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Die Erfindung betrifft eine Strahlentherapievorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Strahlentherapievorrichtung. Bekanntermaßen werden im Rahmen einer Strahlentherapie krankhaft veränderte Zielbereiche beispielsweise Tumore, mit energiereicher elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, um diese gezielt zu schädigen bzw. zu zerstören.
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Als Therapiestrahlung wird dabei insbesondere Röntgenstrahlung, Elektronenstrahlung oder Gammastrahlung verwendet. Die Energie der Therapiestrahlung liegt typischerweise im Bereich von 1–25 MeV. Der zu bestrahlende Zielbereich wird dabei aus unterschiedlichen Richtungen bestrahlt, wobei die Intensität der Therapiestrahlung und die Form der Therapiestrahlung (Öffnungswinkel, Strahlbreite, etc.) entsprechend variiert werden, um die Strahlenanwendung auf den Zielbereich zu konzentrieren und einen umliegenden Bereich, beispielsweise das umliegende gesunde Gewebe, nicht zu schädigen. Die hierfür erforderliche Steuerung der Therapiestrahlung wird in einem für den jeweiligen Zielbereich spezifischen Bestrahlungsplan festgelegt. Derartige Bestrahlungspläne werden heute im Rahmen einer Diagnoseuntersuchung beispielsweise auf Basis einer Computer-Tomographie Abtastung (CT-Abtastung) des Untersuchungsobjektes, erstellt. Dabei wird zunächst der zu bestrahlende Zielbereich, d.h. seine dreidimensionale Form und seine Lage im oder am Untersuchungsobjekt, anhand einer 3D-CT-Aufnahme ermittelt. Mit Kenntnis der Lage und der Form des zu bestrahlenden Zielbereichs werden anschließend im Bestrahlungsplan zumindest die Strahlungsintensität und die Strahlungswinkel der Therapiestrahlung festgelegt.
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Der Strahlentherapie liegt die Problematik zugrunde, dass sich die Lage und die Form des zu bestrahlenden Zielbereichs am oder innerhalb des Untersuchungsobjekts zwischen dem Zeitpunkt der Diagnoseerstellung, d.h. vorliegend dem Zeitpunkt der 3D-CT-Abtastung, und der aktuellen Durchführung der Strahlenbehandlung mittels einer Strahlentherapievorrichtung verändern kann. Dies kann durch eine unterschiedliche Lagerung des Untersuchungsobjektes in der Diagnosevorrichtung und der Strahlentherapievorrichtung, aber auch durch zwischenzeitlich erfolgte Veränderungen innerhalb des Untersuchungsobjektes hervorgerufen werden. Solche Veränderungen können beispielsweise durch Verlagerung von Geweben/Organen im Körper aufgrund normaler Prozesse, wie Darm- oder Atemtätigkeit erfolgen, oder einer Veränderung des betroffenen Zielbereichs selbst, (beispielsweise Tumorwachstum/-schrumpfung) geschuldet sein. Beide Prozesse können die Lage und/der Form des Zielbereichs verändern.
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Sind derartige Veränderungen der Form und/oder der Lage des zu bestrahlenden Zielbereiches eingetreten, so besteht die Gefahr, dass es bei unveränderter Anwendung/Ausführung des auf Basis der Diagnose erstellten Bestrahlungsplans einerseits zu einer nicht ausreichenden Bestrahlung des eigentlich zu bestrahlenden Zielbereiches kommt, und andererseits umliegende gesunde Bereiche eine Strahlendosis aufnehmen, die diese schädigen können.
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Dieser Problematik wird heute durch eine Reihe von Maßnahmen Rechnung getragen. So sind beispielsweise spezielle Lagerungen zur Fixierung von Patienten bekannt, die eine Lagerung des Patienten in einer wiederholbar identischen Lage innerhalb einer Diagnosevorrichtung, wie auch in einer Strahlentherapievorrichtung gewährleisten sollen.
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Weiterhin ist beispielsweise aus der Druckschrift
US 5,673,300 A ein Verfahren bekannt, bei dem unmittelbar vor dem Beginn einer Strahlenbehandlung eine Überprüfung einer aktuellen Organposition eines Patienten durch eine bildgebende Modalität erfolgt. Werden hierbei Abweichungen zur Position des Organs zum Diagnosezeitpunkt erkannt, wird der zunächst auf den ursprünglichen Diagnosedaten basierende Bestrahlungsplan für die aktuelle Durchführung der Strahlentherapie entsprechend geändert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Strahlentherapievorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Strahlentherapievorrichtung anzugeben, wobei insbesondere eine effektive Anwendung von Therapiestrahlung auf einen zu bestrahlenden Zielbereich eines Untersuchungsobjektes ermöglicht werden soll.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gelöst, welche eine Strahlentherapieeinheit mit einer ersten Strahlenquelle zum Aussenden von Therapiestrahlung auf einen Zielbereich eines in der Vorrichtung gelagerten Untersuchungsobjekts, und eine bildgebende Röntgeneinheit zum Abtasten des Untersuchungsobjektes mit Röntgenstrahlung, mit einer zweiten Strahlenquelle und einem der zweiten Strahlenquelle zugeordneten Detektor, aufweist, wobei die erste Strahlenquelle, die zweite Strahlenquelle und der Detektor um das Untersuchungsobjekt rotierbar sind.
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Eine derartige Vorrichtung weist bevorzugt einen Drehrahmen auf, an dem die erste und die zweite Strahlenquelle sowie der der zweiten Strahlenquelle gegenüberliegend angeordnete Detektor angebracht sind. Dabei ist die erste Strahlenquelle bevorzugt 90° versetzt zur zweiten Strahlenquelle am Drehrahmen angeordnet. Neben einem Drehrahmen sind natürlich auch andere, entsprechend rotierbare Aufhängungen der ersten und zweiten Strahlenquelle sowie des Detektors möglich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gemäß einer ersten Alternative dadurch aus, dass während einer Strahlenbehandlung eine kontinuierliche Rotation von erster und zweiter Strahlenquelle sowie des Detektors um das Untersuchungsobjekt erfolgt, wobei die erste und die zweite Strahlenquelle zeitlich abwechselnd betrieben werden, so dass eine Bestrahlung des Zielbereichs mit Therapiestrahlung und eine Erfassung von aktuellen Projektionsdaten des Untersuchungsobjekts mittels der Röntgeneinheit zeitlich abwechselnd erfolgen.
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Eine erfindungsgemäße zweite Alternative des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass während einer Strahlenbehandlung eine kontinuierliche Rotation von erster und zweiter Strahlenquelle sowie dem Detektor um das Untersuchungsobjekt erfolgt, wobei die erste und die zweite Strahlenquelle zeitlich parallel betrieben werden, so dass eine Bestrahlung des Zielbereichs mit Therapiestrahlung und eine Erfassung von aktuellen Projektionsdaten des Untersuchungsobjekts mittels der Röntgeneinheit zeitlich parallel erfolgen.
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Die Rotation von erster und zweiter Strahlenquelle sowie des Detektors um das Untersuchungsobjekt erfolgt dabei bevorzugt gemeinsam in einer Rotationsebene und um eine Systemachse (z-Achse).
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Die Erfindung basiert mithin auf einem zeitlich parallelen oder einem zeitlich abwechselnden Betrieb von erster und zweiter Strahlenquelle während der Durchführung einer Strahlenbehandlung, insbesondere während einer kontinuierlichen Rotation von erster und zweiter Strahlenquelle sowie dem Detektor um das Untersuchungsobjekt. Damit ist es möglich, gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig zur Aussendung von Therapiestrahlung Projektionsdaten mit der Röntgeneinheit zu akquirieren, mit denen nicht nur eine projektive Kontrolle der aktuellen Lagerung des Untersuchungsobjektes in der Vorrichtung (insbesondere der Patientenlagerung) möglich ist, sondern auch 3D-Informationen ermittelt werden können, beispielsweise aus Projektionen rekonstruierte 3D-CT-Bilder.
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Auf Basis dieser 3D-Informationen ist es möglich, die aktuelle Lage und/oder die aktuelle Form des zu bestrahlenden Zielbereichs im oder am Untersuchungsobjekt zu ermitteln.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass vorliegend der Begriff „Strahlenbehandlung“ im Sinne von Strahlentherapiesitzung verstanden wird, d.h. einem Zeitraum in dem das Untersuchungsobjekt, insbesondere ein Patient, der Therapiestrahlung gemäß einem Bestrahlungsplan ausgesetzt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass erste Projektionsdaten, bereitgestellt werden, die bei einer zeitlich vor der Strahlenbehandlung durchgeführten Röntgenabtastung des Untersuchungsobjektes erfasst wurden, wobei in den ersten Projektionsdaten der zu bestrahlende Zielbereich in einer ersten Lage und einer ersten Form im oder am Untersuchungsobjekt abgebildet ist.
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Der Begriff „Projektionsdaten“ kennzeichnet vorliegend Daten, welche dadurch gewonnen werden, dass das Untersuchungsobjekt mit Röntgenstrahlung ausgehend von einer Röntgenquelle aus einer oder einer Vielzahl von Richtungen durchdrungen wird, und mit einem der Röntgenquelle gegenüberliegend angeordneten flächigen Detektor jeweils die durch das Untersuchungsobjekt hindurchtretenden Röntgenstrahlungsintensitäten erfasst und als Projektionsdaten bereitgestellt werden.
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Die Röntgenabtastung zur Ermittlung der ersten Projektionsdaten wird bevorzugt mittels eines CT-Systems im Rahmen einer Diagnose durchgeführt, in der es gilt, krankhafte Zielbereiche, beispielsweise einen Tumor, zu erkennen sowie dessen Lage im Untersuchungsobjekt (Patient) und dessen dreidimensionale Form zu ermitteln.
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Auf Basis der ersten Projektionsdaten wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Bestrahlungsplan ermittelt, mittels dem bei einer Strahlenbehandlung, die erste und die zweite Strahlenquelle steuerbar sind. Das Ermitteln der ersten Projektionsdaten und die Durchführung der Strahlenbehandlung fällt typischerweise zeitlich auseinander.
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Die Ermittlung des Bestrahlungsplans erfolgt durch Auswertung der ersten Projektionsdaten bevorzugt mittels eines Computerprogramms vollautomatisch oder halbautomatisch, wobei der Eingriff einer Bedienperson vorausgesetzt wird. Der Bestrahlungsplan umfasst vorliegend zumindest folgende Steuerungsinformationen: einen Öffnungswinkel und/oder eine Intensität und/oder eine Strahlrichtung für die von der ersten Strahlenquelle ausgehende Therapiestrahlung sowie ein Aktivierungsschema für die erste und die zweite Strahlenquelle. Das Aktivierungsschema gibt die Bedingungen für eine Aktivierung der ersten und zweiten Strahlenquelle an, beispielsweise als Zeitschema oder als Systemwinkelschema, etc. Während der Durchführung einer Strahlenbehandlung werden nun die von der Röntgeneinheit erfassten aktuellen Projektionen mit den ersten Projektionen verglichen, um basierend darauf Veränderungen von Lage und/oder Form des zu bestrahlenden Zielbereichs zu ermitteln. Entsprechende Verfahren zur Ermittlung der Lage- und Formveränderungen von Zielbereichen in Projektionsdaten sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt (beispielsweise aus
US 5,673,300 A ).
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Werden bei der vergleichenden Auswertung von aktuellen und ersten Projektionsdaten Veränderungen der Lage und/oder der Form des zu bestrahlenden Zielbereichs, beispielsweise des vorgenannten Tumors, erkannt, so wird während der Strahlenbehandlung der Bestrahlungsplan abhängig von den ermittelten Veränderungen geändert und die Strahlenbehandlung mit dem geänderten Behandlungsplan fortgesetzt.
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Dies erlaubt es bei der Steuerung der Therapiestrahlung aktuelle Änderungen der Form und/oder Lage des zu bestrahlenden Zielbereichs (Tumors) zu berücksichtigen, und die Steuerung der Therapiestrahlung so zu optimieren, dass den Zielbereich umgebende Bereiche so wenig wie möglich mit Therapiestrahlung beaufschlagt werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass erste 3D-Bilddaten bereitgestellt werden, die mittels einer zeitlich vor der Strahlenbehandlung durchgeführten 3D-Röntgenabtastung des Untersuchungsobjektes erzeugt wurden, wobei in den ersten 3D-Bilddaten der zu bestrahlende Zielbereich in einer ersten Lage und einer ersten Form im oder am Untersuchungsobjekt abgebildet ist. Auf Basis der zweiten 3D-Bilddaten wird ein Bestrahlungsplan ermittelt, mittels dem die erste und zweite Strahlenquelle zur Durchführung der Strahlenbehandlung steuerbar sind, wobei der Bestrahlungsplan zumindest einen Öffnungswinkel und/oder eine Intensität und/oder eine Strahlrichtung für die von der ersten Strahlenquelle ausgehende Therapiestrahlung sowie ein zeitliches Aktivierungsschema für die erste und die zweite Strahlenquelle vorgibt. Während der Strahlenbehandlung werden auf Basis der von der Röntgeneinheit erfassten aktuellen Projektionen aktuelle 3D-Bilddaten rekonstruiert, die mit den ersten 3D-Bilddaten verglichen werden, um basierend darauf Veränderungen von Lage und/oder Form des zu bestrahlenden Zielbereichs zu ermitteln. Schließlich wird während der Strahlenbehandlung der Bestrahlungsplan abhängig von den ermittelten Veränderungen geändert wird. In dieser Weiterbildung werden anstelle von Projektionsdaten, die in der vorher beschriebenen Ausführungsform Verwendung fanden, rekonstruierte 3D-Bilddaten verwendet und miteinander verglichen.
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Diese 3D-Bildinformationen werden u.a. zur Steuerung der von der ersten Strahlenquelle ausgehenden Therapiestrahlung benutzt. Man ermittelt hierbei durch einen Vergleich von rekonstruiertem aktuellen 3D-Bild und erstem 3D-Bild eine Verschiebung der Lage des Zielvolumens im oder am Untersuchungsobjekt und/oder eine Formveränderung des Zielvolumens (d.h. des zu bestrahlenden Zielbereichs beispielsweise des Tumors) und korrigiert instantan den Behandlungsplan, beispielsweise die Öffnung, die Richtung und die Intensität der ausgehenden Therapiestrahlung, um die ermittelte Verschiebung/Formänderung bei der aktuellen Strahlenbehandlung zu berücksichtigen.
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Dabei muss in Kauf genommen werden, dass die auf Basis der erfassten aktuellen Projektionen rekonstruierten 3D-Bildinformation erst nach einer geringen zeitlichen Verzögerung, nach der Abtastung des Untersuchungsobjekts vorliegen. Bei einer Bestrahlungsdauer von beispielsweise 10 sec und einer Umdrehungszeit des Drehrahmens von 1 sec würde ein Versatz von etwa 0.25 sec den klinischen Vorteil weiterhin erhalten.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass während der Strahlenbehandlung auf Basis der aktuellen Projektionen und der ausgesandten Therapiestrahlung, ein ortsaufgelöster Dosiseintrag an Therapiestrahlung in das Untersuchungsobjekt ermittelt wird. Hierfür werden die bekannten aktuellen Projektionen und die ausgesandte bekannte Therapiestrahlung, d.h. deren Intensität, Strahlungsrichtung, Strahlenform etc. ausgewertet und der bisherige, integrierte Dosiseintrag an Therapiestrahlung in das Untersuchungsobjekt ortsaufgelöst ermittelt. Dies dient beispielsweise der Kontrolle, ob die tatsächliche Strahlendosisverteilung im Untersuchungsobjekt mit einer geplanten Strahlendosisverteilung übereinstimmt. Bevorzugt wird daher während der Strahlenbehandlung die erste Strahlenquelle abhängig von dem während der Strahlenbehandlung bereits erfolgten Dosiseintrag in das Untersuchungsobjekt gesteuert, bzw. der Bestrahlungsplan abhängig von dem derart ermittelten, bereits erfolgten Dosiseintrag an Therapiestrahlung geändert.
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Auch bei einer retrospektiven zeitlichen Zuordnung von Lage und Form des zu bestrahlenden Zielbereichs und der auf das Untersuchungsobjekt aufgebrachten Therapiestrahlung kann der tatsächlich kumulierte Dosiseintrag ortsaufgelöst ermittelt und dargestellt werden. Bei mehreren hintereinander erfolgenden Strahlenbehandlungen kann mit dieser Dosisinformation zwischen den Strahlenbehandlungen die Bestrahlungsplanung noch einmal angepasst werden und am Ende der Strahlenbehandlungen eine gesamt kumulierte Dosisverteilung angegeben werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der ersten Alternative, d.h. bei dem abwechselnden Betrieb von Röntgeneinheit und Strahlentherapieeinheit werden verschiedene Ausgestaltungen vorgeschlagen.
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So wird in einer bevorzugten Verfahrensvariante die Therapiestrahlung als Therapiestrahlungspulse ausgesandt, wobei das Abtasten des Untersuchungsobjektes mit Röntgenstrahlung jeweils in der Zeit zwischen der Aussendung zeitlich benachbarter Therapiestrahlungspulse erfolgt. Die Therapiestrahlung wird dabei beispielsweise als Strahlungspuls von einigen µs Länge ausgesandt, der nach einigen ms immer wiederholt wird. Zwischen diesen Therapie-Pulsen wird vorzugsweise eine Röntgenabtastung eingeschoben, d.h. es werden Projektionsdaten erfasst und ggf. daraus 3D-Bilddaten rekonstruiert.
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Bei einer Verwendung eines energieselektiven Detektors für die Röntgenabtastung ist insbesondere auch der beschriebene kontinuierlicher Betrieb der Röntgeneinheit während der kontinuierlichen Rotation möglich. Störende Therapiestrahlung oder Streustrahlung aus der Therapiestrahlung besitzt im Wesentlichen eine höhere Energie als die bei der Röntgenabtastung des Untersuchungsobjektes erforderliche Röntgenstrahlung, so dass die Therapiestrahlung oder Streustrahlung der Therapiestrahlung bei der Ermittlung der Projektionsdaten und deren Weiterverarbeitung ausgeblendet werden kann.
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Vorteilhaft für die klinische Anwendung ist, dass es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zu keiner Verlängerung der Strahlenbehandlung (Strahlentherapie-Sitzung) kommt, da Röntgenbildgebung und Strahlentherapie zeitlich parallel oder zumindest nahezu parallel ablaufen.
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In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante werden Systemwinkelbereiche (Rotationswinkelbereiche der Rotation von erster und zweiter Strahlenquelle) vorgegeben, in denen bei kontinuierlicher Rotation der ersten und zweiten Strahlenquelle um das Untersuchungsobjekt systemwinkelbereichsweise jeweils entweder die Therapiestrahlung ausgesandt wird oder das Untersuchungsobjekt mit Röntgenstrahlung abgetastet wird. Das heißt, in jedem der vorgegebenen, fixen Systemwinkelbereiche wird entweder Therapiestrahlung ausgesandt oder Röntgenstrahlung ausgesandt, die das Untersuchungsobjekt abtastet. So kann eine 360° Umdrehung in 8 Systemwinkelbereiche von je 45° eingeteilt werden, wobei beispielsweise die erste Strahlenquelle bei der Rotation jeweils in den Systemwinkelbereichen: 0–45°, 90–135°, 180–125° und 270–315° aktiv ist und die zweite Strahlenquelle in den Systemwinkelbereichen: 45–90°, 135–180°, 125–270° und 315–360° aktiv ist. Abwechselnd findet in den fixen Winkelbereichen also Strahlentherapie oder CT-Bildgebung statt. Bei einer ungeraden Anzahl von Winkelbereichen hat man nach zwei Umdrehungen wieder eine vollständige Abtastung sowohl für die Therapie- als auch für die Röntgenstrahlung.
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Im einfachsten Fall kann aus den aktuellen Projektionen ein Sinogramm und daraus ein 3D-Bild rekonstruiert werden, das im zeitlichen Mittel den zu bestrahlenden Zielbereich abbildet. Liegen die Projektionen im Sinogramm in Parallelgeometrie in einem Bereich von mehr als π vor, so kann ein 3D-Bild abschnittsweise rekonstruiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass damit eine zeitaufgelöste 3D-Bildgebung während einer Strahlenbehandlung möglich wird. Die zeitliche Unschärfe in einem Bild ist dann durch die Aufnahmezeit für ein π-Sinogramm (≈ halbe Rotationszeit) gegeben. Bei einer Bestrahlung des Untersuchungsobjektes mit Therapiestrahlung über mehrere Umdrehungen der Rotation ist es somit beispielsweise möglich, die Bewegung des Zielbereichs (beispielsweise eines Tumors) und/oder sein Formveränderung während der Bestrahlung zeitaufgelöst zu erfassen. Dabei ist das Sampling frei wählbar und die Umlaufzeit bestimmt die zeitliche Unschärfe im rekonstruierten 3D-Bild.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine Röhrenspannung der zweiten Strahlungsquelle während einer Aktivierung der zweiten Strahlenquelle alternierend zwischen zwei oder mehr Röhrenspannungen umgeschaltet wird, um Projektionen mit verschiedenen Röhrenspektren zu erhalten. Die damit erzeugten Projektionen ermöglichen eine erheblich bessere Differenzierung von unterschiedlichen Materialen, Geweben etc. im Untersuchungsobjekt und damit eine noch genauere Steuerung der in das Untersuchungsobjekt eingestrahlten Therapiestrahlung.
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Die vorliegende Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung gelöst, die eine Strahlentherapieeinheit mit einer ersten Strahlenquelle zum Aussenden von Therapiestrahlung auf einen Zielbereich eines in der Vorrichtung gelagerten Untersuchungsobjekts, und eine bildgebende Röntgeneinheit zum Abtasten des Untersuchungsobjektes mit Röntgenstrahlung, mit einer zweiten Strahlenquelle und einem der zweiten Strahlenquelle zugeordneten Detektor, aufweist, wobei die erste Strahlenquelle, die zweite Strahlenquelle und der Detektor um das Untersuchungsobjekt rotierbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinheit zur Steuerung der ersten und der zweiten Strahlenquelle vorhanden ist, die derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass die erste und die zweite Strahlenquelle während einer Strahlenbehandlung, bei der eine kontinuierliche Rotation von erster und zweiter Strahlenquelle sowie dem Detektor um das Untersuchungsobjekt erfolgt, zeitlich abwechselnd betrieben werden, so dass abwechselnd eine Bestrahlung des Zielbereichs mit Therapiestrahlung und eine Abtastung des Untersuchungsobjekts mit Röntgenstrahlung zur Erzeugung aktueller Projektionen des Untersuchungsobjekts erfolgt, oder dass die erste und die zweite Strahlenquelle während der Strahlenbehandlung, zeitlich parallel betrieben werden. Bevorzugt ist der Detektor ein energieselektiver Detektor, der auftreffende Röntgenstrahlung von auftreffender Therapiestrahlung unterscheiden kann, wobei die bildgebende Röntgeneinheit derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass bei zeitlich parallelem Betrieb der ersten und zweiten Strahlenquelle zur Röntgenbildgebung nur die auf den Detektor auftreffenden Röntgenstrahlung genutzt bzw. verwertet wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2–5 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung einzelner Steuerparameter und
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6 eine schematisierte Steuerschaltung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst eine Strahlentherapieeinheit (nicht dargestellt) mit einer ersten Strahlenquelle 101 zum Aussenden von Therapiestrahlung 105 auf einen Zielbereich 111 eines in der Vorrichtung gelagerten Untersuchungsobjekts 106, und eine bildgebende Röntgeneinheit (nicht dargestellt) zum Abtasten des Untersuchungsobjektes 106 mit Röntgenstrahlung 104, mit einer zweiten Strahlenquelle 102 und einem der zweiten Strahlenquelle 102 zugeordneten Detektor 103. Die erste Strahlenquelle 101, die zweite Strahlenquelle 102 und der Detektor 103 sind an einem Drehrahmen 108 angeordnet, der eines Systemsachse 110 und damit um das Untersuchungsobjekt 106 rotierbar ist (angedeutet durch den Pfeil 107).
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Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Steuereinheit 109 welche mit der ersten 101 und der zweiten 102 Strahlenquelle sowie dem Detektor 103 verbunden ist und deren Steuerung dient. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit 109 derart ausgeführt und eingerichtet, dass die erste 101 und die zweite 102 Strahlenquelle während einer Strahlenbehandlung, bei der eine kontinuierliche Rotation von erster 101 und zweiter 102 Strahlenquelle sowie dem Detektor 103 um das Untersuchungsobjekt 106 erfolgt, zeitlich abwechselnd betrieben werden, so dass abwechselnd eine Bestrahlung des Zielbereichs 111 mit Therapiestrahlung 105 und eine Abtastung des Untersuchungsobjekts 106 mit Röntgenstrahlung 104 zur Erfassung aktueller Projektionen des Untersuchungsobjekts 106 erfolgt.
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2–4 zeigen Zeitdiaramme welche das Zeitverhalten der Rotation des Drehrahmens 108 (2), sowie der Aktivierungen der ersten 101 (3) und der zweiten 102 (4) Strahlenquelle wiedergeben. Die x-Achse der Diagramme entspricht jeweils der Zeitachse t, die y-Achse gibt jeweils zwei Zustände an: 0 für aus, 1 für ein. Demzufolge kann der 2 entnommen werden, dass der Drehrahmen 108 von t = 0 bis zur Zeit t = t1 rotiert. Das Zeitintervall von t = 0 bis t = t1 gibt auch die Zeitdauer einer Strahlenbehandlung an. Aus 3 und 4 ergibt sich, dass die erste Strahlenquelle 101 bzw. die zweite Strahlenquelle 102 abwechselnd während der Strahlenbehandlung aktiv bzw. nicht aktiv sind, wobei die Aktivitätsintervalle der ersten Strahlenquelle 101 so angeordnet sind, dass sie mit den Nicht-Aktivitätsintervallen der zweiten Strahlenquelle 102 zeitlich zusammenfallen. Vorliegend sind die Aktivitätsintervalle und Nicht-Aktivitätsintervalle der ersten Strahlenquelle 101 bzw. der zweiten Strahlenquelle 102 jeweils gleich lang und überlappen sich nicht. Je nach Anforderung und Aufgabenstellung können diese Zeitintervalle natürlich anders gewählt werden, sie können sich auch überlappen.
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5 zeigt ein Zeitdiagramm, welches das Zeitverhalten der Aktivierungen der ersten 101 und zweiten 102 Strahlungsquelle angibt. Das Diagramm basiert auf den vorgenannten Diagrammen. Der 5 kann das Ausführungsbeispiel entnommen werden, bei dem während der Strahlenbehandlung (t = 0 bis t = t1) die erste 101 und zweite 102 Strahlenquelle zeitlich parallel betrieben werden, was durch die kombinierte Musterung von senkrechter und waagrechter Schraffierung zum Ausdruck kommt.
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6 zeigt eine schematisierte Steuerschaltung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Dargestellt ist die Steuereinheit 109, der über eine entsprechende Schnittstelle (nicht dargestellt) aktuelle Projektionsdaten 601 bereitgestellt werden, welche während der kontinuierlichen Rotation des Drehrahmens 108 ermittelt werden. Weiterhin werden der Steuereinheit 109 über eine entsprechende Schnittstelle (nicht dargestellt) erste Projektionen 602 bereitgestellt, welche bei einer zeitlich vor der Strahlenbehandlung durchgeführten Röntgenabtastung des Untersuchungsobjektes 106 erzeugt wurden. Die Steuereinheit 109 umfasst ein erstes Mittel 603 zur Ermittlung und Ausführung eines Behandlungsplans zur Steuerung der ersten 101 und der zweiten 102 Strahlungsquelle bzw. des Detektors 103; ein zweites Mittel 604 zur Ermittlung von Lage- und Formveränderungen des Zielbereichs 111 auf Basis eines Vergleichs der aktuellen Projektionsdaten 601 mit den ersten Projektionsdaten 602; ein drittes Mittel 605 zur Änderung bzw. Anpassung des bisherigen Behandlungsplans des ersten Mittels 603 abhängig von den im zweiten Mittel 604 ermittelten Änderungen der Lage und Form des Zielbereichs 111; sowie ein viertes Mittel 606 zur Ermittlung des ortsaufgelösten Dosiseintrags in das Untersuchungsobjekt 106. Die Pfeile geben die Verbindungen der einzelnen Mittel bzw. den entsprechenden Daten-, Steuerdaten- oder Informationsfluss an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5673300 A [0006, 0021]
