gegenstand wiedergeben,
eine eindeutige topographische Beziehung oder Korrelation zwischen
ihren Bildelementen (Pixel bzw. Voxel) hergestellt wird. Die Ermittelung
der Korrelation erfolgt zumeist über
markante Merkmale, sogenannten Landmarken („engl.: „landmarks"), die entweder vom Benutzer interaktiv
oder von einem System automatisch ermittelt werden. Die Landmarken
können
dabei eindimensionale Strukturen, wie z.B. spezielle anatomische
Punkte, oder mehrdimensionale Strukturen, wie z.B. Oberflächen bestimmter
Organe, die zuvor in den Abbildern segmentiert wurden, sein. Die
Registrierung kann aber auch über
in den Abbildern gespeicherte Intensitätswertverteilungen erfolgen.
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Die
im Referenzdatensatz 5 – sowie die jeweiligen Registrierungen
in den anderen Datensätzen – gespeicherte
Registrierung 11 kann dabei eine starre Registrierung und/oder
elastische Registrierung sein. Bei einer starren Registrierung (oder
auch Starrkörper-Registrierung
genannt) werden üblicherweise
jeweils drei Translations- und drei Rotations-Variablen bestimmt, anhand derer die
unterschiedliche Positionierung des Patienten während der CT- und der MR-Datenaufnahme
beschrieben wird und damit ausgeglichen werden kann. In einem nächsten Schritt
erlaubt eine elastische Registrierung des CT-Abbildes 9 und/oder
des MR-Abbildes 7 auch Veränderungen in der Lage und Orientierung einzelner
Organe bis hin zu Stauchungen von Einzelorganen oder des Gesamtköpers auszugleichen.
Die gewählte
Art und die Genauigkeit der Registrierung sind dabei der medizinischen
Fragestellung und dem abzubildenden Organsystem angepasst und stellten einen
Kompromiss zwischen Genauigkeit der Korrelation zwischen den beiden
Abbildern und Rechenzeit zur Ermittlung der Korrelation dar.
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Die
passende Registrierung 11 muss dabei nicht wie in 3 dargestellt
zusätzlich
zu dem MR-Abbild 7 und zu dem CT-Abbild 9 in einem der Datensätze hinterlegt
sein. Es ist z.B. auch möglich, eines
der beiden Abbilder, beispielsweise das CT-Abbild 9 mit
der Registrierung zu transformieren und das transformierte CT-Abbild
an Stelle des ursprünglichen
CT-Abbildes 9 im
Referenzdatensatz 5 zu hinterlegen. Bei ausreichender Rechnerleistung
kann die Registrierung auch immer dann „online" errechnet werden, wenn eine Transformation
der beiden Abbilder benötigt
wird.
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Die
Rechnereinheit 1 verfügt
außerdem über einen
Auswahlalgorithmus 13, mit dem aus der Datenbank 3 ein
spezieller Datensatz als Referenzdatensatz 1 für den Abgleich
mit einem Patienten-MR-Abbild 15 gewählt werden kann. Der Referenzdatensatz 5 weist
dabei mit dem Patienten-MR-Abbild 15 eine größtmögliche Übereinstimmung
auf. Beispielsweise kann der Referenzdatensatz 5 durch
einen Abgleich der Patientengröße, des Patientengewichtes,
des Geschlechtes, der ethnischen Herkunft des Patienten und/oder
seines Alters mit den entsprechenden Daten der Referenzpersonen
erfolgen. Es ist aber auch möglich,
das Patienten-MR-Abbild 15 und die MR-Abbilder 7 der
Datensätze
grob hinsichtlich übereinstimmender
Merkmale (Größe, Ausdehnung
der dargestellten Organe, Intensitätswertverteilungen) auszuwerten
und daraufhin den Datensatz mit der größtmöglichen Übereinstimmung als Referenzdatensatz 5 auszuwählen.
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Weiterhin
verfügt
die Rechnereinheit 1 über einen
Abgleichsalgorithmus 17, mit dem das Patienten-MR-Abbild 15 mit
dem Referenzdatensatz 5 abgeglichen werden kann. In der
hier vorgestellten Ausführungsform
geschieht dies dadurch, dass eine Registrierung ermittelt wird,
die das Patienten-MR-Abbild 15 mit dem MR-Abbild 7 des
Referenzdatensatzes 5 koregistriert.
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Auch
hier kann für
die Registrierung ein ähnlicher
Algorithmus eingesetzt werden, mit dem ebenso das CT-Abbild 7 und
das MR-Abbild 9 des Referenzdatensatzes 5 zueinander
registriert worden sind. Durch eine starre Registrierung (also durch Translationen
und/oder Rotationen) können
zunächst eine
unterschiedliche Positionierung des Patienten und der Referenzperson
bei der Aufnahme der Bilddaten ausgeglichen werden, durch eine elastische Registrierung
kann die unterschiedliche Anatomie des Patienten und der Referenzperson
miteinander korreliert und ineinander übergeführt werden.
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Dies
funktioniert deshalb, da in einem Abbild, das für die Bestrahlungsplanung eingesetzt
wird, die pathologische Veränderung – die interindividuell
sehr unterschiedlich ausfallen kann – oftmals nur einen kleinen
Teil des Bildvolumens einnimmt, sodass im Bild genügend weitere
Strukturen mit abgebildet sind, die eine geringe interindividuelle
Variationsbreite aufweisen, sodass die Registrierung anhand dieser
interindividuell ähnlichen
Strukturen durchgeführt werden
kann. Lediglich wenn die pathologische Veränderung einen zu großen Anteil
im Bildvolumen einnimmt (beispielsweise wenn eine Tumorerkrankung weit
fortgeschritten ist), oder wenn eine individuelle, stark abweichende
anatomische Normvariante vorliegt, wird das Verfahren an seine Grenzen
stoßen.
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Um
diese Fälle
zu erkennen, verfügt
die Rechnereinheit 1 über
einen Bewertungsalgorithmus 19, bei der der gefundene Abgleich – in diesem
Falle die ermittelte Registrierung – bewertet wird. Die Bewertung
kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann
die Stärke
der Registrierung bewertet werden, die das Patienten-MR-Abbild 15 und
das MR-Abbild 7 des Referenzdatensatzes 5 ineinander überführt, z.B.
durch Bestimmung der mittleren Warpdistanz, die korrespondierende
Bildvoxel ineinander überführt. Wenn
die Registrierung zu kompliziert ist – d.h. wenn zu große Transformationen
angewendet werden müssen,
um die beiden Abbilder miteinander zu korrelieren –, kann
das ein Hinweis darauf sein, dass der Abgleich für die Bestrahlungsplanung unzureichend
durchgeführt
wurde. Andererseits kann auch der verbleibende Unterschied nach
einem Abgleich des Patienten-MR-Abbildes 15 mit dem MR-Abbild 7 des
Referenzdatensatzes 5 bewertet werden. Wenn noch zu große Restunterschiede
vorhanden sind, deu tet dies ebenso darauf hin, dass der Abgleichsalgorithmus
an seine Grenzen gestoßen
ist. In beiden Fällen
kann dann ein Signal erzeugt werden, das den Anwender auf mögliche Probleme
hinweist, sodass ein Anwender manuell intervenieren kann.
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Durch
Anwenden des Auswahlalgorithmus 13 und des Abgleichsalgorithmus 17 wird
das Patienten-MR-Abbild 15 mit dem MR-Abbild 7 des Referenzdatensatzes 5 und über die
im Referenzdatensatz 5 hinterlegte Registrierung 11 auch
mit dem CT-Abbild 9 koregistriert.
Auf diese Weise können nun
die Schwächungskoeffizienten
für hochenergetische
Strahlung, die aus dem CT-Abbild 9 entnommen werden können, dem
Patienten-MR-Abbild 15 zugeordnet
werden. Da interindividuelle Unterschiede in den Schwächungskoeffizienten
für denselben
Gewebetyp vernachlässigbar
sind, hat man durch den Abgleich des Patienten-MR-Abbildes 15 des
Patienten mit dem Referenzdatensatz 5 ebenso die Schwächungskoeffizienten
für den
aktuellen Patienten bestimmt, wobei alle Nuancen des CT-Abbildes 9 für die Bestimmung
der Abschwächung
der Strahlung erhalten bleiben, ohne dass der Patient einer Computer-Tomographie
zugeführt
werden muss, sodass hierdurch Zeit und Kosten eingespart und die
Patientenbelastung verringert werden.
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Weiterhin
umfasst die Rechnereinheit 1 einen Algorithmus 21 für die Erstellung
der Bestrahlungsplanung, bei dem nun der Weichteilkontrast des MR-Abbildes 15 des
Patienten zur Lokalisation des Zielvolumens der Bestrahlung ausgenutzt
wird, und bei dem die dem MR-Abbild 15 des Patienten zugeordneten
Schwächungskoeffizienten
des CT-Abbildes 9 des Referenzdatensatzes 5 für die Bestimmung
der Abschwächung
der Strahlung beim Durchtritt durch den Patientenkörper ermittelt
wird. Aufgrund dieser Kenntnisse kann nun die Bestrahlungsplanung
nach bekannten Methoden erstellt werden.
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Hierzu
gehören
unter anderem das Festlegen eines Zielvolumens, das Festlegen der
Referenzdosis (derjenigen Dosis, die im Zielvolumen als repräsentativ
angesehen wird), das Festlegen der Grenzdosis (der Dosis, die in
einem Risikobereich nicht überschritten
werden darf), die Berechnung der Minimal-Maximal- bzw. mittleren Dosis im Zielvolumen
und der Dosis in Risikobereichen. Ein erstellter Bestrahlungsplan
kann mit einer Simulation überprüft und gegebenenfalls
abgeändert
werden. Zu den relevanten topographisch-anatomischen Daten für einen Bestrahlungsplan
gehören
unter anderem Lage und Ausdehnung des Zielvolumens, der Risikoorgane, der
Gewebeinhomogenitäten
sowie Körperumrisse bzw.
-Oberflächen,
die durch das Patienten-MR-Abbild 15 aufgrund des guten
Weichteilkontrastes wesentlich genauer ermittelt werden können als
mit einem CT-Abbild.
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4 zeigt
ein drittes Verfahren 30, das bevorzugterweise bei einer
Bestrahlungsplanung eingesetzt wird und bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung
Verwendung findet.
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In
einem ersten Verfahrensschritt 31 wird ein MR-Abbild des
Patienten (Patienten-MR-Abbild 15) angefertigt.
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Das
Patienten-MR-Abbild 15 wird in den Speicher der Rechnereinheit 1 geladen,
die in einem zweiten Verfahrensschritt 33 unter Anwendung
des Auswahlalgorithmus 17 einen passenden Datensatz als
Referenzdatensatz 5 aus der Datenbank 3 auswählt.
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Nach
Auswahl des Referenzdatensatzes 5 erfolgt in einem dritten
Verfahrensschritt 35 der Abgleich des Patienten-MR-Abbildes 15 mit
dem Referenzdatensatz 5 unter Anwendung des Abgleichsalgorithmus 17.
Hierbei wird das Patienten-MR-Abbild 15 mit dem MR-Abbild 7 des
Referenzdatensatzes 5 wie oben beschrieben zueinander registriert.
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In
einem vierten Verfahrensschritt 37 erfolgt eine Bewertung
des Abgleichs mit dem Bewertungsalgorithmus 19 und in Abhängigkeit
hiervon eine Entscheidung über
das weitere Vorgehen. Die Bewertung kann dabei – wie oben geschildert – den Grad oder
die Stärke
der Registrierung und/oder die verbleibenden Unterschiede zwischen
dem Patienten-MR-Abbild 15 und dem MR-Abbild 7 des Referenzdatensatzes 5 nach
erfolgter Registrie rung bewerten, wenn der Abgleichsalgorithmus
eine Registrierung des Patienten-MR-Abbildes 15 auf den
Referenzdatensatz 5 verwendet.
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Die
Bewertung kann dabei beispielsweise mit einem Maß erfolgen; wenn das Maß innerhalb
eines vordefinierten Toleranzbereiches liegt, wird der Abgleich
als hinreichend genau angesehen. In diesem Falle liegt nun ein Patienten-MR-Abbild 15 vor, bei
dem zusätzlich
die Abschwächung
von hochenergetischer Strahlung beim Durchtritt durch den Patient berechnet
werden kann, da das Patienten-MR-Abbild 15 über das
MR-Abbild 7 des Referenzdatensatzes 5 mit dem
CT-Abbild 9 des Referenzdatensatzes 5 korreliert
ist, und da so den einzelnen Bildvoxeln des Patienten-MR-Abbildes 15 Schwächungskoeffizienten zugeordnet
werden können.
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In
einem fünften
Verfahrensschritt 39 kann nun der Algorithmus 21 für die Erstellung
einer Bestrahlungsplanung durchgeführt werden.
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Falls
im vierten Verfahrensschritt 37 die Bewertung zu dem Ergebnis
kommt, dass der Abgleich für
eine Bestrahlungsplanung nicht hinreichend genau ist, wird ein anderer
Weg eingeschlagen. In einem sechsten Verfahrensschritt 41 wird
von dem Patienten ein CT-Abbild angefertigt, da man sonst die Abschwächung der
Strahlung bei Erstellung einer Bestrahlungsplanung für den Patienten
nur unzulänglich
ermitteln und berücksichtigen
kann. Um dennoch die Information des Patienten-MR-Abbildes 15 verwenden zu
können,
wird in einem siebten Verfahrensschritt 43 das Patienten-MR-Abbild 15 und
das CT-Abbild des
Patienten zueinander registriert, sodass die Bestrahlungsplanung
anhand der beiden koregistrierten Abbilder erfolgen kann (achter
Verfahrensschritt 45).
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Darüber hinaus
liegt nun ein weiteres koregistriertes Paar eines MR-Abbildes und
eines CT-Abbildes derselben Person vor, nämlich das Patienten-MR-Abbild 15 und
das angefertigte CT-Abbild des
Patienten. Da die Rechnereinheit 1 mit der Daten bank 3 in
Verbindung steht und die Datenbank 3 verwalten kann, wird
in einem neunten Verfahrensschritt 47 die Datenbank 3 um
dieses Paar erweitert. Auf diese Weise wird die Datenbank 3 immer
dann sukzessive erweitert, wenn die Bestrahlungsplanung für einen
Patienten vorgenommen wird, dessen anatomische Eigenschaften keinen
hinreichend genauen Abgleich mit einem der Datensätze der
Referenzpersonen erlauben. Im Laufe der Zeit erweitert sich hierdurch
die Datenbank 3, sodass die Wahrscheinlichkeit, für einen
neuen Patienten einen passenden Referenzdatensatz 5 zu
finden, größer wird.
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Im
Folgenden wird nun anhand von 5 ein Verifizierungsverfahren 50 geschildert,
das ebenfalls mit der in 3 dargestellten Rechnereinheit 1 durchgeführt wird,
und mit dem das in 4 geschilderte dritte Verfahren 30 zur
Erstellung eines Bestrahlungsplans hinsichtlich seiner Qualität überprüft werden
kann.
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Zunächst wird
aus der Datenbank 3 ein Datensatz herausgegriffen, mit
dessen Hilfe das Verifizierungsverfahren 50 durchgeführt wird;
im Folgenden wird dieser Datensatz als Verifizierungsdatensatz 51 bezeichnet.
Dieser Verifizierungsdatensatz 51 umfasst ein CT-Abbild
und ein MR-Abbild einer Referenzperson, die zueinander registriert
sind; im Folgenden werden diese beiden Abbilder als Verifizierungs-CT-Abbild 54 bzw.
Verifizierungs-MR-Abbild 53 bezeichnet. Für den Verifizierungsdatensatz 51 kann
folglich mit einem herkömmlichen
Verfahren, dem sowohl ein CT-Abbild als auch ein MR-Abbild zu Grunde
liegen (im Folgenden als CT-MR-Kombinationsmethode 55 bezeichnet),
ein Bestrahlungsplan erstellt werden, z.B. nach in 1 erläuterten
ersten Verfahren 10. Die CT-MR-Kombinationsmethode 55 stellt
bezüglich
der Genauigkeit der Bestrahlungsplanung den Standard dar, an dem
nun die Genauigkeit des dritten Verfahrens 30 (4)
gemessen wird.
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Für Verifizierungs-MR-Abbild 53 des
Verifizierungsdatensatzes 51 wird nun ein Bestrahlungsplan
nach einem modifizierten dritten Verfahren 40 erstellt,
wobei an Stelle des Patienten-MR-Abbildes 15 das
Verifizierungs-MR-Abbild 53 genommen wird.
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Die
Verfahrensschritte des modifizierten dritten Verfahrens 40 stimmen
im Wesentlichen mit dem in 4 gezeigten
dritten Verfahren 30 überein,
jedoch mit dem Unterschied, dass das beim modifizierten dritten
Verfahren 40 zwar die Bewertung des Abgleichs erfolgt,
dass das Verfahren aber nicht abgebrochen wird, wenn die Bewertung
einen nicht hinreichend genauen Abgleich anzeigen würde. Auf
diese Weise wird am Ende des Verfahrens immer ein erster Bestrahlungsplan 57 erhalten.
Diese Bestrahlungsplanung wird nun mit dem zweiten Bestrahlungsplan 59,
der mit der CT-MR-Kombinationsmethode 55 erstellt wurde,
verglichen.
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Wenn
der erste Bestrahlungsplan 57 und der zweite Bestrahlungsplan 59 innerhalb
eines vorher definierten Toleranzbereiches übereinstimmen (Übereinstimmung 71),
liefert das modifizierte dritte Verfahren 40 (und damit
auch das dritte Verfahren 30) einen hinreichend genauen
Bestrahlungsplan.
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In
beiden Fällen
wird die Übereinstimmung 71 der
beiden Bestrahlungspläne 57, 59 mit
dem Ergebnis 73 der Bewertung des Abgleichs korreliert (Korrelation 75).
Das dritte Verfahren 30 zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung
(4) ist dann hinreichend genau, falls die das Ergebnis 73 der
Bewertung des Abgleichs auch dann zu einer Fortführung des dritten Verfahrens 30 (Entscheidung „Ja" bei dem vierten
Verfahrensschritt 37 in 4) geführt hätte, wenn
die beiden Bestrahlungspläne
innerhalb des Toleranzbereiches übereinstimmen – und umgekehrt zu
einem Abbruch des dritten Verfahrens 30 (Entscheidung „Nein" bei dem vierten
Verfahrensschritt 37 in 4) geführt hätte, wenn
die beiden Bestrahlungspläne
innerhalb des Toleranzbereiches nicht übereinstimmen.
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Wenn
das Verifizierungsverfahren 50 keine Korrelation 75 des
Ergebnisses 73 der Bewertung mit der Übereinstimmung 71 des
ersten und des zweiten Bestrahlungsplans ergibt, kann das dritte
Verfahren 30 zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung bzw.
die Rechnereinheit 1, mit der das dritte Verfahren 30 durchgeführt wird,
verbessert werden (Modifikation 77). Beispielsweise kann
der Abgleichsalgorithmus 17, mit dem das MR-Abbild 15 des
Patienten zu dem Referenzdatensatz 5 registriert wird,
verbessert werden, indem das Registrierungsverfahren genauer ausgebildet
wird. Es kann aber auch der Bewertungsalgorithmus 19 modifiziert
werden – beispielsweise durch
Anpassen der Toleranzbereiche oder durch eine modifizierte Bewertung
des Abgleichs – sodass anhand
der Bewertung des Abgleichs im Vorfeld genauer erkannt wird, ob
ein hinreichend genauer Bestrahlungsplan erstellt wird. Wenn das
Verifizierungsverfahren 50 hingegen eine gute Korrelation 75 des Ergebnisses 73 der
Bewertung mit der Übereinstimmung 71 des
ersten und des zweiten Bestrahlungsplans ergibt, zeigt dies ein
hinreichend genaues drittes Verfahren 30 an (Verifikation 79).
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Eine
Möglichkeit,
den Toleranzbereich für
die Bewertung der Unterschiede festzulegen, ist es beispielsweise,
mehrere erfahrene Anwender an dem Verifizierungsdatensatz 51 einen
Bestrahlungsplan mit der CT-MR-Kombinationsmethode 55 erstellen
zu lassen. Da die Erstellung einer Bestrahlungsplanung immer auch
zu einem gewissen Grad von der Interaktion eines Anwenders abhängt, werden
die erstellten Bestrahlungspläne
eine geringe Abweichung untereinander aufweisen, die jedoch keinen
entscheidenden Einfluss auf den Erfolg einer Bestrahlung hat. Diese
Bandbreite dieser Abweichungen kann dann den Toleranzbereich definieren,
innerhalb dessen ein mit dem dritten Verfahren 30 gemäß 4 (bzw.
mit dem modifizierten dritten Verfahren) erstellter Bestrahlungsplan
liegen muss.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Rechnereinheit 1. Während
bei der in 3 gezeigten Rechnereinheit 1 aus
der Datenbank 3 ein spezieller Datensatz als Referenzdatensatz 5 gewählt wird,
wird bei der in 5 gezeigten Rechnereinheit 1 der
Referenzdatensatz 5 dadurch bestimmt, dass die in der Datenbank 3 gespeicherten
Datensätze 4 gemittelt werden.
Vor einer Mittelung können
die Datensätze 4 auch
zueinander registriert werden.
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Hierdurch
erhält
man einen Referenzdatensatz 5, der zwar weniger detailliert
ist, der aber weitgehend frei von individuellen anatomischen Besonderheiten
ist. Zudem kann die Mittelung für
eine bestehende Datenbank 3 einmalig vorgenommen werden,
sodass der Zeitaufwand der Mittelung, gegebenenfalls mit vorheriger
Registrierung, nur einmalig investiert werden muss. Weiterhin benötigt die
Rechnereinheit 1 nun keinen Auswahlalgorithmus 13 (vgl. 4),
sodass das Verfahren auch dann funktioniert, wenn der Auswahlalgorithmus 13 fehlschlagen
sollte, da beispielsweise Daten für das Durchführen der Auswahl
(Größe, Gewicht,
Alter, usw. der Referenzpersonen) nicht vollständig vorhanden sind.
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Weiterhin
ist in 6 eine Datenträgereinheit 23 gezeigt,
auf der ein Computerprogrammprodukt gespeichert ist, das – in den
Speicher einer Rechnereinheit 1 geladen – die Rechnereinheit
mit den notwendigen Datenbankschnittstellen und Programmalgorithmen
zur Durchführung
eines Verfahrens nach Anspruch 12 bis 23 bzw. eines Verfahrens gemäß 4 oder 5 ausstattet.
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Diese
Möglichkeit,
eine Vorrichtung bereitzustellen, ist anhand von 6 dargestellt,
jedoch nicht auf die spezielle – in 6 gezeigte – Ausführungsform
der Vorrichtung beschränkt.