DE102011085946B4

DE102011085946B4 - Bildgebungsverfahren bei einem Strahlentherapiegerät und Strahlentherapiegerät

Info

Publication number: DE102011085946B4
Application number: DE102011085946.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Grasruck; Robert Heiter
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: US9282941B2; US20130114791A1; DE102011085946A1

Abstract

Verfahren zur Bildgebung bei einem Strahlentherapiegerät (11), wobei das Strahlentherapiegerät (11) eine bewegbar gelagerte Bildgebungsvorrichtung mit einer Röntgenquelle (17) und einem gegenüberliegenden Röntgendetektor (19) sowie eine Rotationsvorrichtung (13) umfasst, auf der die therapeutische Strahlenquelle (15) und die Bildgebungsvorrichtung befestigt sind, sodass eine Rotation der Bildgebungsvorrichtung und der therapeutischen Strahlenquelle (15) um das zu bestrahlende Objekt (21) gekoppelt ist, umfassend folgende Schritte:
a) Anfertigen eines ersten Bildes mit der Bildgebungsvorrichtung aus einer ersten Bildgebungsrichtung (37, 49),
b) Bewegen der Bildgebungsvorrichtung an eine Position, die Anfertigung eines zweiten Bildes aus einer zweiten Bildgebungsrichtung (39, 51) erlaubt, die gewinkelt zur ersten Bildgebungsrichtung (37, 49) steht,
c) Anfertigen des zweiten Bildes mit der Bildgebungsvorrichtung aus der zweiten Bildgebungsrichtung (39, 51),
d) Überprüfen der Position des zu bestrahlenden Objekts (21) unter Verwendung des ersten und des zweiten Bildes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildgebung im Rahmen der Strahlentherapie. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Strahlentherapiegerät, mit dem ein derartiges Bildgebungsverfahren implementiert werden kann.
Die Strahlentherapie ist ein etabliertes Verfahren, bei dem ionisierende Strahlung eingesetzt wird, um pathologisches Gewebe, wie z.B. Tumorgewebe, zu behandeln. Ziel der Strahlentherapie ist es, das zu behandelnde Gewebe mit einer ausreichenden therapeutischen Dosis zu bestrahlen und dabei gleichzeitig gesundes, umliegendes Gewebe zu schonen. Der therapeutische Effekt basiert unter anderem darauf, dass ionisierende Strahlung unterschiedlich auf gesundes und pathologisches Gewebe wirkt.
Um sicherzustellen, dass Unsicherheiten bei der Positionierung des zu behandelnden Gewebes, die zwischen einer Planungsphase und einer Behandlungsphase aus verschiedenen Gründen auftreten können, den Behandlungserfolg nicht gefährden, werden üblicherweise Sicherheitssäume verwendet, um die das Zielvolumen vergrößert wird.
Die bildgestützte Strahlentherapie (engl: „Image guided Radiation Therapy“ - IGRT) ermöglicht es, die Unsicherheiten bei der Bestrahlung des Zielvolumens zu reduzieren und die Genauigkeit der Bestrahlung zu verbessern. Die IGRT erlaubt es, das Zielvolumen, Risikoorgane (engl: „Organs At Risk“ - OAR) sowie gesundes, umliegendes Gewebe vor Beginn oder während einer Bestrahlung zu visualisieren, um so prinzipiell die Möglichkeit zu eröffnen, das Zielvolumen genauer zu bestrahlen und kleinere Sicherheitssäume zu verwenden.
Dabei kann während einer Fraktion der Bestrahlung eine korrekte Positionierung des Patienten zu Beginn der Bestrahlung durchgeführt werden. Aber auch während der Bestrahlung kann die Bildgebung wertvolle Informationen liefern.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen stereotaktische Aufnahmen angefertigt werden. So können z.B. Röntgenquellen an der Decke eines Bestrahlungsraums installiert sein, mit gegenüberliegenden Detektoren am Boden. Dies erlaubt eine Projektionsbildgebung, um stereotaktische Informationen zu erhalten.
Aus der EP 1 785 161 Al ist ein Behandlungsraum mit einer Partikelanlage bekannt, wobei die Behandlungseinrichtung und die Bestrahlungseinrichtung unterschiedliche Isozentren aufweisen, wobei der Patient zur Bestrahlung beziehungsweise Bildgebung zwischen diesen Isozentren verschoben wird.
Aus der DE 10 2009 021 740 A1 ist ein Strahlentherapiegerät mit zumindest einer therapeutischen Strahlenquelle und einer bildgebenden Einheit mit mehreren diagnostischen Strahlenquellen bekannt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Bildgebungsverfahren anzugeben, das eine flexible und genaue Lokalisation eines zu bestrahlenden Zielvolumens insbesondere während einer Strahlentherapiesitzung erlaubt. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Strahlentherapiegerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildgebung bei einem Strahlentherapiegerät, wobei das Strahlentherapiegerät eine bewegbar gelagerte Bildgebungsvorrichtung mit einer Röntgenquelle und einem gegenüberliegenden Röntgendetektor sowie eine Rotationsvorrichtung umfasst, auf der die therapeutische Strahlenquelle und die Bildgebungsvorrichtung befestigt sind, sodass eine Rotation der Bildgebungsvorrichtung und der therapeutischen Strahlenquelle um das zu bestrahlende Objekt gekoppelt ist, umfasst folgende Schritte:

a) Anfertigen eines ersten Bildes mit der Bildgebungsvorrichtung aus einer ersten Bildgebungsrichtung,
b) Bewegen der Bildgebungsvorrichtung an eine Position, die Anfertigung eines zweiten Bildes aus einer zweiten Bildgebungsrichtung erlaubt, die gewinkelt zur ersten Bildgebungsrichtung steht,
c) Anfertigen des zweiten Bildes mit der Bildgebungsvorrichtung aus der zweiten Bildgebungsrichtung,
d) Überprüfen der Position des zu bestrahlenden Objekts unter Verwendung des ersten und des zweiten Bildes.

Es wurde erkannt, dass zur Anfertigung stereoskopischer Bilddaten, die letztlich eine Lokalisation bzw. eine Überprüfung des Zielvolumens in 3-D erlauben, keine zwei getrennten Röntgen-Bildgebungsvorrichtungen notwendig sind. Es reicht hierfür aus, wenn eine einzige Röntgen-Bildgebungsvorrichtung verwendet wird. Die zwei Bilder werden dann zeitlich sukzessive angefertigt. Es ist dabei durchaus realistisch, die beiden Bilder innerhalb von einigen Sekunden anzufertigen, beispielsweise innerhalb von 4 Sekunden. Dies ist auch mit einer mechanisch vergleichsweise einfachen Konstruktion zu bewerkstelligen. Für viele strahlentherapeutische Anwendungen erscheint dies klinisch ausreichend. Lediglich bei Abbildungen eines Zielvolumens, das sich periodisch bewegt wie beispielsweise die Lunge, kann ein zeitlicher Abstand von 4 s klinisch nicht mehr ausreichen. Hier kann dennoch die Überprüfung des Zielvolumens erreicht werden, wenn der zeitliche Abstand zwischen den beiden Bildern kürzer ist.
Das Strahlentherapiegerät umfasst eine Rotationsvorrichtung, auf der die therapeutische Strahlenquelle und die Bildgebungsvorrichtung befestigt sind, sodass eine Rotation der Bildgebungsvorrichtung und der therapeutischen Strahlenquelle um das zu bestrahlende Zielvolumen gekoppelt ist. Beispielsweise kann eine Bewegung bzw. Rotation der Bildgebungsvorrichtung nur bei gleichzeitiger Bewegung der therapeutischen Strahlenquelle stattfinden und/oder umgekehrt.
Bei einem derartigen System ist die Bildgebungsvorrichtung gewinkelt zur therapeutischen Strahlenquelle angeordnet, d.h. dass zwischen der Hauptrichtung der Bildgebungsvorrichtung und der Hauptrichtung der therapeutischen Strahlenquelle ein systemimmanenter Winkel ungleich 0° vorhanden ist. Bei einem derartigen System ist der Behandlungsstrahl also gekreuzt zur Richtung der Röntgenbildgebungseinheit angeordnet.
Im Vergleich zu Lösungen, bei denen zwei Röntgenbildungsvorrichtungen an Boden und Decke eines Bestrahlungsraumes fest installiert (um ca. 90° gekreuzt) sind, um stereotaktische Information zu erhalten, ist diese Lösung in das Strahlentherapiegerät selbst integriert, verwendet für eine stereotaktische Bildgebung nur eine einzige Röntgen-Bildgebungsvorrichtung und kann aufgrund der Beweglichkeit flexibler eingesetzt werden.
Das Strahlentherapiegerät kann eine o-förmige Gantry aufweisen, die zum Beispiel in ein geschlossenes Cover integriert ist. Hierdurch sind interne Gantrybewegungen nach außen nicht sichtbar. Die maximale Rotationsgeschwindigkeit ist damit nur durch die Gantrymechanik und nicht mehr durch regulatorische Beschränkungen gegeben. Bei einem derartigen Strahlentherapiegerät lässt sich das vorgeschlagene Verfahren als besonders gut implementieren, da das Strahlentherapiegerät bzw. dessen Gantry, in die die Bildgebungsvorrichtung und die therapeutische Strahlenquelle integriert ist, vergleichsweise schnell rotiert werden kann, um von der ersten Bildgebungsrichtung zur zweiten Bildgebungsrichtung zu gelangen.
Die erste Bildgebungsrichtung und die zweite Bildgebungsrichtung können sich dann um genau diesen systemimmanenten Winkel unterscheiden. Der zeitliche Abstand zwischen beiden Bildern ist dann durch die minimale Rotationszeitdauer der Gantry um den Systemwinkel gegeben.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Bildgebungsrichtung in Abhängigkeit eines Therapieplans eingestellt werden, derart, dass die erste Bildgebungsrichtung einer im Therapieplan hinterlegten ersten Therapiestrahlrichtung entspricht. Auf diese Weise wird garantiert, dass eines der beiden Bilder, die angefertigt werden, in Strahlrichtung eines im Verlauf der Fraktion zu applizierenden Therapiestrahls zeigt. Diese Blickrichtung (sog. „in-beam view“) ist besonders vorteilhaft, da sie das abzubildende Objekt aus Sicht des Therapiestrahls zeigt und da auf diese Weise kleine Lage- und/oder Formabweichungen besonders genau detektiert werden können. Das andere der beiden Bilder ermöglicht es dann, eine Bestimmung bzw. Überprüfung einer Lage und/oder Form des abzubildenden Objekts auf drei Dimensionen zu erweitern.
Die zweite Bildgebungsrichtung kann dann in Abhängigkeit eines Therapieplans derart eingestellt werden, dass sich bei Positionierung der Bildgebungsvorrichtung entlang der zweiten Bildgebungsrichtung die therapeutische Strahlenquelle an einer Position befindet, die eine Strahlabgabe entlang der im Therapieplan hinterlegten ersten Therapiestrahlrichtung erlaubt. Auf diese Weise muss zur Strahlabgabe entlang der ersten Therapiestrahlrichtung keine weitere Bewegung der Gantry durchgeführt werden, was die Zeit einer Behandlungsfraktion insgesamt verkürzt.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Bildgebungsrichtung in Abhängigkeit eines Therapieplans eingestellt werden, sodass sich bei Positionierung der Bildgebungsvorrichtung entlang der ersten Bildgebungsrichtung die therapeutische Strahlenquelle an einer Position befindet, die eine Strahlabgabe entlang einer im Therapieplan hinterlegten ersten Therapiestrahlrichtung erlaubt. Auf diese Weise kann z.B. nach einer Strahlapplikation die Gantry an der dazu eingestellten Orientierung belassen werden, um das erste Bild anzufertigen.
Die zweite Bildgebungsrichtung kann dann in Abhängigkeit eines Therapieplans derart eingestellt werden, dass sich bei Positionierung der Bildgebungsvorrichtung entlang der zweiten Bildgebungsrichtung die therapeutische Strahlenquelle an einer Position befindet, die eine Strahlabgabe entlang einer im Therapieplan hinterlegten, zweiten Therapiestrahlrichtung erlaubt. Auf diese Weise werden zur Bildgebung ohnehin Positionen angefahren, die zur Strahlabgabe angefahren werden. Es sind keine weitere Bewegung der Gantry notwendig, was die Zeit einer Behandlungsfraktion insgesamt verkürzt.
Diese Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden. So kann vor Applikation eines Therapiestrahls aus einer bestimmten Richtung eine Projektionsaufnahme angefertigt werden, und zwar derart, dass die Bildgebungsvorrichtung genau unter dem Winkel strahlt, unter dem dieser Therapiestrahl appliziert werden soll. Die Gantry kann sich nun so schnell wie möglich weiterdrehen, so dass die Therapievorrichtung zur Strahlabgabe entlang der bestimmten Richtung steht. Bevor nun die Therapiedosis aus dieser Richtung appliziert wird, wird ein zweites Röntgenbild angefertigt. Zusammen mit dem ersten Bild, dessen Versatz nun dem Systemwinkel entspricht, kann aus beiden Bildern die Lage von Objekten, die in den projektiven Aufnahmen erkennbar sind, im Raum, also in 3-D lokalisiert werden.
Im Verlauf der Bestrahlungssitzung kann dann, nachdem ein Therapiestrahl entlang einer bestimmten Richtung appliziert worden ist, die Gantry an der Stelle belassen werden, um das erste Projektionsbild zu machen, bevor die Gantry diese Position verlässt um die nächste anzufahren. Anschließend sucht sich das System einen noch zu applizierenden Therapiestrahl, z.B. einen, der etwa um den Systemwinkel verschoben ist. Auf diese Winkelposition wird die Gantry gedreht, um dann die zweite Projektionsaufnahme zu machen. Diese beiden Bilder werden dann verwendet, um die 3-D Positionierung vor der nächsten Strahlabgabe zu überprüfen. Bei korrekter Position kann dann der Therapiestrahl appliziert werden.
In einem Therapieplan können mehrere unterschiedliche Therapiestrahlrichtungen hinterlegt sein. Zur Strahlabgabe werden diese unterschiedlichen Therapiestrahlrichtungen sukzessive von der therapeutischen Strahlenquelle angefahren.
In diesem Falle kann die Bildgebung derart durchgeführt werden, dass das Verfahren aus Schritt a) bis c) zwischen zwei Applikationen des Therapiestrahls entlang unterschiedlicher Therapiestrahlrichtungen durchgeführt wird.
Die Bildgebung kann derart durchgeführt werden, dass das Verfahren aus Schritt a) bis c) vor jeder Applikationen eines Therapiestrahls entlang einer der hinterlegten Therapiestrahlrichtungen durchgeführt wird. Auf diese Weise wird das zu bestrahlende Objekt möglichst über die gesamte Bestrahlungsfraktion hinweg in 3-D kontrolliert.
Die Bildgebung kann auch derart durchgeführt werden, dass aus der Menge der Therapiestrahlrichtungen eine Untermenge ausgewählt wird, und dass das Verfahren aus Schritt a) bis c) lediglich vor Applikationen eines Therapiestrahls entlang einer der Therapiestrahlrichtungen der Untermenge durchgeführt wird. Es wird also letztlich die Wiederholfrequenz der Bildgebung variiert, die nicht mehr vor Abgabe jedes Therapiestrahls in vollem Umfang durchgeführt werden muss. Dies spart Strahlendosis für die Röntgenbildgebung. Beispielsweise kann das Bildgebungsverfahren regelmäßig nach einer frei wählbaren Anzahl von Therapiestrahlen durchgeführt werden.
Die Bildgebung kann auch derart durchgeführt werden, dass Schritt a) vor einer Therapiestrahlapplikation entlang einer der geplanten Therapiestrahlrichtungen durchgeführt wird, und dass Schritt c) nach dieser Therapiestrahlapplikation durchgeführt wird. So kann z.B. das letzte Bild, das vor dieser Therapiestrahlapplikation angefertigt worden ist - beispielsweise dasjenige Bild, bei dem sich die Bildgebungsrichtung um den systemimmanenten Winkel von der Richtung der Therapiestrahlapplikation unterscheidet -, wieder verwendet werden, und zwar als erstes Bild für die nächste Therapiestrahlapplikation herangezogen werden. Damit vergrößert sich zwar der zeitliche Abstand zwischen den beiden Bildern, die Strahlendosis kann aber effektiv halbiert werden.
Allgemein kann ein Bild, das bereits bei einem Bildpaar für die Bestimmung bzw. Überprüfung einer Lage und/oder Form des zu bestrahlenden Objekts verwendet wurde, auch zusammen mit einem weiteren Bild verwendet werden, um ein neues Bildpaar zu bilden, das dann zur erneuten Bestimmung bzw. Überprüfung einer Lage und/oder Form des zu bestrahlenden Objekts verwendet wird.
Insbesondere kann eine Reihenfolge der Therapiestrahlrichtungen derart bestimmt werden, dass für eine ausgewählte Therapiestrahlrichtung diejenige Therapiestrahlrichtung aus der Menge der noch anzufahrenden Therapiestrahlrichtungen für die darauf folgende Therapiestrahlapplikation gewählt wird, die mit der ausgewählten Therapiestrahlapplikation einen Winkel einschließt, der einem Systemwinkel zwischen einer der Hauptrichtung der Bildgebungsvorrichtung und der Hauptrichtung der therapeutischen Strahlenquelle am nächsten kommt. Die Bestimmung der Reihenfolge kann bereits während der Planungsphase geschehen und dann z.B. im Therapieplan hinterlegt werden, oder aber auch während der Bestrahlungssitzung durch das Strahlentherapiegerät ermittelt werden.
Auf diese Weise kann mit der Gantry, die zur Abgabe eines Therapiestrahls in der ausgewählten Therapiestrahlrichtung positioniert ist, ein erstes Bild aufgenommen werden. Vor Abgabe des darauf folgenden Therapiestrahls wird die Gantry dann zur Abgabe eines Therapiestrahls in der entsprechenden Therapiestrahlrichtung positioniert. Wenn nun in dieser Gantrystellung ein zweites Bild aufgezeichnet wird, kann so sichergestellt werden, dass sich diese beiden Bilder um einen Aufnahmewinkel unterscheiden, der dem Systemwinkel am nächsten kommt. Zudem ist eines der beiden Bilder entlang einer Aufnahmerichtung angefertigt worden, die nahe bei der ausgewählten Therapiestrahlrichtung liegt.
Insgesamt eröffnet diese Ausgestaltung die Möglichkeit, für die Bildgebung diejenigen Gantrystellungen zu verwenden, die ohnehin zur Therapiestrahlapplikation gemäß Therapieplan angefahren werden. Lediglich, wenn sich kein noch verbleibender Therapiestrahl finden lässt, der mit dem zuvor applizierten Therapiestrahl einen Winkel einschließt, der dem Systemwinkel nahekommt, würden sind zusätzliche Gantrystellungen sinnvoll, um die Aufzeichnung von Bildpaaren zu ermöglichen, bei denen eines der Bilder in etwa entlang der geplanten Therapiestrahlrichtungen angefertigt wird und die Aufnahmerichtungen einen Winkel einschließen, der in etwa dem Systemwinkel nahekommt.
Das erfindungsgemäße Strahlentherapiegerät umfasst:

eine therapeutische Strahlenquelle,
eine bewegbar gelagerte Bildgebungsvorrichtung, welche eine Röntgenquelle und einen gegenüberliegenden Röntgendetektor umfasst, und
eine Steuerungsvorrichtung, mit der die therapeutische Strahlenquelle und die Bildgebungsvorrichtung während einer Strahlentherapiesitzung gesteuert werden, um eine in einem Therapieplan hinterlegte Bestrahlung zu applizieren. Die die Steuerungsvorrichtung ist ausgebildet zur Implementierung eines der beschriebenen Verfahren. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung, z.B. eine Rechnereinheit, derart konfiguriert sein, dass bei Betrieb des Strahlentherapiegeräts eines der beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.

Ausführungsformen der Erfindung mit Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Es zeigen:

1 einen stark schematisierten Aufbau eines Strahlentherapiegeräts mit einer o-förmigen Gantry,
2 ein Bildpaar zur Erläuterung der Gantrystellungen für die Aufzeichnung eines Bildpaares gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 ein Bildpaar zur Erläuterung der Gantrystellungen für die Aufzeichnung eines Bildpaares gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
4 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
5 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt in stark schematisierter Weise ein Strahlentherapiegerät 11 mit einer o-förmigen Gantry 13.
In dieser Gantry 13 ist die therapeutische Strahlenquelle 15 rotierbar gelagert. Dieselbe Konstruktion, welche die therapeutische Strahlenquelle 15 rotierbar lagert, trägt eine diagnostische Röntgenstrahlenquelle 17 und einen diagnostischen, zweidimensionalen Röntgendetektor 19. Mit dieser Bildgebungsvorrichtung lassen sich Bilddaten eines im Zentrum positionierten Patienten 21 aufzeichnen.
Das Strahlentherapiegerät 11 hat folglich eine Röntgenbildgebungseinheit 17, 19, deren Hauptbildgebungsrichtung gekreuzt zur Hauptachse der therapeutischen Strahlenquelle angeordnet ist. Der Winkel, der zwischen der Bildgebungsrichtung und der Richtung des Behandlungsstrahls auftritt, ist fest und kann daher als systemimmanent bzw. als Systemwinkel bezeichnet werden. In dem hier gezeigten Beispiel beträgt er im Wesentlichen 90°. Es ist aber auch denkbar, einen anderen Winkel, z.B. 60°, zu wählen.
Die Rotation der Gantry 13 und die Aufzeichnung der Bilddaten wird durch eine Steuerungsvorrichtung 23 des Strahlentherapiegeräts 11 gesteuert.
Die Steuerungsvorrichtung 23, die eine entsprechend konfigurierte Recheneinheit sein kann, verfügt über einen Eingang 25, über den ein Therapieplan 27 zur Ausführung geladen werden kann. Der Therapieplan 27 ist dabei ein Datensatz oder eine Datei, in der festgelegt ist, wie genau der Patient 21 bestrahlt werden soll, d.h. aus welchen Richtungen und mit welchen Geräteeinstellungen.
Mit nur einer Röntgenbildgebungseinheit 17, 19 kann nun eine stereotaktische Röntgenbildgebung zur räumlichen Positionierung von Objekten realisiert werden, wie nachfolgend anhand von Beispielen beschrieben wird. Die auf der Gantry 13 platzierte Röntgenbildgebungseinheit 17, 19 kann beispielsweise auch zur Aufnahme von CT-Bilder verwendet werden. Mit nur einer Röntgenbildgebungseinheit 17, 19 kann auch gewährleistet werden, dass eine Aufnahme aus genau der Richtung des folgenden, zu applizierenden Therapiestrahls aufgenommen werden kann. Unzugängliche Winkel, die bei einem räumlich stationären System durch Gantry-bedingte Abschattungen auftreten können, können vermieden werden.
2 zeigt zwei sukzessive anzufahrende Gantrystellungen 31, 33, um Projektionsbilddaten von dem zu bestrahlenden Objekt 21 aufzuzeichnen.
Grundlage für die Gantrystellungen 31, 33 ist eine dem Therapieplan 27 entnommene Therapiestrahlrichtung, z.B. die erste anzufahrende Therapiestrahlrichtung 35.
Im linken Bild wird die erste Gantrystellung 31 gezeigt, mit der das erste Projektionsbild aufgenommen wird. Die Gantry 13 ist dabei derart positioniert, dass die erste Bildgebungsrichtung 37 der Bildgebungsvorrichtung entlang der Therapiestrahlrichtung 35 liegt, also derjenigen Richtung, entlang derer dann der Therapiestrahl appliziert werden soll.
Nach Anfertigung des ersten Bildes wird die Gantry 13 so schnell wie möglich rotiert, und zwar derart, dass die therapeutische Strahlenquelle 15 zur Abgabe des Therapiestrahls entlang dieser Therapiestrahlrichtung 35 positioniert wird (zweite Gantrystellung 33). In dieser Stellung wird ein zweites Bild entlang einer zweiten Bildgebungsrichtung 39 angefertigt. Der Winkelvorsatz zwischen den beiden Bildgebungsrichtungen 37, 39 entspricht genau dem systemimmanenten Winkel.
Aus beiden Bildern kann nun die Lage von Objekten 21, die in den projektiven Aufnahmen erkennbar sind, im Raum - also in 3-D - lokalisiert werden.
Falls ein Therapieplan 27 mehrere Therapiestrahlrichtungen enthält, kann diese Prozedur für jede Therapiestrahlrichtung vor jeder Strahlapplikation wiederholt werden oder aber auch nur für einen Teil der Therapiestrahlrichtungen.
Eine Drehung der Gantry 13 um den Systemwinkel bietet den Vorteil, dass das erste aufgenommene Bild in Richtung des Therapiestrahls blickt, der nach Drehung der Gantry 13 appliziert wird. Dies bietet eine zusätzliche Möglichkeit die korrekte Position in der wichtigen Therapiestrahlrichtung zu überprüfen.
Doch auch eine Verschiebung um einen anderen Winkel kann es ermöglichen, bei Objekten mit ausreichendem Röntgenkontrast eine 3D-Positionsbestimmung bzw. 3D-Postionierung vorzunehmen. Dies wird in 3 gezeigt.
Auch hier sind zwei sukzessive anzufahrende Gantrystellungen 41, 43 gezeigt, um Projektionsbilddaten von dem zu bestrahlenden Objekt 21 aufzuzeichnen.
Grundlage für die Gantrystellungen 41, 43 sind eine dem Therapieplan 27 entnommene erste Therapiestrahlrichtung 45 und eine dem Therapieplan 27 entnommene zweite Therapiestrahlrichtung 47.
Im linken Bild wird die erste Gantrystellung 41 gezeigt, mit der das erste Projektionsbild entlang einer ersten Bildgebungsrichtung 49 aufgenommen wird. Die Gantry ist dabei derart positioniert, dass die therapeutische Strahlenquelle 15 zur Abgabe eines Therapiestrahls entlang der ersten Therapiestrahlrichtung 45 liegt.
In dieser Stellung wird das erste Bild entlang einer ersten Bildgebungsrichtung 49 angefertigt.
Nach Anfertigung des ersten Bildes wird die Gantry so schnell wie möglich rotiert, und zwar derart, dass die therapeutische Strahlenquelle 15 zur Abgabe des Therapiestrahls entlang der zweiten Therapiestrahlrichtung 47 positioniert wird. In dieser Stellung wird ein zweites Bild entlang einer zweiten Bildgebungsrichtung 51 angefertigt.
Der Winkelvorsatz zwischen den beiden Bildgebungsrichtungen 49, 51 entspricht dem Winkel zwischen der ersten und der zweiten Therapiestrahlrichtung 45, 47.
Dabei sollten die erste und die zweite Therapiestrahlrichtung 45, 47 derart gewählt werden, dass eine Überprüfung der Lage der in den Bildern sichtbaren Objekten in 3-D gewährleistet ist. Aus beiden Bildern kann nun die Lage von Objekten, die in den projektiven Aufnahmen erkennbar sind, im Raum - also in 3-D - lokalisiert werden.
Für jede weitere Therapiestrahlrichtung kann eine analoge Prozedur eingesetzt werden. Bevor die therapeutische Strahlenquelle die Position der letzten Therapiestrahlrichtung verlässt, wird noch ein Projektionsbild gemacht. Anschließend sucht sich das System einen Therapiestrahlrichtung, entlang derer noch ein Therapiestrahl zu applizieren ist und die möglichst um den Systemwinkel verschoben ist. Auf diese Winkelposition wird dann die Gantry gedreht und eine weitere Projektionsaufnahme gemacht. Wieder erhält man zwei Projektionen, mit denen man die 3D-Positionierung überprüfen kann. Bei korrekter Position kann der Therapiestrahl appliziert werden.
Diese Prozedur kann so lange wiederholt werden, bis alle Strahlen appliziert sind.
Bei beliebig verteilten Therapiestrahlrichtungen kann man sich beispielsweise dafür entscheiden, eines der beiden beschriebenen Verfahren durchzuführen.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das dem in 2 beschriebenen Sachverhalt entspricht.
Zunächst wird ein Therapieplan geladen und ein noch zu applizierender Therapiestrahl samt zugeordneter Therapiestrahlrichtung ausgewählt (Schritt 61).
Anschließend wird die Gantry zur Bildgebung entlang dieser Therapiestrahlrichtung positioniert (Schritt 63). Das erste Bild wird angefertigt (Schritt 65).
Die Gantry wird rotiert, derart, dass die therapeutische Strahlenquelle zur Abgabe entlang der ausgewählten Therapiestrahlrichtung positioniert ist (Schritt 67). Das zweite Bild wird angefertigt (Schritt 69).
Beide Bilder werden zur Lagekontrolle des zu bestrahlenden Objekts bzw. zur Lagekontrolle des zu bestrahlenden Zielvolumens verwendet (Schritt 71).
Nach erfolgreicher Überprüfung findet eine Abgabe des Therapiestrahls entlang der ausgewählten Therapiestrahlrichtung statt (Schritt 73).
Bei mehreren Therapiestrahlrichtungen kann immer eine Projektion aus der zugehörigen Therapiestrahlrichtung erhalten werden. Dies kann einen gewissen zusätzlichen Zeitaufwand bedeuten: Mitunter werden dann für erste Projektionsbild Positionen der Gantry angefahren, die keiner Therapiestrahlrichtung entsprechen - d.h. die therapeutische Strahlenquelle ist dann nicht zur Strahlabgabe entlang einer der vorgegebenen Therapiestrahlrichtung orientiert.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das dem in 3 beschriebenen Sachverhalt entspricht.
Zunächst wird ein Therapieplan geladen. Es wird ein Therapiestrahl entlang der ihm zugeordneten Therapiestrahlrichtung appliziert (Schritt 81). Anschließend das erste Bild wird angefertigt (Schritt 83).
Es wird der nächste zu applizierende Therapiestrahl gewählt, und zwar vorzugsweise derart, dass der Winkel, den die zugeordnete Therapiestrahlrichtung mit der Therapiestrahlrichtung des zuvor applizierten Therapiestrahls einschließt, möglichst nahe dem Systemwinkel kommt (Schritt 85).
Die Gantry wird rotiert, derart, dass die therapeutische Strahlenquelle zur Abgabe entlang dieser Therapiestrahlrichtung positioniert ist (Schritt 87). Das zweite Bild wird angefertigt (Schritt 89).
Beide Bilder werden zur Lagekontrolle des zu bestrahlenden Objekts bzw. zur Lagekontrolle des zu bestrahlenden Zielvolumens verwendet (Schritt 91).
Nach erfolgreicher Überprüfung findet eine Abgabe des Therapiestrahls entlang der ausgewählten Therapiestrahlrichtung statt (Schritt 93).
Bei mehreren Therapiestrahlrichtungen kann für den jeweils nächsten Therapiestrahl immer denjenigen noch zu applizierenden Therapiestrahl wählen, dessen Therapiestrahlrichtung eine Gantryrotation erfordert, die dem Systemwinkel am nächsten kommt. Die Verfahrzeiten der Gantry werden so möglichst klein gehalten, was die Gesamtbehandlungszeit möglichst gering hält. Allerdings kann der Fall auftreten, dass man nicht immer ein Projektionsbild erhält, das in oder nahe bei der Therapiestrahlrichtung aufgenommen wurde.
Beide Verfahren können auch miteinander kombiniert werden. D.h. für einige der im Therapieplan hinterlegten Therapiestrahlrichtungen wird ein Verfahren gemäß 4 angewendet, für andere Therapiestrahlrichtungen ein Verfahren gemäß 5.
Um Strahlendosis aus der Röntgenbildgebung zu sparen, kann die Wiederholfrequenz der Bildgebung variiert werden. Anstatt vor jedem Therapiestrahl die Position zu überprüfen, kann das regelmäßig nach einer frei wählbaren Anzahl von Therapiestrahlen erfolgen. Um Strahlendosis durch die Bildgebung zu sparen, kann das letzte Bild, das kurz vor Abgabe des letzten Therapiestrahls angefertigt wurde, als erstes Bild für den nächsten Therapiestrahl herangezogen werden. Damit vergrößert sich der zeitliche Abstand, die Strahlendosis kann aber effektiv halbiert werden.

Claims

Verfahren zur Bildgebung bei einem Strahlentherapiegerät (11), wobei das Strahlentherapiegerät (11) eine bewegbar gelagerte Bildgebungsvorrichtung mit einer Röntgenquelle (17) und einem gegenüberliegenden Röntgendetektor (19) sowie eine Rotationsvorrichtung (13) umfasst, auf der die therapeutische Strahlenquelle (15) und die Bildgebungsvorrichtung befestigt sind, sodass eine Rotation der Bildgebungsvorrichtung und der therapeutischen Strahlenquelle (15) um das zu bestrahlende Objekt (21) gekoppelt ist, umfassend folgende Schritte: a) Anfertigen eines ersten Bildes mit der Bildgebungsvorrichtung aus einer ersten Bildgebungsrichtung (37, 49), b) Bewegen der Bildgebungsvorrichtung an eine Position, die Anfertigung eines zweiten Bildes aus einer zweiten Bildgebungsrichtung (39, 51) erlaubt, die gewinkelt zur ersten Bildgebungsrichtung (37, 49) steht, c) Anfertigen des zweiten Bildes mit der Bildgebungsvorrichtung aus der zweiten Bildgebungsrichtung (39, 51), d) Überprüfen der Position des zu bestrahlenden Objekts (21) unter Verwendung des ersten und des zweiten Bildes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Bildgebungsrichtung (37) in Abhängigkeit eines Therapieplans (27) eingestellt wird, derart, dass die erste Bildgebungsrichtung (37) einer im Therapieplan (27) hinterlegten ersten Therapiestrahlrichtung (35) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Bildgebungsrichtung (39) in Abhängigkeit eines Therapieplans (27) derart eingestellt wird, dass sich bei Positionierung der Bildgebungsvorrichtung entlang der zweiten Bildgebungsrichtung (39) die therapeutische Strahlenquelle (15) an einer Position befindet, die eine Strahlabgabe entlang der im Therapieplan (27) hinterlegten ersten Therapiestrahlrichtung (35) erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Bildgebungsrichtung (49) in Abhängigkeit eines Therapieplans (27) eingestellt wird, derart, dass sich bei Positionierung der Bildgebungsvorrichtung entlang der ersten Bildgebungsrichtung (49) die therapeutische Strahlenquelle (15) an einer Position befindet, die eine Strahlabgabe entlang einer im Therapieplan (27) hinterlegten ersten Therapiestrahlrichtung (45) erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zweite Bildgebungsrichtung (51) in Abhängigkeit eines Therapieplans (27) derart eingestellt wird, dass sich bei Positionierung der Bildgebungsvorrichtung entlang der zweiten Bildgebungsrichtung (51) die therapeutische Strahlenquelle (15) an einer Position befindet, die eine Strahlabgabe entlang einer im Therapieplan (27) hinterlegten zweiten Therapiestrahlrichtung (47) erlaubt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Therapieplan (27) mehrere unterschiedliche Therapiestrahlrichtungen hinterlegt sind, und wobei die Bildgebung derart durchgeführt wird, dass das Verfahren aus Schritt a) bis c) zwischen zwei aufeinander folgenden Applikationen des Therapiestrahls entlang unterschiedlicher Therapiestrahlrichtungen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Therapieplan (27) mehrere unterschiedliche Therapiestrahlrichtungen hinterlegt sind, und wobei die Bildgebung derart durchgeführt wird, dass das Verfahren aus Schritt a) bis c) vor jeder Applikationen eines Therapiestrahls entlang einer der hinterlegten Therapiestrahlrichtungen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Therapieplan (27) mehrere unterschiedliche Therapiestrahlrichtungen hinterlegt sind, und wobei die Bildgebung derart durchgeführt wird, dass aus der Menge der Therapiestrahlrichtungen eine Untermenge ausgewählt wird, und dass das Verfahren aus Schritt a) bis c) lediglich vor Applikationen eines Therapiestrahls entlang einer der Therapiestrahlrichtungen der Untermenge durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Therapieplan (27) mehrere unterschiedliche Therapiestrahlrichtungen hinterlegt sind, und wobei die Bildgebung derart durchgeführt wird, dass Schritt a) vor einer Therapiestrahlapplikation entlang einer der geplanten Therapiestrahlrichtungen durchgeführt wird, und dass Schritt c) nach dieser Therapiestrahlapplikation durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei eine Reihenfolge der Therapiestrahlrichtungen derart bestimmt wird, dass für eine ausgewählte Therapiestrahlrichtung diejenige Therapiestrahlrichtung aus der Menge der noch anzufahrenden Therapiestrahlrichtungen für die nächstfolgende Therapiestrahlapplikation gewählt wird, die mit der ausgewählten Therapiestrahlapplikation einen Winkel einschließt, der einem Systemwinkel zwischen einer Hauptrichtung der Bildgebungsvorrichtung und einer Hauptrichtung der therapeutischen Strahlenquelle (15) am nächsten kommt.
Strahlentherapiegerät (11) mit mit einer therapeutischen Strahlenquelle (15), mit einer bewegbar gelagerte Bildgebungsvorrichtung, welche eine Röntgenquelle (17) und einen gegenüberliegenden Röntgendetektor (19) umfasst, mit einer Rotationsvorrichtung (13), auf der die therapeutische Strahlenquelle (15) und die Bildgebungsvorrichtung befestigt sind, sodass eine Rotation der Bildgebungsvorrichtung und der therapeutischen Strahlenquelle (15) um das zu bestrahlende Objekt (21) gekoppelt ist, und mit einer Steuerungsvorrichtung (23), mit der die therapeutische Strahlenquelle (15) und die Bildgebungsvorrichtung während einer Strahlentherapiesitzung gesteuert werden, um eine in einem Therapieplan (27) hinterlegte Bestrahlung zu applizieren, wobei die Steuerungsvorrichtung (23) ausgebildet ist zur Implementierung eines Verfahrens nach einem der obigen Verfahrensansprüche.