DE102012219709A1 - Plausibilitätsprüfung eines Bestrahlungsplans - Google Patents

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines Bestrahlungsplans für die Bestrahlung eines Untersuchungsbereichs mittels Partikeln beruht auf einem Bestrahlungsplan, der sowohl die Bestimmung einer Dosisverteilung als auch die Bestimmung von Bestrahlungsparametern umfasst. Eine erste Bestimmung (B1) einer ersten Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, wird mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Dosisverteilung sowie mittels eines Bremsvermögens der Partikel durchgeführt. Eine zweite Bestimmung (B2) einer zweiten Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, wird mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Bestrahlungsparameter durchgeführt. Die unterschiedlichen Bestimmungsmethoden der ersten sowie der zweiten Energie ermöglichen durch einen ersten Vergleich (V1) der ersten Energie mit der zweiten Energie schnell und effektiv zu prüfen, ob die im Bestrahlungsplan abgelegten Behandlungsparameter und die zugehörigen Dosisverteilungen konsistent sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie eine Vorrichtung zur Plausibilitätsprüfung eines Bestrahlungsplans.
  • Partikelstrahlen werden unter anderem zur intensitätsmodulierten Bestrahlung eingesetzt, bei der während der Bestrahlung die Intensität der eingestrahlten Partikelstrahlen, beispielsweise in Abhängigkeit vom Bestrahlungswinkel, moduliert wird. Eine solche Bestrahlung bedarf eines Bestrahlungsplans, der festlegt zu welchem Zeitpunkt und an welchem Ort welche Intensität appliziert wird. Zur Erstellung eines Bestrahlungsplanes müssen die Position sowie die Form des Untersuchungsbereiches, also beispielsweise eines Tumors, bestimmt werden. Eine solche Bestimmung erfolgt mit einem bildgebenden Verfahren wie der Computertomographie, kurz CT, oder der Magnetresonanztomographie, kurz MRT.
  • Es ist ein Ziel des Bestrahlungsplanes, die Bestrahlung hinsichtlich der Dosisverteilung zu optimieren. Bei der Behandlung von Tumoren ist es erwünscht, dass möglichst viel Dosis im Tumor und möglichst wenig Dosis im umliegenden, gesunden Gewebe appliziert wird. Bestrahlungsverfahren können jedoch auch in nicht-therapeutischen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise bei der Bestrahlung von Phantomen oder nicht-lebenden Körpern im Rahmen von Forschungsarbeiten, bei der Bestrahlung von Materialien, etc. Auch in solchen Fällen ist eine Optimierung der Dosisverteilung wünschenswert.
  • Vor der eigentlichen Bestrahlung muss der Bestrahlungsplan verifiziert werden, etwa indem der Bestrahlungsplan zur Bestrahlung eines mit Detektoren versehenen Phantoms angewendet wird. Während in der konventionellen Vorwärtsplanung für die Bestrahlung mit Photonen eine Plausibilitätsprüfung durch Abgleich gegen Tabellenwerte ausgeführt werden kann, ist dies in der intensitätsmodulierten Bestrahlung sowohl für Photonen als auch für (geladene) Teilchen wegen der Komplexität der einzelnen Bestrahlungsfelder nicht mehr möglich.
  • Aus DE 199 07 774 A1 ist ein Verfahren zum Verifizieren der berechneten Bestrahlungsdosis eines Ionenstrahl-Therapiesystems bekannt. Dabei umfasst das Ionenstrahl-Therapiesystem mindestens eine Ionenquelle sowie eine Beschleunigereinrichtung zum Beschleunigen der Ionen der Ionenquelle in Form eines Behandlungsstrahls. Weiterhin umfasst das Therapiesystem ein Strahlführungssystem um den Behandlungsstrahl von der Beschleunigereinrichtung mindestens einem Bestrahlungsplatz zur Behandlung eines Patienten zuzuführen, wobei das Strahlführungssystem mindestens eine Strahlführungsleitung umfasst. Das Therapiesystem weist auch eine in dem Strahlführungssystem angeordnete Rasterscannereinrichtung mit vertikalen Ablenkmitteln und horizontalen Ablenkmitteln zur vertikalen bzw. horizontalen Ablenkung des Behandlungsstrahl senkrecht zu seiner Strahlrichtung auf, so dass der Behandlungsstrahl von der Rasterscannereinrichtung auf ein Isozentrum des Bestrahlungsplatzes abgelenkt wird und eine bestimmte, das Isozentrum umgebende Fläche abtastet. Die Bestrahlung wird auf Grundlage von berechneten Bestrahlungsdosisdaten durchgeführt. Die Bestrahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Genauigkeit der Berechnung der Bestrahlungsdosisdaten durch Verwendung eines Phantoms verifiziert wird. Zur Verifizierung werden die Bestrahlungsdosisdaten für mindestens einen bestimmten Messpunkt des Phantoms berechnet. Weiterhin wird eine Bestrahlung des Phantoms mit der berechneten Bestrahlungsdosis durchgeführt, und an dem mindestens einen Messpunkt wird die dort auftretende Bestrahlungsdosis gemessen. Die Abweichung zwischen der für den mindestens einen Messpunkt berechneten Bestrahlungsdosis und der für den mindestens einen Messpunkt gemessenen Bestrahlungsdosis wird ermittelt. Auf eine ausreichende Genauigkeit der Berechnung der Bestrahlungsdosisdaten wird geschlossen, falls die Abweichung zwischen der berechneten und der gemessenen Bestrahlungsdosis einen vorgegeben Toleranzgrenzwert nicht überschreitet.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung anzugeben, ob die im Bestrahlungsplan abgelegten Behandlungsparameter und die zugehörigen Dosisverteilungen konsistent sind.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 7 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8.
  • Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in Bezug auf die beanspruchte Vorrichtung als auch in Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche, die beispielsweise auf eine Vorrichtung gerichtet sind, auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module ausgebildet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines Bestrahlungsplans für die Bestrahlung eines Untersuchungsbereichs mittels Partikeln beruht auf einem Bestrahlungsplan, der sowohl die Bestimmung einer Dosisverteilung als auch die Bestimmung von Bestrahlungsparametern umfasst. Eine erste Bestimmung einer ersten Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, wird mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Dosisverteilung sowie mittels eines Bremsvermögens der Partikel durchgeführt. Eine zweite Bestimmung einer zweiten Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, wird mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Bestrahlungsparameter durchgeführt. Da es sich bei der Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, um eine charakteristische und relativ schnell bestimmbare Größe der Bestrahlung handelt, eignet sie sich hervorragend zur Plausibilitätsprüfung des Bestrahlungsplans. Die unterschiedlichen Bestimmungsmethoden der ersten sowie der zweiten Energie ermöglichen durch einen ersten Vergleich der ersten Energie mit der zweiten Energie schnell und effektiv zu prüfen, ob die im Bestrahlungsplan abgelegten Behandlungsparameter und die zugehörigen Dosisverteilungen konsistent sind.
  • In einer Fortbildung der Erfindung wird das Bremsvermögen anhand von CT-Röntgenbildern bestimmt. Mittels einer Kalibrierungskurve zwischen den Hounsfieldwerten der CT-Röntgenbilder und dem Bremsvermögen lässt sich das Bremsvermögen präzise und schnell bestimmen.
  • In einer weiteren Fortbildung der Erfindung werden die Dosisverteilung sowie die Bestrahlungsparameter mittels inverser Bestrahlungsplanung bestimmt, wobei Randbedingungen zur Bestrahlungsplanung vorgegeben werden. Eine inverse Bestrahlungsplanung erfolgt gleichermaßen schnell und zuverlässig und stellt somit eine effiziente Möglichkeit dar, die Dosisverteilung sowie die Bestrahlungsparameter einer intensitätsmodulierten Bestrahlung mittels Partikeln zu bestimmen.
  • In einer weiteren Fortbildung der Erfindung erfolgt die zweite Bestimmung mittels Integration der Tiefendosiskurve. Eine solche Art der Bestimmung erfolgt besonders schnell.
  • In einer weiteren Fortbildung der Erfindung erfolgt die zweite Bestimmung mittels Monte-Carlo Simulation. Eine solche Art der Bestimmung ist besonders präzise, insbesondere im Fall eines inhomogenen Untersuchungsbereiches.
  • Eine weitere Fortbildung der Erfindung umfasst einen zweiten Vergleich der ersten Energie und/oder der zweiten Energie jeweils mit einer abrufbar gespeicherten dritten Energie, wobei die dritte Energie zum zweiten Vergleich entsprechend einer medizinischen Indikation, die dem Bestrahlungsplan zu Grunde liegt, ausgewählt wird. Dadurch wird es möglich einen grundlegenden Fehler im Bestrahlungsplan in Bezug auf die zu applizierende Dosis schnell und effektiv zu erkennen.
  • Die Erfindung kann weiterhin als Computerprogrammprodukt ausgebildet sein, wobei das Computerprogrammprodukt ein Computerprogramm umfasst, das auf einem Datenträger oder auf einem Speicher eines Computers gespeichert ist und das von dem Computer lesbare Befehle umfasst, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt sind, wenn die Befehle auf dem Computer ausgeführt werden. Dadurch kann das Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden.
  • Die Erfindung kann auch als Vorrichtung ausgebildet sein, umfassend eine Bestrahlungseinheit, die zur Bestrahlung entsprechend eines Bestrahlungsplans ausgelegt ist, sowie einen Computer mit einem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, wobei der Computer zur Steuerung der Bestrahlungseinheit ausgelegt ist. Damit wird es möglich den Bestrahlungsplan unmittelbar vor der Bestrahlung zu prüfen. Weiterhin wird so ein Fehler bei der Übertragung der Daten des Bestrahlungsplans nach der Prüfung vermieden, da es sich bei dem Computer zur Plausibilitätsprüfung gleichzeitig um den Computer zur Steuerung der Bestrahlungseinheit handelt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und
  • 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • 1 zeigt ein Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Plausibilitätsprüfung für die Bestrahlung eines Untersuchungsbereichs 1 mittels Partikeln. Das Verfahren beruht auf einem Bestrahlungsplan, der sowohl die Bestimmung einer Dosisverteilung als auch die Bestimmung von Bestrahlungsparametern umfasst. Eine erste Bestimmung B1 einer ersten Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, wird mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Dosisverteilung sowie mittels eines Bremsvermögens der Partikel durchgeführt. Eine zweite Bestimmung B2 einer zweiten Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, wird mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Bestrahlungsparameter durchgeführt. Da es sich bei der Energie, die in dem Untersuchungsbereich durch die Partikel deponiert wird, um eine charakteristische und relativ schnell bestimmbare Größe der Bestrahlung handelt, eignet sie sich hervorragend zur Plausibilitätsprüfung des Bestrahlungsplans. Die unterschiedlichen Bestimmungsmethoden der ersten sowie der zweiten Energie ermöglichen durch einen ersten Vergleich V1 der ersten Energie mit der zweiten Energie schnell und effektiv zu prüfen, ob die im Bestrahlungsplan abgelegten Behandlungsparameter und die zugehörigen Dosisverteilungen konsistent sind.
  • Bei der Bestrahlung im Sinne der Anmeldung wird der Untersuchungsbereich mit Partikeln aus verschiedenen Richtungen bestrahlt. Bei den Partikeln handelt es sich beispielsweise um schwere Ionen wie Kohlenstoffionen oder Protonen. Es ist möglich, die für eine Bestrahlung, insbesondere im Rahmen einer therapeutischen Anwendung, wesentlichen Parameter wie die Energie der Partikel oder die Querschnittsfläche des von dem Partikelstrahl 14 abgedeckten Bereiches durch passive Elemente wie Filter und Blenden zu beeinflussen. Im einfachsten Fall einer aktiven Strahlführung ist der Partikelemitter 4 nicht beweglich ausgebildet, und eine Abtastung des Untersuchungsbereiches 1 wird durch eine Ablenkung des Strahls mittels Ablenkmagneten realisiert. In der hier gezeigten Fortbildung der Erfindung wird die Richtung der Bestrahlung von der Position des schwenkbaren Partikelemitters 4 festgelegt, der auch als Gantry bezeichnet wird. Bei der intensitätsmodulierten Bestrahlung ändern sich Eigenschaften des Partikelstrahls 14 wie die Energie der Partikel, die Flussdichte der Partikel oder die Querschnittsfläche des von dem Partikelstrahl 14 abgetasteten Bereiches zusammen mit der Position des Partikelemitters 4. Bei der intensitätsmodulierten Bestrahlung kann also auf passive Elemente wie Blenden und Filter verzichtete werden, um die Energie und Form des Partikelstrahls 14 zu beeinflussen.
  • Eine solche, insbesondere intensitätsmodulierte, Bestrahlung dient typischer Weise zur Behandlung eines Tumors. Die gezielte Deponierung von Energie in dem Tumor durch die Partikel führt zur Zerstörung des Tumors. Das um den Tumor herum liegende gesunde Gewebe soll allerdings geschont werden. Daher ist es wichtig einen Bestrahlungsplan zu erstellen, der angibt in welche Richtung ein definierter Partikelstrahl 14 emittiert werden soll. Es ist ein Ziel des Bestrahlungsplanes die Bestrahlung hinsichtlich der Dosisverteilung zu optimieren. Bei der Behandlung von Tumoren ist es erwünscht, dass möglichst viel Dosis vom Tumor und möglichst wenig Dosis vom umliegenden, gesunden Gewebe aufgenommen wird.
  • Unter der Dosis wird im Sinne der Erfindung die Energiedosis verstanden, also die Energie der Strahlung, die ein Patient 7 pro kg Körpergewicht absorbiert; für eine so definierte Dosis wird die Einheit Gray verwendet. Bei Strahlung handelt es sich im Sinne der Anmeldung um die kontrollierte und gerichtete Emission von Partikeln wie Elektronen oder Ionen.
  • Zur Erstellung eines Bestrahlungsplanes müssen die Position sowie die Form des Untersuchungsbereiches 1, also beispielsweise eines Tumors, bestimmt werden. Ein solcher Bestrahlungsplan wird im Falle einer intensitätsmodulierten Bestrahlung durch inverse Planung erstellt. Bei der inversen Planung werden nicht die einzelnen Bestrahlungsparameter wie Richtung und Energie der Partikel vorgegeben um daraus direkt eine Dosisverteilung zu berechnen. Bei der inversen Planung werden stattdessen verschiedene Randbedingungen vorgegeben wie beispielsweise ein gewisser minimaler oder maximaler Dosiswert in einem bestimmten Teil des Untersuchungsbereiches 1 oder in einem bestimmten Teil des umliegenden Gewebes. Aus der Vorgabe solcher Randbedingungen werden dann die Bestrahlungsparameter und die damit einhergehende tatsächliche Dosisverteilung detailliert berechnet.
  • Ein Bestrahlungsplan bedarf der Verifikation, beispielsweise indem der Bestrahlungsplan auf ein mit Detektoren versehenes Phantom angewendet wird, wobei die Detektoren die Dosisverteilung messen. Weiterhin ist eine Plausibilitätsprüfung des Bestrahlungsplanes unmittelbar vor einer einzelnen Bestrahlung erstrebenswert, um zu prüfen, ob die im Bestrahlungsplan abgelegten Behandlungsparameter und die zugehörigen Dosisverteilungen konsistent sind.
  • Für die erfindungsgemäße Plausibilitätsprüfung muss das Bremsvermögen der emittierten Partikel bekannt sein. Das Bremsvermögen ist im Englischen auch als "stopping power" bekannt. Das Bremsvermögen umfasst den durchschnittlichen Energieverlust eines Partikels pro Einheitslänge, beispielsweise in den Einheit MeV/cm. Das Bremsvermögen kann theoretisch mit der Bethe-Bloch Formel – und weiteren Korrekturen – berechnet werden. Weiterhin sind viele Messungen für das Bremsvermögen typischer für die Bestrahlung benutzter Partikel publiziert. Um Inhomogenitäten des Untersuchungsbereiches 1 sowie des umliegenden Gewebes zu berücksichtigen, wird das Bremsvermögen jedoch mittels eines CT-Röntgenbild des Untersuchungsbereiches 1 und des umliegenden Gewebes bestimmt. Die Bestimmung des Bremsvermögens anhand eines CT-Röntgenbildes erfolgt, indem die Werte des CT-Röntgenbildes in Hounsfield Einheiten entsprechend etablierter Kalibrierungen in ein Bremsvermögen umgerechnet werden. Daher geht dem erfindungsgemäßen Verfahren die Aufnahme eines CT-Röntgenbildes des Untersuchungsbereiches 1 sowie des umliegenden Gewebes voraus, um Position und Form des Untersuchungsbereiches 1 sowie das Bremsvermögen der Partikel bei Durchdringen des Untersuchungsbereiches 1 sowie des umliegenden Gewebes berechnen zu können.
  • Die erste Bestimmung B1 der ersten Energie, als Formelzeichen E1, erfolgt mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Dosisverteilung, als Formelzeichen D(x, y, z), sowie mittels eines Bremsvermögens der Partikel, als Formelzeichen BV(x, y, z), wobei die Variablen x, y und z die drei Raumdimensionen meinen. Als Formel kann der Zusammenhang wie folgt ausgedrückt werden: E1 = ∫ ∫ ∫ D(x, y, z)·BV(x, y, z) dx dy dz
  • Dabei wird über das Volumen dx dy dz des Untersuchungsbereiches 1 integriert, das für die Bestrahlung von Interesse und von dem Bestrahlungsplan berücksichtigt worden ist.
  • Die zweite Bestimmung B2 der zweiten Energie, als Formelzeichen E2, erfolgt mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Bestrahlungsparameter. Wird die Anzahl der emittierten Partikel mit der i-ten Energie mit N_i und dementsprechend die deponierte i-te Energie als E_i bezeichnet, dann folgt: E2 = Σ N_i·E_i
  • Dabei wird über alle i-ten Energien summiert, deren zugehörigen Partikel den Untersuchungsbereich 1 durchdringen. Die einzelnen i-ten Energien E_i werden beispielsweise mittels Monte-Carlo Simulation oder mittels Integration der Tiefendosiskurve bestimmt. Die Tiefendosiskurve, in Formelzeichen TDK, gibt an, welche Dosis entlang der Ausbreitungsrichtung z – oder Tiefe – eines Partikelstrahls, deponiert wird: E_i = ∫ TDK (z) dz
  • Dabei wird üblicherweise über eine Tiefe von 0 bis ∞ integriert. Die Tiefendosiskurve selbst kann über Messungen oder analytische Modelle bestimmt werden. Die erste Bestimmung B1 und die zweite Bestimmung B2 der ersten sowie der zweiten Energie erfolgt auf grundlegend unterschiedliche Art und Weise, nämlich einmal über die Dosisverteilung und ein anderes Mal über die Bestrahlungsparameter.
  • Die erste und die zweite Energie müssen weitestgehend miteinander übereinstimmen, wenn der Bestrahlungsplan korrekt ist. Daher eignet sich ein erster Vergleich V1 der ersten Energie mit der zweiten Energie hervorragend zur Plausibilitätsprüfung. Ein solcher erster Vergleich V1 erfolgt, indem die beiden Energien mathematisch miteinander in Beziehung gesetzt werden, beispielsweise, indem sie subtrahiert oder durcheinander dividiert werden.
  • Die hier vorgeschlagene Plausibilitätsprüfung berücksichtigt zwar nur indirekt die geometrische Dosisverteilung, lässt sich aber gerade deshalb schnell und einfach durchführen und deckt eine Vielzahl von Fehlerquellen ab. So kann beispielsweise eine Verwechslung von Fraktionsdosis und Gesamtdosis bzw. eine falsche Zuordnung eines Bestrahlungsplanes zuverlässig ausgeschlossen werden. Bei der Fraktionsdosis handelt es sich um die Dosis, die während einer einzelnen Sitzung zur Bestrahlung appliziert wird, während die Gesamtdosis während mehrerer Sitzungen appliziert wird. Grundsätzlich können die erste Energie sowie die zweite Energie sowohl für die Gesamtdosis als auch für die Fraktionsdosis berechnet werden.
  • Auch eine Inkonsistenz des Bestrahlungsplans wie sie beispielsweise bei Modifikation von Bestrahlungsparametern ohne entsprechende Aktualisierung der assoziierten Dosisverteilungen auftreten kann, lässt sich durch den vorgestellten Test aufdecken. Auch lässt sich feststellen, wenn im Renormierungs−Workflow, bei dem Dosis und Bestrahlungsplanparameter mit einem identischen Faktor multipliziert werden um eine bestimmte Zieldosis in einem bestimmten Teil des Untersuchungsbereiches 1 zu erwirken, ein Fehler vorliegt.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst einen zweiten Vergleich V2 der ersten Energie und/oder der zweiten Energie jeweils mit einer abrufbar gespeicherten dritten Energie, wobei die dritte Energie zum zweiten Vergleich V2 entsprechend einer medizinischen Indikation, der der Bestrahlungsplan zu Grunde liegt, ausgewählt wird. Bei der medizinischen Indikation handelt es sich um einen abstrakten Behandlungsplan, der auf einer Diagnose beruht. Daher kann die Auswahl der dritten Energie auch diagnostische Merkmale, etwa eine Klassifikation eines Untersuchungsbereich 1 entsprechend der TNM Klassifikation umfassen. Eine dritte Energie entspricht einem Dosiswert, der typischer Weise bei einer bestimmten medizinischen Indikation bzw. Klassifikation des Untersuchungsbereiches 1 appliziert wird. Grundsätzlich kann der zweite Vergleich V2 wie der erste Vergleich V1 erfolgen, also indem die erste Energie und/oder die zweite Energie jeweils mathematisch mit der dritten Energie in Beziehung gesetzt werden.
  • Durch den zweiten Vergleich V2 wird es möglich einen grundlegenden Fehler im Bestrahlungsplan in Bezug auf die zu applizierende Dosis schnell und effektiv zu erkennen. Falls also im Rahmen der Erstellung des Bestrahlungsplan eine für die entsprechende medizinische Indikation zu hohe bzw. zu niedrige Dosis berechnet oder eine zu hohe bzw. zu niedrige Dosis als Randbedingung vorgegeben wurde, dann lässt sich dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht feststellen.
  • Weiterhin werden sowohl die Ergebnisse des ersten Vergleichs V1 als auch des zweiten Vergleichs V2 in einer Ausführungsform der Erfindung dazu genutzt eine automatische Entscheidung über den Beginn der Bestrahlung zu treffen. Die hier vorgeschlagene Plausibilitätsprüfung kann also automatisch durch einen entsprechenden Computer 3 durchgeführt werden, sobald eine Bedienperson mittels des Computers 3 den Befehl gibt die Bestrahlung zu starten, so dass die Plausibilitätsprüfung als ein Sicherungsmechanismus wirkt, bevor die Bestrahlung tatsächlich einsetzt. Die Schwellwerte, die bei dem ersten Vergleich V1 oder dem zweiten Vergleich V2 einen Beginn der Bestrahlung verhindern, können grundsätzlich von der Bedienperson angepasst werden. Typischer Weise werden die erste Energie sowie die zweite Energie entsprechend der Fraktionsdosis für die unmittelbar bevorstehende Bestrahlung bestimmt; die Energiewerte können aber auch entsprechend der Gesamtdosis bestimmt werden.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Plausibilitätsprüfung für die Bestrahlung eines Untersuchungsbereichs 1 mittels Partikeln. Der Patient 7 ist zur Aufnahme eines Bildes sowie zur späteren Bestrahlung auf einer Patientenliege 6 gelagert, die in Höhe und Orientierung verstellt werden kann. Die Aufnahme eines Bildes des Untersuchungsbereiches 1 zur Erstellung eines Bestrahlungsplans erfolgt zwar meist auf einem separaten, hochauflösenden CT-Gerät, das hier nicht gezeigt ist. Aber die Aufnahme eines Bildes des Untersuchungsbereiches 1 unmittelbar vor der Bestrahlung erfolgt oft, um den Patienten 7 korrekt zu positionieren. Zur Aufnahme eines Bildes in Form eines CT-Röntgenbildes rotieren der Röntgenemitter 10 sowie der Röntgendetektor 11 um die Längsachse des Patienten 7. Bei dem Röntgenemitter 10 handelt es sich typischer Weise um eine Röntgenröhre; bei der Röntgendetektor 11 handelt es sich typischer Weise um einen Zeilen- oder Flachdetektor, er kann aber auch als Szintillatorzähler oder CCD Kamera ausgebildet sein. Eine solche Rotation ist durch den Roboterarm 12 möglich, an dem Röntgenemitter 10 sowie Röntgendetektor 11 durch einen gemeinsamen Tragarm 13 verbunden sind. Bei dem Tragarm 13 handelt es sich in der hier gezeigten Ausführungsform um einen C-Bogen.
  • Die Vorrichtung weist weiterhin eine Bestrahlungseinheit auf, die zur Erzeugung, Beschleunigung und gerichteten Emission von Partikeln ausgelegt ist. Die Bestrahlungseinheit kann sich, wie hier gezeigt, zumindest teilweise in einem abgeschirmten Raum 8 zusammen mit dem Patienten 7 befinden. In einer weiteren Ausführungsform sind die Einheiten zur Erzeugung und Beschleunigung von Partikeln räumlich von dem Partikelemitter 4 getrennt.
  • In dem hier gezeigten Beispiel ist der Computer 3 zur Steuerung Bestrahlungseinheit sowie der höhenverstellbaren Patientenliege 6 außerhalb des abgeschirmten Raumes 8 aufgebaut. Der Computer kann sich aber auch innerhalb des Raumes 8 befinden. Der Computer 3 ist mit einer Eingabeeinheit 5 sowie mit einer Ausgabeeinheit 9 verbunden. Die Eingabeeinheit 5 dient beispielsweise dazu Patientendaten, den Bestrahlungsplan sowie die dem Bestrahlungsplan zu Grunde liegende medizinische Indikation einzugeben, oder die entsprechenden Daten von einem Serversystem abzurufen. Die Ausgabeeinheit 9 dient insbesondere der Darstellung des Ergebnisses des ersten Vergleiches V1 sowie des zweiten Vergleiches V2 dient. Das Ergebnis des ersten Vergleiches V1 sowie des zweiten Vergleiches V2 wird beispielsweise durch ein Ampelsymbol dargestellt. Stimmen die beiden miteinander verglichenen Energien innerhalb eines vorgebbaren Fehlerbereiches überein, leuchtet die Ampel grün, stimmen die beiden Energien innerhalb eines zweiten, größeren Fehlerbereiches überein, leuchtet die Ampel gelb, ansonsten leuchtet die Ampel rot. Weiterhin können der Untersuchungsbereich 1 sowie eine Dosisverteilung auf der Ausgabeeinheit 9 dargestellt werden. Bei der Ausgabeeinheit 9 handelt es sich beispielsweise um einen (oder mehrere) LCD-, Plasma- oder OLED-Bildschirm(e). Die Ausgabe auf der Ausgabeeinheit 9 umfasst beispielsweise eine graphische Benutzeroberfläche, um eine intuitive manuelle Eingabe von Patientendaten sowie eines Bestrahlungsplans zu unterstützen. Bei der Eingabeeinheit 5 handelt es sich beispielsweise um eine Tastatur, eine Maus, einen sogenannten Touchscreen oder auch um ein Mikrofon zur Spracheingabe.
  • In einer Ausführungsform ist die Erfindung als Computerprogrammprodukt ausgebildet, wobei das Computerprogrammprodukt ein Computerprogramm umfasst, das auf einem Datenträger 2 oder auf einem Speicher eines Computers 3 gespeichert ist und das von dem Computer 3 lesbare Befehle umfasst, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt sind, wenn die Befehle auf dem Computer 3 ausgeführt werden. Dadurch kann das Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Bei dem Datenträger 2 handelt es sich beispielsweise um eine CD-Rom oder eine externe Festplatt. Das Computerprogramm kann aber auch auf einem externen Server gespeichert sein, von dem es auf ein zu dem Computer 3 gehörendes Speichermedium übertragen wird. Der Computer 3 muss die Voraussetzungen zum Ausführen der Befehle erfüllen, wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher oder eine entsprechende Logikeinheit, so dass die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens effizient ausgeführt werden können. Insbesondere können das Computerprogrammprodukt sowie der Computer 3 eine auf einem physischen Speichermedium hinterlegte Datenbank umfassen, auf dem Werte abrufbar gespeichert sind, die der dritten Energie entsprechen. Das Computerprogrammprodukt kann zusammen mit einem Computer 3 auch als Teil der Vorrichtung für eine Plausibilitätsprüfung ausgebildet sein. Das Computerprogramm kann zusammen mit einem Computer 3 zur Erstellung eines Bestrahlungsplans ausgebildet sein. Damit wird eine Plausibilitätsprüfung an mehreren Stellen des Workflows ermöglicht, nämlich sowohl direkt nach der Berechnung des Bestrahlungsplans als auch unmittelbar vor einer Bestrahlung.
  • Weiterhin sind in einer Ausführungsform der Erfindung der Computer 3 und das Computerprogrammprodukt so ausgelegt, dass das dem Computerprogramm einzelprozessgestützt, im Englischen "single-threaded", ausgeführt werden kann. Durch die einzelprozessgestützte Implementierung des Verfahrens werden Laufzeitfehler vermieden wie sie bei einer nebenläufigen, im Englischen "multi-threaded", Ausführung der Dosisberechung auftreten können.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu Verlassen. Insbesondere können Verfahrensschritte in einer anderen als den angegebenen Reihenfolgen durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19907774 A1 [0005]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines Bestrahlungsplans für die Bestrahlung eines Untersuchungsbereichs (1) mittels Partikeln, wobei der Bestrahlungsplan sowohl die Bestimmung einer Dosisverteilung als auch die Bestimmung von Bestrahlungsparametern umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – erste Bestimmung (B1) einer ersten Energie, die in dem Untersuchungsbereich (1) durch die Partikel deponiert wird, mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Dosisverteilung sowie mittels eines Bremsvermögens der Partikel, – zweite Bestimmung (B2) einer zweiten Energie, die in dem Untersuchungsbereich (1) durch die Partikel deponiert wird, mittels der in dem Bestrahlungsplan bestimmten Bestrahlungsparameter, – erster Vergleich (V1) der ersten Energie mit der zweiten Energie.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Bestimmung des Bremsvermögens anhand von CT-Röntgenbildern.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend die Bestimmung der Dosisverteilung sowie von Bestrahlungsparametern mittels inverser Planung.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Bestimmung (B2) mittels Integration der Tiefendosiskurve erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Bestimmung (B2) mittels Monte-Carlo Simulation erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend einen zweiten Vergleich (V2) der ersten Energie und/oder der zweiten Energie jeweils mit einer abrufbar gespeicherten dritten Energie, wobei die dritte Energie zum zweiten Vergleich (V2) entsprechend einer medizinischen Indikation, die dem Bestrahlungsplan zu Grunde liegt, ausgewählt wird.
  7. Computerprogrammprodukt, wobei das Computerprogrammprodukt ein Computerprogramm umfasst, das auf einem Datenträger (2) oder auf einem Speicher eines Computers (3) gespeichert ist und das von dem Computer lesbare Befehle umfasst, die zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bestimmt sind, wenn die Befehle auf dem Computer (3) ausgeführt werden.
  8. Vorrichtung, umfassend eine Bestrahlungseinheit, die zur Bestrahlung entsprechend eines Bestrahlungsplans ausgelegt ist, sowie einen Computer (3) mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 7, wobei der Computer (3) zur Steuerung der Bestrahlungseinheit ausgelegt ist.
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