DE102009049074B4

DE102009049074B4 - Strahlentherapiegerät

Info

Publication number: DE102009049074B4
Application number: DE102009049074A
Authority: DE
Inventors: Franz Fadler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2029-10-13
Also published as: DE102009049074A1; US8494117B2; US20110085640A1

Abstract

Strahlentherapiegerät, umfassend – einen auskragenden Arm (21), von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl (35) auf das zu bestrahlende Objekt (17) richtbar ist und welcher an einer rotierbaren Halterung (13) befestigt ist, sodass der auskragende Arm (21) um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl (35) von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist, – einen mit dem auskragenden Arm (21) verbundenen Haltering (23), welcher konzentrisch in einer Rotationsebene des Strahlentherapiegeräts (11) angeordnet ist, – eine Röntgenquelle (25) für diagnostische Röntgenstrahlung (29) und – einen Röntgendetektor (27) für diagnostische Röntgenstrahlung (29), wobei die Röntgenquelle (25) und der Röntgendetektor (27) entlang des Halterings (23) zur Anfertigung einer diagnostischen Durchleuchtungsabbildung von einem zu bestrahlenden Objekt (17) verfahrbar sind, derart, dass bei feststehendem auskragendem Arm und bei feststehender Position der rotierbaren Halterung die diagnostische Durchleuchtungsabbildung von dem zu bestrahlenden Objekt (17) aus einer durch das Verfahren der...

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlentherapiegerät mit einer therapeutischen Strahlenquelle, mit einer diagnostischen Röntgenquelle und mit einem diagnostischen Röntgendetektor. Derartige Strahlentherapiegeräte werden vornehmlich zur Behandlung von Tumoren eingesetzt.
Es sind Strahlentherapiegeräte bekannt, die einen auskragenden Arm aufweisen, von dem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf einen im Isozentrum des Strahlentherapiegeräts positionierten Patienten gerichtet werden kann.
Weiterhin sind Strahlentherapiegeräte bekannt, die eine diagnostischen Röntgenquelle und einen diagnostischen Röntgendetektor aufweisen, so dass mithilfe der Röntgenquelle und des Röntgendetektors eine Aufnahme des Patienten angefertigt werden kann. Eine Aufnahme kann beispielsweise im Vorfeld einer geplanten Bestrahlung angefertigt werden, um die Position des Patienten zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. Eine derartige diagnostische Bildgebungsvorrichtung kann auch während der Bestrahlung eingesetzt werden, um die Position des Patienten während der Bestrahlung zu überwachen.
Die US 2009/0074134 A1 offenbart ein Strahlentherapiegerät mit einem integrierten CT-Scanner, bei dem Röntgenstrahlen von einer Vielzahl von stationären Röntgenquellen eingesetzt werden. Die Röntgenquellen können entlang eines den Patienten umgebenden Ringsegments angeordnet werden.
Die WO 2008/115275 A2 offenbart einen CT-Scanner, bei dem zur Erzeugung von Röntgenstrahlung ein ablenkbarer Elektronenstrahl eingesetzt wird.
Die US 2007/0290142 A1 offenbart eine Bildgebungsvorrichtung, bei der – unter anderem – nur die Quelle oder nur der Detektor rotiert werden können.
Die DE 10 2006 033 501 A1 offenbart eine Partikeltherapieanlage, bei der eine Gantry der Strahlführung unabhängig von einer sogenannten Messgantry bewegt werden kann. Die Messgantry kann Röntgenbildgebungskomponenten aufweisen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Strahlentherapiegerät anzugeben, das eine Bildgebung mit diagnostischer Röntgenstrahlung auf flexible Art und Weise ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Strahlentherapiegerät umfasst

– einen auskragenden Arm, von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf das zu bestrahlenden Objekt richtbar ist und welcher an einer rotierbaren Halterung befestigt ist, sodass der auskragende Arm um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist,
– einen mit dem auskragenden Arm verbundenen Haltering, welcher im Wesentlichen konzentrisch um das Isozentrum in einer Rotationsebene des Strahlentherapiegeräts angeordnet ist,
– eine Röntgenquelle für diagnostische Röntgenstrahlung und
– einen Röntgendetektor für diagnostische Röntgenstrahlung,

Durch diese Anordnung wird erreicht, dass das Bildgebungssystem für diagnostische Röntgenstrahlung (Röntgenstrahlung im kV-Bereich), also die Röntgenquelle und der Röntgendetektor, unabhängig von der Position des auskragenden Arms in einem weitgehend beliebigen Winkel zum therapeutischen Behandlungsstrahl positioniert werden kann. Hierdurch wird es möglich, einen optimalen Winkel zwischen der Richtung des therapeutischen Behandlungsstrahls und des diagnostischen Röntgenstrahls zu wählen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Bewegung eines Organs detektiert werden soll. Nun kann vermieden werden, dass die diagnostische Bildgebung bei ungünstiger Lage der Organe in einem Winkel durchgeführt werden muss, bei welchem das zu beobachtende Organ durch weitere Strukturen verdeckt ist.
Der auskragende Arm umfasst beispielsweise Strahlformungselemente wie einen Kollimator, der das Strahlprofil formt, bevor der Strahl von dem auskragenden Arm auf einen Patienten trifft. Der Patient wird üblicherweise im Isozentrum des Strahlentherapiegeräts positioniert. Die rotierbare Halterung ermöglicht es, den auskragenden Arm um das Isozentrum zu rotieren, so dass der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf den Patienten gerichtet werden kann. Der Haltering ist dabei derart mit dem auskragenden Arm verbunden, dass der Haltering parallel zu Rotationsebene des auskragenden Arms liegt.
Die Röntgenquelle und der Röntgendetektor sind mit dem Haltering beweglich verbunden, sodass die Röntgenquelle und der Röntgendetektor entlang des Halterings und relativ zu diesem bewegt werden können. Hierdurch ist es insbesondere möglich, bei feststehenden auskragenden Arm und bei feststehender Position der rotierbaren Halterung für den auskragenden Arm die Position der Röntgenquelle und des Röntgendetektors zu ändern, so dass eine Bildgebung von verschiedenen Richtungen aus möglich wird, ohne den auskragenden Arm zu bewegen.
In vorteilhafter Weise sind die Röntgenquelle und der Röntgendetektor unabhängig voneinander verfahrbar.
Das Strahlentherapiegerät kann eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Position des Röntgendetektors aufweisen, wobei die Steuerungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass mit ihr in einem ersten Betriebsmodus der Röntgendetektor gegenüber dem auskragenden Arm angeordnet wird zur Aufzeichnung einer Abbildung eines Patienten, welche mit dem therapeutischen Behandlungsstrahl angefertigt wird, und dass in einem zweiten Betriebsmodus der Röntgendetektor gegenüber der Röntgenquelle positioniert wird zur Aufzeichnung einer Abbildung des Patienten, welche mit diagnostischer Röntgenstrahlung angefertigt wird.
Wenn der Röntgendetektor im ersten Betriebsmodus betrieben wird, kann der Röntgendetektor den durch den Patienten dringenden Therapiestrahl detektieren und eine Abbildung des Patienten in Strahlrichtung, also in so genannter ”in-beam” Richtung, anfertigen. Diese Art von Bildgebung wird aufgrund der Energie eines therapeutischen Röntgenstrahls auch als MV-Bildgebung bezeichnet. In dieser Position kann der Röntgendetektor z. B. zur Anfertigung von Portalbildern verwendet werden.
Im zweiten Betriebsmodus hingegen können diagnostische Röntgenaufnahmen im kV-Bereich angefertigt werden. Dies hat gegenüber der Bildgebung in MV-Bereich den Vorteil, dass deutlich bessere Auflösungen in den Aufnahmen erzielt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform können eine weitere Röntgenquelle für diagnostische Röntgenstrahlung und ein weiterer Röntgendetektor für diagnostische Röntgenstrahlung vorhanden sein, welche insbesondere analog zur ersten Röntgenquelle und zum ersten Röntgendetektor entlang des Halterings verfahrbar sind. Insbesondere können mit der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor einerseits und mit der weiteren Röntgenquelle und dem weiteren Röntgendetektor andererseits Durchleuchtungen aus verschiedenen Richtungen angefertigt werden, aus welchen dann z. B. in einer Rechnereinheit eine stereoskopische Aufnahme erzeugt werden kann. Gegenüber einer rein planaren Bildgebung ist es hierdurch möglich, dreidimensionale Informationen über die zu überwachende Struktur zu erhalten.
In einer weiteren Ausführungsform kann mithilfe einer Kombination aus einer Rotation der rotierbaren Halterung und aus einer Bewegung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors entlang des Halteringes eine Bildkette mit Durchleuchtungen unterschiedlicher Orientierung angefertigt werden, woraus eine dreidimensionale Aufnahme des Patienten rekonstruiert werden kann. Es kann also eine Cone-Beam-Bildgebung durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise wird hierbei die Bewegungsmöglichkeit des kV-Bildgebungssystems einerseits durch Drehung der rotierbaren Halterung und andererseits durch Bewegung des kV-Bildgebungssystems gegenüber dem Haltering ausgenutzt. Durch die überlagerte Bewegung kann ein vollständiger dreidimensionaler Bilddatensatz in wesentlich kürzerer Aufnahmezeit erzeugt werden als z. B. durch alleinige Bewegung der rotierbaren Halterung. Die Bewegung des kV-Bildgebungssystems gegenüber dem Haltering kann nämlich wesentlich schneller durchgeführt werden als eine Rotation des gesamten Systems.
Beispielsweise können die für eine dreidimensionale Bildgebung nötigen Winkelgrade durch eine 90° Rotation der rotierbaren Halterung erzeugt werden in Kombination mit einer Bewegung des kV-Bildgebungssystems relativ zum Haltering. Die Bewegung bzw. die Kombination der verschiedenen Bewegungen wird durch die Steuerungsvorrichtung gesteuert.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Haltering zu der rotierbaren Halterung hin entlang des auskragenden Arms in Richtung der Rotationsachse in eine Parkposition verschoben werden. Durch das Verfahren des Halterings in die Parkposition ist ein vereinfachter Zugang zu den Patienten möglich.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform können Durchleuchtungen angefertigt werden, während der Haltering von der Parkposition in die Betriebsposition gefahren wird. Diese ungenauen ”Vorab”-Aufnahmen können z. B. dazu verwendet werden, um zu überprüfen, ob etwaiges Zubehör am Patienten oder an der Patientenliege angebracht wurde, ob die Position des Patienten grob stimmt, damit ggf. eine Vorab-Korrektur vorgenommen werden kann, oder um Einstellungen am kV-Bildgebungssystem für die nachfolgende eigentliche Bildgebung vorzunehmen und das kV-Bildgebungssystem auf die Eigenschaften des zu bestrahlenden Patienten einzustellen, die grob aus den ”Vorab”-Aufnahmen abgeschätzt werden können.
Die rotierbare Halterung kann eine zentrale zylinderförmige Öffnung aufweisen, in welche ein Patient zumindest teilweise gefahren werden kann.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Strahlentherapiegerät mit einem Haltering, an dem eine diagnostische Röntgenquelle und ein diagnostischer Röntgendetektor angeordnet sind,
2 dasselbe Strahlentherapiegerät, wobei nun der diagnostische Röntgendetektor gegenüber dem auskragenden Arm angeordnet ist,
3 dasselbe Strahlentherapiegerät mit dem Haltering in Parkposition,
4 ein Strahlentherapiegerät mit zwei kV-Bildgebungssystemen an dem Haltering.
1 zeigt ein Strahlentherapiegerät 11, das eine rotierbare Gantry 13 aufweist. Die rotierbare Gantry 13 ist o-förmig ausgebildet mit einer zylinderförmigen Öffnung 15, in die ein zu bestrahlender Patient 17 zumindest teilweise positioniert werden kann. Die Positionierung des Patienten 17 derart, dass sich der Tumor des Patienten 17 im Isozentrum befindet, wird durch eine Patientenliege 19 durchgeführt. An der rotierbaren Gantry 13 befindet sich ein auskragender Arm 21. In dem auskragenden Arm 21 befinden sich (hier nicht sichtbar) zumindest teilweise die Strahlenquelle für den therapeutischen Behandlungsstrahl sowie ein Lamellen-Kollimator.
An dem auskragenden Arm 21 ist weiterhin ein Haltering 23 angebracht, der konzentrisch zum Isozentrum der Strahlentherapieanlage 11 ausgerichtet ist und dessen Ebene in der Rotationsebene der rotierbaren Gantry 13 liegt.
An dem Haltering 23 sind eine diagnostische Röntgenquelle 25 und ein diagnostischer Röntgendetektor 27 befestigt, wobei die Röntgenquelle 25 und der Röntgendetektor 27 entlang des Halteringes 23 gesteuert verfahren werden können. Die Röntgenquelle 25 erzeugt Röntgenstrahlung im kV-Bereich.
In 1 gezeigt ist eine Position der Röntgenquelle 25 und des Röntgendetektors 27, in der die Röntgenquelle 25 und der Röntgendetektor 27 einander gegenüber liegend und zur Anfertigung einer Aufnahme des Patienten 17 im kV-Bereich eingesetzt werden. Der Strahlengang der kV-Röntgenstrahlen 29 tritt von der Röntgenquelle 25 durch den Patienten 17 hindurch und trifft auf den Röntgendetektor 27.
Die gesamte Gantry 13 kann rotiert werden, so dass durch diese Rotation die Richtung des Therapiestrahls geändert werden kann, von der aus der Therapiestrahl auf den Patienten 17 trifft. Durch diese Rotation wird gleichzeitig der Haltering 23 rotiert und damit auch die Position der Röntgenquelle 25 und des Röntgendetektors 27. Zusätzlich sind der Röntgendetektor 27 und/oder die Röntgenquelle 25 unabhängig voneinander gegenüber dem Haltering verfahrbar, wodurch sich der Winkel für die diagnostische Röntgenbildgebung flexibel einstellen lässt.
Eine Steuerungsvorrichtung 31 steuert die Drehung der Gantry 13 und die Position des kV-Bildgebungssystems auf dem Haltering 23. Durch kombinierte Bewegung kann eine vorteilhafte Cone-Beam-Bildgebung realisiert werden. Die aus unterschiedlichen Richtungen angefertigten Einzelaufnahmen werden in einer Rechnereinheit 33 verarbeitet und eine 3D-Darstellung des Patienten 17 wird rekonstruiert.
2 zeigt dasselbe Strahlentherapiegerät 11, das nun in einem weiteren Betriebsmodus betrieben wird. In diesem Betriebsmodus ist der Röntgendetektor 27 nicht gegenüber der Röntgenquelle 25 angeordnet, sondern gegenüber dem auskragenden Arm 21. Hierdurch kann der Röntgendetektor 27 den Therapiestrahl 35, der von dem auskragenden Arm 21 auf den Patienten 17 trifft, detektieren. Damit ist eine Überwachung des Patienten 17 in Therapiestrahlrichtung möglich und es können Portalbilder angefertigt werden.
3 zeigt dasselbe Strahlentherapiegerät 11, diesmal mit dem Haltering 23 in Parkposition. Der Haltering 23 wird dadurch zumindest teilweise in eine Aussparung an der ringförmigen Gantry 13 gefahren. In dieser Parkposition kann beispielsweise ein Patient 17 einfacher für eine Bestrahlungssitzung positioniert werden oder ein Anwender findet freien Zugang zum Patienten 17.
4 zeigt ein Strahlentherapiegerät 11, an dessen Haltering 23 zwei diagnostische Röntgenquellen 25 und zwei diagnostische Röntgendetektoren 27 jeweils unabhängig voneinander verfahrbar angeordnet sind. Hier dargestellt ist eine Position mit jeweils einander gegenüberliegenden Röntgenquellen 25 und Röntgendetektoren 27. Mit diesen beiden kV-Bildgebungssystemen lassen sich Durchleuchtungen aus unterschiedlichen Richtungen gleichzeitig anfertigen.
Eine Rechnereinheit 33 kann hieraus eine stereoskopische Aufnahme des Patienten 17 ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass das zu überwachende Zielvolumen in drei Dimensionen überwacht werden kann.
Bezugszeichenliste

11: Strahlentherapiegerät
13: Gantry
15: zylinderförmige Öffnung
17: Patient
19: Patientenliege
21: auskragender Arm
23: Haltering
25: Röntgenquelle
27: Röntgendetektor
29: diagnostischer Röntgenstrahlung
31: Steuerungsvorrichtung
33: Rechnereinheit
35: therapeutischer Behandlungsstrahl

Claims

Strahlentherapiegerät, umfassend – einen auskragenden Arm (21), von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl (35) auf das zu bestrahlende Objekt (17) richtbar ist und welcher an einer rotierbaren Halterung (13) befestigt ist, sodass der auskragende Arm (21) um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl (35) von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist, – einen mit dem auskragenden Arm (21) verbundenen Haltering (23), welcher konzentrisch in einer Rotationsebene des Strahlentherapiegeräts (11) angeordnet ist, – eine Röntgenquelle (25) für diagnostische Röntgenstrahlung (29) und – einen Röntgendetektor (27) für diagnostische Röntgenstrahlung (29), wobei die Röntgenquelle (25) und der Röntgendetektor (27) entlang des Halterings (23) zur Anfertigung einer diagnostischen Durchleuchtungsabbildung von einem zu bestrahlenden Objekt (17) verfahrbar sind, derart, dass bei feststehendem auskragendem Arm und bei feststehender Position der rotierbaren Halterung die diagnostische Durchleuchtungsabbildung von dem zu bestrahlenden Objekt (17) aus einer durch das Verfahren der Röntgenquelle und des Röntgendetektors einstellbaren Richtung anfertigbar ist.
Strahlentherapiegerät nach Anspruch 1, wobei die Röntgenquelle (25) und der Röntgendetektor (27) unabhängig voneinander verfahrbar sind.
Strahlentherapiegerät nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Steuerungsvorrichtung (31) zur Steuerung der Position des Röntgendetektors (27), wobei die Steuerungsvorrichtung (31) derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Modus der Röntgendetektor (27) gegenüber dem auskragenden Arm (21) angeordnet wird zur Aufzeichnung einer Abbildung des zu bestrahlenden Objekts (17), welche mit dem therapeutischen Behandlungsstrahl (35) angefertigt wird, und dass in einem zweiten Modus der Röntgendetektor (27) gegenüber der Röntgenquelle (25) positioniert wird zur Aufzeichnung einer Abbildung des zu bestrahlenden Objekts (17), welche mit diagnostischer Röntgenstrahlung (29) angefertigt wird.
Strahlentherapiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine weitere Röntgenquelle (25) für diagnostische Röntgenstrahlung (29) und ein weiterer Röntgendetektor (27) für diagnostische Röntgenstrahlung (29) vorhanden sind, welche entlang des Halterings (23) verfahrbar sind.
Strahlentherapiegerät nach Anspruch 4, wobei mit der Röntgenquelle (25) und dem Röntgendetektor (27) einerseits und mit der weiteren Röntgenquelle (25) und dem weiteren Röntgendetektor (27) andererseits Durchleuchtungen aus verschiedenen Richtungen anfertigbar sind, aus welchen eine stereoskopische Aufnahme erzeugbar ist.
Strahlentherapiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mithilfe einer Kombination aus einer Rotation der rotierbaren Halterung (13) und aus einer Bewegung der Röntgenquelle (25) und des Röntgendetektors (27) entlang des Halteringes (23) eine Bildkette mit Durchleuchtungen unterschiedlicher Orientierung anfertigbar ist, woraus eine dreidimensionale Aufnahme des zu bestrahlenden Objekts (17) anfertigbar ist.
Strahlentherapiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Haltering (23) zu der rotierbaren Halterung (13) hin in Richtung der Rotationsachse in eine Parkposition verschiebbar ist.
Strahlentherapiegerät nach Anspruch 7, wobei die Röntgenquelle (25) und der Röntgendetektor (27) aktivierbar sind, während der Haltering (23) von seiner Parkposition an der rotierbaren Halterung (13) in seine Betriebsposition verfahren wird.
Strahlentherapiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die rotierbare Halterung (13) eine zentrale zylinderförmige Öffnung (15) aufweist, in welche das zu bestrahlende Objekt (17) zumindest teilweise positionierbar ist.