DE102010015065B4

DE102010015065B4 - Vorrichtung zur Positionierung von Patienten

Info

Publication number: DE102010015065B4
Application number: DE102010015065A
Authority: DE
Inventors: Dr. Trumler Wolfgang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: DE102010015065A1; WO2011128156A1

Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Vorrichtung zur Positionierung von Patienten, bei der ein Patiententisch von einer Positioniereinrichtung an einer Angriffsstelle gefasst wird, die im Wesentlichen in der jeweiligen Projektion auf die Ebene der Oberfläche des Patiententisches verschieden von einem Behandlungspunkt bzw. Iso-Zentrum ist, bei der ein System zur Messung einer Tischverbiegung vorhanden ist und bei der ein durch die Tischverbiegung bewirkter Positionierungsfehler des Patienten durch die Positioniereinrichtung korrigiert wird. Bei der Strahlenbehandlung von Tumoren in der Partikel Therapie ist eine hohe Positionsgenauigkeit von großer Bedeutung für den Behandlungserfolg. Durch die Erfindung können selbst geringe Verbiegungen im Submillimeterbereich ermittelt und kompensiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung von Patienten, bei der ein auf einem Behandlungstisch fixierter Patient mechanisch in die richtige Behandlungsposition bewegt wird.
Bei der Behandlung von Tumoren in der Partikel-Therapie müssen die Patienten auf dem Behandlungstisch fixiert werden, um Bewegungen des Patienten ausschließen zu können, da eine möglichst genaue Positionierung für eine korrekte Bestrahlung erforderlich ist. Da der Patient auf dem Tisch immobilisiert ist, muss der Tisch mit dem Patienten durch ein bewegliches System, meist durch einen Roboter, so positioniert werden, dass sich der Tumor dort befindet wo er bestrahlt werden kann. Dieser definierte Punkt im Raum wird als Iso-Zentrum bezeichnet.
Hierbei kommt es, besonders bei schweren Patienten, zu geringen Verbiegungen des Tisches, die häufig zu Positionierungsproblemen führen, da die Positionierung eines Tumors üblicherweise im Submillimeterbereich erfolgen soll.
Aus der Druckschrift JP 2004-180846 A ist ein Röntgen-CT-Gerät bekannt, bei dem die Verbiegung des Tisches durch einen Patient erfasst und durch eine Regelung und zwei Stellmotore kompensiert wird.
Ferner ist aus der Druckschrift US 2008/0123924 A1 ein Medizinisches Bilddiagnosegerät und ein entsprechendes Steuerverfahren hierzu bekannt, bei dem aus einem Vergleich eines Bildes Patiententisches ohne und mit Patient mit Hilfe von Markern Verschiebungen ermittelt werden und daraus die vertikale Bilddaten rechnerisch korrigiert werden.
Schließlich zeigen Die Druckschriften DE 10 2007 060 690 B4 , DE 10 2004 061 591 B3 , DE 103 25 301 A1 und US 2006/0093093 A1 weitere Vorrichtungen zur Erfassung und Korrektur von Durchbiegungen der Patientenliege.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Positionierung von Patienten anzugeben, bei der dieser Nachteil möglichst vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Vorrichtung zur Positionierung von Patienten, bei der ein Patiententisch von einer Positioniereinrichtung an einer Angriffsstelle gefasst wird, die im Wesentlichen in der jeweiligen Projektion auf die Ebene der Oberfläche des Patiententisches verschieden von einem Behandlungspunkt bzw. Iso-Zentrum ist, bei der ein System zur Messung einer Tischverbiegung vorhanden ist und bei der ein durch die Tischverbiegung bewirkter Positionierungsfehler des Patienten durch die Positioniereinrichtung korrigiert wird. Bei der Strahlenbehandlung von Tumoren in der Partikel-Therapie ist eine hohe Positionsgenauigkeit von großer Bedeutung für den Behandlungserfolg. Durch die Erfindung können selbst geringe Verbiegungen im Submillimeterbereich ermittelt und kompensiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt
1 eine Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Messwerterfassung und
3 eine Übersichtsdarstellung einer erweiterten erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 ist ein Patiententisch 1 dargestellt, der durch einen Roboter R an einer Angriffsstelle 2 gefasst wird, die im Wesentlichen in der jeweiligen Projektion auf die Ebene der Oberfläche des Patiententisches verschieden von einem Behandlungspunkt 6, bspw. einer Bestrahlungsstelle einer Strahlenquelle S, ist und bei dem ein System zur Messung 3, 4 einer Tischverbiegung vorhanden ist.
Das System zur Messung der Tischverbiegung besteht aus einem Sendeteil 3 und einem Empfangsteil 4. Die Anordnung der Teile 3 und 4 ist vorteilhafterweise so zu wählen, dass der Sendeteil 3 in der jeweiligen Projektion auf die Ebene der Oberfläche des Patiententisches möglichst nahe bei der Angriffsstelle 2 und der Empfangsteil 4 möglichst nahe beim dem Behandlungspunkt 6 bzw. beim Iso-Zentrum liegen, um die gemessenen Werte ohne größere Umrechnungen, z. B. Interpolation der Verbiegung für den gewünschten Bestrahlungsort, direkt verwenden zu können.
Für evtl. erforderliche Berechnungen ist jedoch optional eine entsprechende Einheit E vorhanden.
In 2 ist der prinzipielle Aufbau des Systems zur Messung der Tischverbiegung – künftig auch kurz „Messgerät” genannt – gezeigt, wobei die Erfassung der Tischverbiegung durch Messung des Auftreffpunkts eines von einer Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahls 5, bspw. eines Laserstrahls, auf einer Lichtsensormatrix 4a, 4b erfolgt. Die Tischverbiegung wird anhand des Auftreffpunkts des Lichtstrahls 5 auf der Lichtsensormatrix in unterschiedlichen Positionen 4a und 4b ermittelt. Im unbelasteten Zustand befindet sich die Lichtsensormatrix in einer ersten Position 4a und der Lichtstrahl trifft einen ersten bestimmten Punkt der Lichtsensormatrix. Wird der Patiententisch 1 jedoch belastet und dadurch nach unten verbogen, befindet sich die Lichtsensormatrix an einer zweiten Position 4b und der Lichtstrahl trifft einen zweiten bestimmten Punkt. Durch den physikalischen Aufbau der Lichtsensormatrix ist der Abstand zwischen zwei Messpunkten bekannt. Aus der Differenz der Messpunkte im Sensorarray kann die Verbiegung der Tischplatte einfach angegeben bzw. berechnet werden.
Werden die Messdaten um den Zustand der Tischplatte „belastet/unbelastet” erweitert, besteht optional die Möglichkeit dass sich das System zur Messung der Tischverbiegung selbst kalibriert, indem der Messpunkt im unbelasteten Zustand als Referenzwert gespeichert wird.
Aufgrund physikalischer Gegebenheiten kann es schwierig sein, den Lichtstrahl 5 auf genau einen Messpunkt der Lichtsensormatrix 4a, 4b zu begrenzen. In einer optionalen Ausgestaltung der Erfindung kann deshalb der rechnerische Mittelpunkt des Lichtstrahls aus der Helligkeitsverteilung der durch den Lichtstrahl beleuchteten Bildpunkte der Lichtsensormatrix errechnet werden.
In einer weiteren optionalen Ausgestaltung der Erfindung, wird ein Mittelpunkt, um den der Patiententisch 1 schwankt softwaretechnisch, bspw. durch zeitliche Mittelwertbildung, aus der zeitlichen Veränderung der Messpunkte abgeleitet, damit eine zeitlich schwankende Verbiegung der Tischplatte, z. B. durch externe Erschütterungen, beseitigt wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann optional, wie beispielsweise in 3 gezeigt, zusätzlich durch eine Anordnung zur Messung der Verdrehung des Patiententisches 1 erweitert werden. Hierbei werden vorteilhafterweise zusätzlich zu dem einen Messgerät 3, 4 weitere Messgeräte 31, 41 und 32, 42 angebracht.
Die gezeigte Anordnung ist so gewählt, dass das erste Messgerät 3, 4 vom Angriffspunkt des Roboters 2 zum Iso-Zentrum bzw. zum Behandlungspunkt 6 misst. Die beiden weiteren Messgeräte messen jeweils die Verbiegung ausgehend vom Iso-Zentrum zur jeweiligen gegenüberliegenden Tischkante, wobei die Messrichtungen der beiden weiteren Messgeräte 31, 41 und 32, 42 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Messrichtung des ersten Messgeräts 3, 4 verläuft. Durch die zusätzlichen Messungen der Tischverdrehung wird die Positionsabweichung eines Punktes, bzw. Tumors, berechnet, dessen Mittelpunkt durch die Tischverbiegung und Tischverdrehung nicht im Iso-Zentrum liegt.
Die Berechnungen in der Einheit E sind relativ einfach mit Hilfe des Strahlensatzes und den Regeln zur Translation und ggf. Rotation von Koordinatensystemen durchführbar.

Claims

Vorrichtung zur Positionierung von Patienten, – bei der ein Patiententisch (1) von einer Positioniereinrichtung (R) an einer Angriffsstelle (2) gefasst wird, die im Wesentlichen in der jeweiligen Projektion auf die Ebene der Oberfläche des Patiententisches verschieden von einem Behandlungspunkt (6) ist, – bei der ein System (3, 4) zur Messung einer Tischverbiegung vorhanden ist, – bei der ein durch die Tischverbiegung bewirkter Positionierungsfehler des Patienten durch die Positioniereinrichtung (R) korrigiert wird und – bei der zusätzlich ein System (31, 41, 32 und 42) zur Messung der Verdrehung des Patiententisches (1) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Messung der Verdrehung des Patiententisches (1) zwei weitere Systeme (31, 41 und 32, 42) zur Messung der Tischverbiegung vorhanden sind, wobei die Messrichtungen der beiden weiteren Systeme im Wesentlichen +90° und –90° zu der Messrichtung des ersten Systems (3, 4) verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das System (3, 4) zur Messung einer Tischverbiegung im Empfangsteil (4) zur Detektion des Positionierungsfehlers eine Lichtsensormatrize (4a, 4b) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der eine Einheit (E) derart vorhanden ist, dass, sofern von einem Lichtstrahl (5) des Sendeteils (3) mehrere Sensoren der Lichtsensormatrix (4a, 4b) erfasst werden, ein Mittelpunkt des Lichtstrahls aus der Helligkeitsverteilung der durch den Lichtstrahl beleuchteten Sensoren errechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der eine Einheit (E) derart vorhanden ist, dass, sofern von einem Lichtstrahl (5) des Sendeteils (3) im zeitlichen Verlauf unterschiedliche Sensoren der Lichtsensormatrix (4a, 4b) erfasst werden, ein Mittelpunkt, um den der Patiententisch (1) in seiner Tischverbiegung zeitlich schwankt, errechnet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sendeteil (3) in der jeweiligen Projektion auf die Ebene der Oberfläche des Patiententisches möglichst nahe bei der Angriffsstelle (2) und der Empfangsteil (4) möglichst nahe beim Behandlungspunkt (6) liegen.