DE102016009676B4

DE102016009676B4 - Strahlenbehandlungsvorrichtung und Strahlenbehandlungsverfahren

Info

Publication number: DE102016009676B4
Application number: DE102016009676.4A
Authority: DE
Inventors: Ryusuke Hirai; Yukinobu Sakata; Yasunori Taguchi; Tomoyuki Takeguchi; Shinichiro Mori; Fumi Maruyama
Original assignee: Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2036-08-10
Also published as: CN106422088A; JP2017035314A; DE102016009676A1; US20170046856A1; US9892526B2; JP6565080B2; CN106422088B

Abstract

Strahlenbehandlungsvorrichtung, aufweisend:einen ersten Empfänger, der konfiguriert ist, um ein erstes Projektionsbild eines Kalibrierungsobjekts, das auf eine Liegefläche gelegt ist, welche in ein Bestrahlungsgebiet eines Behandlungsstrahls zum Behandeln eines Patienten bewegt worden ist, zu empfangen, wobei das erste Projektionsbild unter einer Röntgenstrahlbildgebung erhalten ist,einen Speicherabschnitt, der konfiguriert ist, um ein ideales Projektionsbild des Kalibrierungsobjekts zu speichern, wobei das ideale Projektionsbild basierend auf Ausgestaltungsinformationen einer Röntgenstrahlbildgebungsstruktur, welche die Röntgenstrahlbildgebung durchführt, Positionsinformationen des Kalibrierungsobjekts in dem Bestrahlungsgebiet, und Volumendaten des Kalibrierungsobjekts erzeugt ist,einen Berechner (22), der konfiguriert ist, um zumindest einen Transformationsparameter, durch welchen das erste Projektionsbild in das ideale Projektionsbild transformiert wird, zu berechnen,einen zweiten Empfänger, der konfiguriert ist, um ein zweites Projektionsbild zu empfangen, das erhalten wird, indem die Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des auf der Liegefläche, welche in das Bestrahlungsgebiet bewegt worden ist, liegenden Patienten durchgeführt wird,einen Transformiertes-Bild-Generator (23), der konfiguriert ist, um zumindest ein transformiertes Projektionsbild des Patienten, welches ein resultierendes Bild eines Transformierens des zweiten Projektionsbildes basierend auf dem zumindest einen Transformationsparameter ist, zu erzeugen,einen Rekonstruiertes-Bild-Generator (24), der konfiguriert ist, um ein rekonstruiertes Projektionsbild basierend auf Volumendaten, die durch ein dreidimensionales Abbilden im Inneren des Körpers des Patienten erhalten sind, Positionsinformationen des Patienten in dem Bestrahlungsgebiet und den Ausgestaltungsinformationen zu erzeugen, undeinen Abgleichbildgenerator (25), der konfiguriert ist, um ein Abgleichbezugsbild zu erzeugen, durch welches eine Abgleichverarbeitung zwischen dem transformierten Projektionsbild und dem rekonstruierten Projektionsbild durchgeführt wird;ferner mit einem Strahlbestrahler (37), der konfiguriert ist, um den Behandlungsstrahl auszustrahlen, wenn das transformierte Projektionsbild und das rekonstruierte Projektionsbild in der Abgleichverarbeitung basierend auf dem Abgleichbezugsbild miteinander übereinstimmen.

Description

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 11. August 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-158790 in Anspruch, deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme enthalten ist.
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Hier beschriebene Ausführungsbeispiele beziehen sich im Allgemeinen auf eine Strahlenbehandlungstechnologie zum Behandeln einer Läsion, indem die Läsion mit einem Strahl bestrahlt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Strahlenbehandlung ist eine Behandlungstechnik zum Zerstören einer Läsion, indem die Läsion mit einem Behandlungsstrahl bestrahlt wird. Somit besteht die Möglichkeit, sofern ein Behandlungsstrahl nicht genau auf die Position der Zielläsion gestrahlt wird, dass normales Gewebe um die Zielläsion auch zerstört wird.
Aus diesem Grund wird zunächst eine CT-(Computertomographie-) Bildgebung bezüglich eines Patienten in vielen Fällen vor einer Bestrahlung mit einem Behandlungsstrahl durchgeführt, um Volumendaten im Inneren des Patientenkörpers zu akquirieren und eine Position der Läsion dreidimensional zu identifizieren.
Dann wird ein Behandlungsplan einschließlich einer Bestrahlungsrichtung und einer Bestrahlungsintensität eines Behandlungsstrahls auf Basis der Volumendaten im Inneren des Patientenkörpers so bestimmt, dass normales Gewebe einer möglichst geringen Bestrahlung ausgesetzt wird.
Dann wird in einer Bestrahlungsphase eines Behandlungsstrahls eine Liegefläche, auf welcher ein Patient liegt, bewegt und so eingestellt, dass ein Behandlungsstrahl auf die mit den Patientenvolumendaten identifizierte Läsionsposition genau gerichtet wird, wobei die Läsionsposition durch den Behandlungsplan akquiriert ist.
Und dann wird unmittelbar vor einer Bestrahlung eines Behandlungsstrahls eine Bestätigung durchgeführt, ob der Zielpunkt eines Behandlungsstrahls tatsächlich mit der identifizierten Läsionsposition des auf der Liegefläche liegenden Patienten übereinstimmt oder nicht.
Eine Bestätigung eines Abgleichs zwischen dem Zielpunkt eines Behandlungsstrahls und der Läsionsposition wird auf Basis einer Abgleichverarbeitung zwischen einem Röntgenstrahlprojektionsbild, das durch Abbilden des auf einer Liegefläche liegenden Patienten unter Verwendung einer Röntgenstrahlbildgebungseinheit, die permanent an einer Strahlenbehandlungsvorrichtung angebracht ist, erhalten ist, und einem DRR („Digitally Reconstructed Radiograph“; Digital Rekonstruiertes Röntgenbild), das als ein Projektionsbild aus den für den Behandlungsplan verwendeten Volumendaten rekonstruiert ist, durchgeführt. Insbesondere wird eine Bestätigung eines Abgleichs zwischen dem Zielpunkt eines Behandlungsstrahls und der Läsionsposition durchgeführt, indem in der vorstehend beschriebenen Abgleichverarbeitung bestimmt wird, ob die Läsionspositionen von beiden miteinander übereinstimmen oder nicht.
Obwohl viele Verfahren, wie etwa eine Automatisierung, für die vorstehende Bestätigung vorgeschlagen sind, überprüft letztlich ein Prüfingenieur visuell, ob der Zielpunkt eines Behandlungsstrahls mit der tatsächlichen Läsionsposition übereinstimmt oder nicht.
In einigen Fällen wird eine Bestrahlung eines Behandlungsstrahls auf einen Patienten bei der Strahlenbehandlung für einige Male bis einige Dutzend Male über eine Vielzahl von Tagen durchgeführt, wobei die Position des Patienten auf einer Liegefläche geändert wird. Somit wird eine Bestätigung eines Abgleichs zwischen einem Zielpunkt eines Behandlungsstrahls und einer Läsionsposition bei jeder Bestrahlung des Patienten mit einem Behandlungsstrahl durchgeführt, z. B. bei einer täglichen Durchführung einer Bestrahlung.
Unterdessen ändern sich eine Position, ein Winkel und andere Abbildungsbedingungen einer Röntgenstrahlbildgebungseinheit, die permanent an einer Röntgenbehandlungsvorrichtung angebracht ist, mit der Zeit. Somit besteht das Problem, dass ein Röntgenstrahlprojektionsbild eines Patienten, das durch eine Röntgenstrahlbildgebungseinheit abgebildet ist, nicht notwendigerweise jedes Mal mit einem aus Volumendaten rekonstruierten Projektionsbild übereinstimmt.
Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. JP 2014-171 763 A
US 2014/0 023 175 A1 zeigt eine CT-Bilderzeugungsvorrichtung für die Therapie mit geladenen Teilchenstrahlen, die umfasst: eine Bilderfassungseinheit, die Röntgenbilddaten erfasst, die bei jedem vorbestimmten eingestellten Rotationswinkel abgebildet werden, während eine rotierende Gantry gedreht wird, zu der eine Röntgenröhre, die Röntgenstrahlen emittiert, und ein Röntgendetektor, der von der Röntgenröhre emittierte Röntgenstrahlen erfasst, fest sind; eine Rekonstruktionseinheit, die auf Grundlage der Röntgenbilddaten ein CT-Bild rekonstruiert; eine erste Detektionseinheit, die eine Differenz zwischen einem Winkel der rotierenden Gantry, unter dem die Röntgenbilddaten abgebildet wurden, und dem vorbestimmten Rotationswinkel auf der Grundlage des CT-Bildes detektiert; und eine erste Korrektureinheit, die die Röntgenbilddaten auf der Grundlage eines Detektionsergebnisses der ersten Detektionseinheit korrigiert. Die Rekonstruktionseinheit rekonstruiert das CT-Bild auf der Grundlage der von der ersten Korrektureinheit korrigierten Röntgenbilddaten.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Strahlenbehandlungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt,
2 stellt Formeln dar, durch welche Transformationsparameter gemäß einem Prinzip des vorliegenden Ausführungsbeispiels abgeleitet sind,
3 ist ein schematisches Diagramm, welches das Prinzip zum Ableiten von Transformationsparametern darstellt,
4 ist ein anderes schematisches Diagramm, welches das Prinzip zum Ableiten von Transformationsparametern darstellt, und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Strahlenbehandlungsverfahren und ein Strahlenbehandlungsprogramm des vorliegenden Ausführungsbeispiels darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Strahlenbehandlungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Radioaktiver-Strahl-Bestrahlungssystem 30 und einen Steuercomputer 10, der konfiguriert ist, um dieses Radioaktiver-Strahl-Bestrahlungssystem 30 zu steuern.
Der Steuercomputer 10 der Strahlenbehandlungsvorrichtung umfasst einen ersten Empfänger (nicht gezeigt), einen Speicherabschnitt (nicht gezeigt), einen Berechner 22, einen zweiten Empfänger (nicht gezeigt), einen Transformiertes-Bild-Generator 23, einen Rekonstruiertes-Bild-Generator 24 und einen Abgleichbildgenerator 25.
Der erste Empfänger empfängt ein erstes Projektionsbild 11 eines Kalibrierungsobjekts, das auf eine Liegefläche 32 gelegt ist, welche in ein Bestrahlungsgebiet 34 eines Behandlungsstrahls 35 zum Behandeln eines Patienten 31 bewegt worden ist, und das erste Projektionsbild 11 wird durch Durchführen einer Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des Kalibrierungsobjekts erhalten. Der Speicherabschnitt speichert ein ideales Projektionsbild 18 des Kalibrierungsobjekts, wobei das ideale Projektionsbild 18 auf Basis von (a) Ausgestaltungsinformationen 13 einer Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40, die konfiguriert ist, um eine Röntgenstrahlbildgebung durchzuführen, (b) Kalibrierungsobjekt-Positionsinformationen 14 in dem Bestrahlungsgebiet 34, und (c) Volumendaten 15 des Kalibrierungsobjekts erzeugt ist. Der Berechner 22 berechnet zumindest einen Transformationsparameter 19, durch welchen das erste Projektionsbild 11 in das ideale Projektionsbild 18 transformiert wird. Der zweite Empfänger empfängt ein zweites Projektionsbild 12, das durch Durchführen einer Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des auf der Liegefläche 32, welche in das Bestrahlungsgebiet 34 bewegt worden ist, liegenden Patienten 31 erhalten ist. Der Transformiertes-Bild-Generator 23 erzeugt ein transformiertes Projektionsbild 26 des Patienten 31, welches ein resultierendes Bild eines Transformierens des zweiten Projektionsbildes 12 basierend auf dem Transformationsparameter 19 ist. Der Rekonstruiertes-Bild-Generator 24 erzeugt ein rekonstruiertes Projektionsbild 20 basierend auf Volumendaten 17, die durch dreidimensionales Abbilden im Inneren des Patientenkörpers erhalten sind, Positionsinformationen 16 des Patienten 31 in dem Bestrahlungsgebiet 34 und den Ausgestaltungsinformationen 13. Der Abgleichbildgenerator 25 erzeugt ein Abgleichbezugsbild, durch welches eine Abgleichverarbeitung zwischen dem transformierten Projektionsbild 26 und dem rekonstruierten Projektionsbild 20 durchgeführt wird.
Das Radioaktiver-Strahl-Bestrahlungssystem 30 der Strahlenbehandlungsvorrichtung umfasst einen Strahlbestrahler 37, eine Liegeflächenantriebsstruktur 33, eine Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 und einen Röntgenstrahl-Projektionsbildgenerator 38. Der Strahlbestrahler 37 gibt einen Behandlungsstrahl 35 aus einer Mündung 36 aus. Die Liegeflächenantriebsstruktur 33 steuert eine Position der Liegefläche 32 durch Bewegen der Liegefläche 32 innerhalb des Bestrahlungsgebiets 34 basierend auf den Kalibrierungsobjekt-Positionsinformationen 14 und den Positionsinformationen 16 des Patienten 31. Die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 umfasst Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b und Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b. Nachstehend werden die Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b gemeinsam als der Röntgenstrahlgenerator 41 bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b gemeinsam als der Röntgenstrahlempfänger 42 bezeichnet. Der Röntgenstrahl-Projektionsbildgenerator 38 gibt das erste Projektionsbild 11 des Kalibrierungsobjekts und das zweite Projektionsbild 12 des Patienten 31 aus, die durch Steuern der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 abgebildet sind.
Hier ist ein Behandlungsstrahl 35 ein Bündel von radioaktiven Strahlen, welche auf einen kranken Teil, wie etwa Krebs, gestrahlt werden und Zellen des kranken Teils töten. Als solche radioaktiven Strahlen sind Röntgenstrahlen, γ-Strahlen, Elektronenstrahlen, Protonenstrahlen, Neutronenstrahlen und Schwerteilchenstrahlen enthalten.
Eine Dosis an radioaktiven Strahlen auf normalem Gewebe um einen kranken Teil kann minimiert werden, indem die Mündung 36 eines Behandlungsstrahls um die Körperachse des Patienten 31 so gedreht wird, dass der kranke Teil mit einem Behandlungsstrahl 35 aus einer Vielzahl von Richtungen bestrahlt wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Dosis an radioaktiven Strahlen auf normalem Gewebe um einen kranken Teil minimiert werden, indem die Mündung 36 fixiert und eine Position des Patienten 31 so geändert wird, dass der kranke Teil aus einer Vielzahl von Richtungen bestrahlt wird.
In einer Phase vor der Behandlung mit dem Radioaktiver-Strahl-Bestrahlungssystem 30 wird eine CT-(Computertomographie-) Bildgebung bezüglich des Patienten 31 in derselben Position bzw. Haltung durchgeführt, wie die Position bzw. Haltung zum Zeitpunkt einer Bestrahlung mit einem Behandlungsstrahl 35, um die Patientenvolumendaten 17 zu akquirieren, die ein körperinternes Stereobild einschließlich des kranken Teils anzeigen, und einen Behandlungsplan zu bestimmen.
In einer Phase zum Bestimmen eines Behandlungsplans diskutiert spezialisiertes Personal Bestrahlungsbedingungen von radioaktiven Strahlen, die auf den kranken Teil auszustrahlen sind, wie etwa eine Dosis, einen Bestrahlungswinkel, einen Bestrahlungsbereich und eine Anzahl von Bestrahlungsbehandlungen, und dann werden die Positionsinformationen 16 des Patienten 31, die in dem Bestrahlungsgebiet 34 einzustellen sind, bestimmt.
Da eine Positionsbeziehung zwischen der Liegefläche 32 und dem Patienten 31 durch z. B. ein Befestigungselement fixiert ist, kann die Liegeflächenantriebsstruktur 33 eine Position der Liegefläche 32 basierend auf den Positionsinformationen 16 des Patienten 31 so steuern, dass die Liegefläche 32 zu einer Position bewegt wird, an welcher der Zielpunkt eines Behandlungsstrahls 35 mit dem kranken Teil eines Patienten 31 übereinstimmt.
Die Ausgestaltungsinformationen 13 der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 sind Ausgestaltungsinformationen, die eine Anordnung von jedem der Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b und der Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b, wie etwa eine mechanische Position und ein Winkel in einem Raumkoordinatensystem anzeigen.
Daten der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 (d. h., der Röntgenstrahlgenerator 41 und der Röntgenstrahlempfänger 42) und die Volumendaten 17 werden auf ein herkömmliches Raumkoordinatensystem eingestellt. Somit ist es ideal, dass eine Anordnung der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in dem herkömmlichen Raumkoordinatensystem mit der Anordnung in einem realen Raum übereinstimmt, und eine Anordnung der Volumendaten 17 in dem herkömmlichen Raumkoordinatensystem mit einer Anordnung in einem realen Raum übereinstimmt.
Wenn die vorstehend beschriebenen idealen Bedingungen erfüllt sind, stimmt das von dem Rekonstruiertes-Bild-Generator 24 ausgegebene rekonstruierte Projektionsbild 20 mit dem von dem Röntgenstrahl-Projektionsbildgenerator 38 ausgegebenen zweiten Projektionsbild 12 (d. h., ein Projektionsbild des Patienten 31) überein.
Allerdings ändern sich tatsächlich Bedingungen der permanent installierten Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 mit der Zeit, und ein Abgleich zwischen dem durch die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 abgebildeten zweiten Projektionsbild 12 des Patienten 31 und dem rekonstruierten Projektionsbild 20 wird nicht gewährleistet.
Unterdessen wird in der medizinischen Praxis das vorstehend beschriebene Kalibrierungsobjekt im Allgemeinen als ein QA-(Qualitätssicherungs-) Phantom bezeichnet. Verschiedene Typen von Testobjekten, wie etwa ein Objektmodell für eine Vorrichtungskalibrierung, ein Objekt, das einen bösartigen Tumor simuliert und/oder körperinternes Gewebe sind/ist in dem Kalibrierungsobjekt angeordnet, und das Kalibrierungsobjekt wird zum Akquirieren von Vorrichtungsbedingungen, wie etwa Dosis und Bildqualität, verwendet. Da das Kalibrierungsobjekt wie vorstehend beschrieben künstlich ausgebildet ist, werden die Volumendaten 15, welche die interne Struktur des Kalibrierungsobjekts anzeigen, im Voraus erzeugt.
Eine Kalibrierung der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 unter Verwendung dieses Kalibrierungsobjekts wird als eine tägliche Überprüfung der Strahlenbehandlungsvorrichtung durchgeführt.
Die Kalibrierungsobjekt-Positionsinformationen 14 sind Informationen bezüglich im Voraus bestimmter räumlicher Koordinaten des in dem Bestrahlungsgebiet 34 angeordneten Kalibrierungsobjekts zum Durchführen der vorstehend beschriebenen Kalibrierung. Wenn das Kalibrierungsobjekt an einer vorbestimmten Position bezüglich der Liegefläche 32 angeordnet ist, und bewirkt wird, dass die Liegeflächenantriebsstruktur 33 basierend auf den Kalibrierungsobjekt-Positionsinformationen 14 betrieben wird, wird das Kalibrierungsobjekt automatisch an der Position des Bestrahlungsgebiets 34, die als eine der Bestrahlungsbedingungen eingestellt worden ist, angeordnet.
Nachdem das Kalibrierungsobjekt wie vorstehend beschrieben basierend auf den Positionsinformationen 14 in das Bestrahlungsgebiet 34 bewegt worden ist, empfängt der Steuercomputer 10 das erste Projektionsbild 11 des Kalibrierungsobjekts, indem bewirkt wird, dass die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 eine Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des Kalibrierungsobjekts durchführt.
Ein Ideales-Bild-Generator 21 erzeugt das ideale Projektionsbild 18 des Kalibrierungsobjekts basierend auf den Ausgestaltungsinformationen 13 der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40, den Kalibrierungsobjekt-Positionsinformationen 14 und den Volumendaten 15 des Kalibrierungsobjekts, und bewirkt, dass der Speicherabschnitt des Steuercomputers 10 das erzeugte ideale Projektionsbild 18 speichert.
Da sich Bedingungen der permanent installierten Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 wie vorstehend beschrieben mit der Zeit ändern, stimmt eine Position der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in einem realen Raum in einigen Fällen nicht mit der durch die Ausgestaltungsinformationen 13 angezeigten Position überein. Somit weicht das erste Projektionsbild 11 des Kalibrierungsobjekts von seinem idealen Projektionsbild 18 in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Ausgestaltungsinformationen 13 und den Zuständen der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in einem realen Raum ab.
Der Berechner 22 berechnet eine Vielzahl von Transformationsparametern 19, durch welche das erste Projektionsbild 11 des Kalibrierungsobjekts in das ideale Projektionsbild 18 transformiert werden. Die Transformationsparameter 19 ändern sich nie, solange die Bedingungen der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in einem realen Raum konstant sind, und weisen einen Effekt auf zum Eliminieren des Unterschieds zwischen dem zweiten Projektionsbild 12 des Patienten 31 und dem rekonstruierten Projektionsbild 20 der Patientenvolumendaten 17.
Der Transformiertes-Bild-Generator 23 erzeugt das transformierte Projektionsbild 26, welches ein resultierendes Bild eines Transformierens des zweiten Projektionsbildes 12 ist, basierend auf den Transformationsparametern 19.
Der Abgleichbildgenerator 25 erzeugt ein Abgleichbezugsbild, durch welches eine Abgleichverarbeitung zwischen dem transformierten Projektionsbild 26 des Patienten 31 und dem rekonstruierten Projektionsbild 20 durchgeführt wird. Wenn das transformierte Projektionsbild 26 des Patienten 31 und das rekonstruierte Projektionsbild 20 nicht übereinstimmen, dann besteht die Befürchtung, dass der Zielpunkt eines Behandlungsstrahls 35 von dem kranken Teil des Patienten 31 aus irgendwelchen Gründen, wie etwa eine Abnormität der Liegeflächenantriebsstruktur 33, abweicht. Als weiterer möglicher Grund dafür kann der Patient 31 von einer vorbestimmten Position bewegt worden sein.
In einem solchen Fall stellt die Liegeflächenantriebsstruktur 33 die Liegeflächenposition erneut ein, bis das transformierte Projektionsbild 26 des Patienten 31 und das rekonstruierte Projektionsbild 20 übereinstimmen, und dann wird der Behandlungsstrahl 35 aus der Mündung 36 gestrahlt.
Im Übrigen wird eine Bestimmung, ob das transformierte Projektionsbild 26 des Patienten 31 mit dem rekonstruierten Projektionsbild 20 übereinstimmt oder nicht, durch Bildverarbeitung eines Prozessors in einigen Fällen automatisch durchgeführt, und durch medizinisches Personal in einigen Fällen visuell durchgeführt.
Nachstehend wird das Prinzip zum Ableiten der Transformationsparameter 19 gemäß 2 beschrieben, und nach Bedarf auf 1 bezogen.
In der Strahlenbehandlung ist es erforderlich, eine dreidimensionale Position des Patienten 31 auszurichten. Falls eine dreidimensionale Position im Inneren des Patienten 31 auf Basis von nur einem Projektionsbild bestimmt wird, weist die bestimmte Position eine Unbestimmtheit auf. Somit werden zwei Projektionsbilder durch die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40, die mit einem Paar der Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b und einem Paar der Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b ausgerüstet ist, erhalten.
In einem dreidimensionalen Raum, in welchem die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 installiert ist, wird ein Koordinatensystem, das aus einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse besteht, deren Ursprung ein geeigneter Punkt ist, als ein Vorrichtungskoordinatensystem eingestellt.
Wenn die jeweiligen Koordinatenpositionen der Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b und der Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b in dem Vorrichtungskoordinatensystem spezifiziert sind, kann eine Projektionsmatrix p nach der Formel (1) in 2 bestimmt werden. In der Formel (1) zeigen u und v eine Position (u, v) von jedem einer Vielzahl von Erfassungselementen, die den Röntgenstrahlempfänger 42 bilden, an. Zusätzlich zeigen X, Y und Z in der Formel (1) Koordinaten (X, Y, Z) in dem Vorrichtungskoordinatensystem an. Ferner ist in der Formel (1) die Skalarkomponente λ eine beliebige reale Zahl, und die Projektionsmatrix p wird durch eine aus 3 Zeilen und 4 Spalten bestehende Matrix angezeigt.
Bei der Röntgenstrahlbildgebung werden Röntgenstrahlen, welche von den Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b ausgegeben worden sind und gedämpft worden sind, indem sie durch den Patienten 31 oder das Kalibrierungsobjekt verlaufen sind, auf die Flachdetektorebenen bzw. flachen Erfassungsebenen der jeweiligen Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b projiziert (d. h., FPD: „Flat Panel Detector“). Die Erfassungselemente korrespondierend zu jeweiligen Bildpunkten eines original erzeugten Projektionsbildes sind auf der Flachdetektorebene bzw. flachen Erfassungsebene von jedem der Röntgenstrahlempfänger 42a und 42b zweidimensional angeordnet.
Das erste Projektionsbild 11 des Kalibrierungsobjekts und das zweite Projektionsbild 12 des Patienten 31 können akquiriert werden, indem Energieintensitätswerte, die durch die auf dem Röntgenstrahlempfänger 42 zweidimensional angeordneten jeweiligen Erfassungselemente erfasst sind, in Helligkeitswerte von Bildpunkten, welche bezüglich ihrer Position zu den jeweiligen Erfassungselementen korrespondieren, transformiert werden.
Eine Energie Pi von Röntgenstrahlen, welche von dem Röntgenstrahlgenerator 41 ausgestrahlt werden und die Position i ∈ R² der Erfassungselemente auf der flachen Ebene des Röntgenstrahlempfängers 42 erreichen, kann durch die Formel (2) in 2 angezeigt werden.
In der Formel (2) ist Po die Energie von Röntgenstrahlen, unmittelbar nachdem sie von dem Röntgenstrahlgenerator 41 ausgestrahlt worden sind, und µ (1, P) ist ein linearer Dämpfungskoeffizient µ des Patienten 31 oder des Kalibrierungsobjekts an der Position 1. Es ist zu beachten, dass der lineare Dämpfungskoeffizient µ ein Wert ist, welcher sich in Abhängigkeit von der Energie P von Röntgenstrahlen, die das Kalibrierungsobjekt oder den Patienten 31 durchdringen, ändert.
Gemäß der Formel (2) wird der Wert, der durch Durchführen eines Linienintegrals bezüglich eines linearen Dämpfungskoeffizienten von jeder Substanz auf dem Pfad von Röntgenstrahlen von dem Röntgenstrahlgenerator 41 zu der Position i von einem spezifizierten Erfassungselement des Röntgenstrahlempfängers 42 erhalten ist, zu der an der Position i von diesem Erfassungselement erfassten Energie von Röntgenstrahlen.
Ein Helligkeitswert von jedem Bildpunkt des ersten und zweiten Projektionsbildes 11 und 12, die durch Röntgenstrahlbildgebung erhalten sind, wird gemäß einer Summe von Produkten von Substanzen (z. B. der Patient) auf dem Pfad von Röntgenstrahlen bestimmt, welche von den Röntgenstrahlgeneratoren 41a und 41b ausgegeben sind und das Erfassungselement, dessen Position zu diesem Bildpunkt in dem Röntgenstrahlempfänger 42a oder 42b korrespondiert, erreichen.
Das zweite Projektionsbild 12 (I(u, v)) des Patienten 31, das durch die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 abgebildet ist, wird in das transformierte Projektionsbild 26 (I'(u', v')) unter Verwendung der Transformationsparameter 19 und der Formel (3) in 2 geometrisch transformiert. Dann werden durch die Formel (4) in 2 angezeigte Abbildungsvorschriften f_x und f_y bestimmt, und die durch die Formel (5) in 2 angezeigte Beziehung wird aus den Projektionsmatrizen p und p' erhalten.
Außerdem wird die durch die Formel (6) in 2 angezeigte Beziehung aus dem Gleichungssystem der Formel (5) in 2 erhalten. In der Formel (6) ist H(λ) eine aus 3 Zeilen und 3 Spalten bestehende Matrix einschließlich jeder Skalarkomponente λ, und sie ist äquivalent zu den Transformationsparametern 19.
Die Projektionsmatrix p von ausgewählten Bedingungen der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 wird durch Kalibrierung unter Verwendung des Kalibrierungsobjekts bestimmt. Da die aus 3 Zeilen und 4 Spalten in der Formel (1) bestehende Projektionsmatrix p eine Unbestimmtheit einer konstanten Multiplikation λ umfasst, werden elf Elemente bestimmt. Wenn (u, v) und (X, Y, Z) in der Formel (1) bekannt sind, werden zwei Gleichungen von Bedingungen bezüglich der zu bestimmenden elf Elemente erhalten. Anders ausgedrückt, falls ein Objekt vorliegt, durch welches zumindest sechs (u, v) und (X, Y, Z) bestimmt werden können, kann die Projektionsmatrix p eindeutig bestimmt werden.
Somit kann die Projektionsmatrix p durch die folgenden zwei Schritte eindeutig bestimmt werden. In dem ersten Schritt wird das Kalibrierungsobjekt, das intern zumindest sechs Objekte umfasst, deren dreidimensionale Positionen bekannt sind, abgebildet. Beispielsweise können Metallmarkierungen für die zumindest sechs Objekte im Inneren des Kalibrierungsobjekts verwendet werden. Dann wird die Projektionsmatrix p bestimmt, indem Koordinaten (u, v) von jedem der zumindest sechs Objekte im Inneren des Kalibrierungsobjekts bezüglich des in dem ersten Schritt erhaltenen Bildes in Verbindung mit den bekannten dreidimensionalen Positionen (X, Y, Z) von den zumindest sechs Objekten spezifiziert werden.
Außerdem ist p' eine Ausgestaltungsbedingung, und es wird angenommen, dass sie im Voraus erhalten wird.
Im Folgenden wird die Formel (6) mit Bezug auf 3 detailliert beschrieben.
Die Bezugszeichen 41' und 42' in 3 zeigen jeweils eine Position des Röntgenstrahlgenerators 41 und eine Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 in dem auf Basis der Ausgestaltungsinformationen 13 bestimmten Vorrichtungskoordinatensystem an. In ähnlicher Weise zeigen die Bezugszeichen 41 und 42 in 3 jeweils eine Position des Röntgenstrahlgenerators 41 und eine Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 in dem auf Basis der ausgewählten Bedingungen der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in einem realen Raum bestimmten Vorrichtungskoordinatensystem an. Es ist zu beachten, dass die Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 durch gerade Linien 42 und 42' angezeigt ist, und dass die Tiefe des Röntgenstrahlempfängers 42 der Einfachheit halber in 3 nicht dargestellt ist. Der Schnittpunkt zwischen der Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 und der Verlängerungslinie der geraden Linie, die einen Zielpunkt 51 mit dem Bezugszeichen 41 verbindet, wird als ein Bezugspunkt 52 definiert.
Der Zielpunkt 51 ist die Position (u'_d, v'_d) eines Erfassungselements bezüglich des zweiten Projektionsbildes 12, das durch den Röntgenstrahlempfänger 42' abzubilden ist. Hier wird angenommen, dass der Zielpunkt 51 in dem Vorrichtungskoordinatensystem derselbe Punkt wie ein Schnittpunkt ist, dessen Koordinaten (X_d, Y_d, Z_d) in dem Vorrichtungskoordinatensystem sind. Die Position (u_d, v_d) des sich an dem Bezugspunkt 52 des Röntgenstrahlempfängers 42 befindenden Erfassungselements bezüglich des durch diesen Röntgenstrahlempfänger 42 abzubildenden Projektionsbildes kann bestimmt werden, indem (X_d, Y_d, Z_d, 1) für die rechte Seite der ersten Gleichung der Formel (5) in 2 (d. h., (X, Y, Z, 1)^T = (X_d, Y_d, Z_d, 1)) substituiert wird. In dem vorstehenden Substitutionsprozess kann λ_d auch bestimmt werden. Somit kann durch Substituieren des vorbestimmten λ_d und der Position (u_d, v_d) in der Formel (6) die Position (u'_d, v'_d) des sich an dem Zielpunkt 51 des Röntgenstrahlempfängers 42' befindenden Erfassungselements auf dem durch den Röntgenstrahlempfänger 42' abzubildenden Projektionsbild auf Basis der Formel (7) in 2 bestimmt werden.
Wenn ein Punkt in dem Vorrichtungskoordinatensystem extrahiert wird, dann werden die Bildkoordinaten bezüglich der Erfassungsebenen der jeweiligen Röntgenstrahlempfänger 42 und 42', auf welchen von dem Röntgenstrahlgenerator 41 ausgegebene Röntgenstrahlen einfallen und durch den extrahierten Punkt verlaufen, bestimmt. Wenn die Bildkoordinaten der vorstehenden zwei Punkte bestimmt werden, dann kann der Bildpunkt I'(u', v') des transformierten Projektionsbildes 26 auf Basis der Formel (3) bestimmt werden.
Somit kann, durch Einstellen des Schnittpunktes an der Position von jedem Erfassungselement bezüglich des Röntgenstrahlempfängers 42', jeder Bildpunkt I'(u', v') des transformierten Projektionsbildes 26 erzeugt werden. Es ist zu beachten, dass ein Einstellen des Schnittpunkts auf eine Position bezüglich des Röntgenstrahlempfängers 42 oder 42' nicht beschränkt ist.
Ein bevorzugter Fall eines Einstellverfahrens des Schnittpunkts wird mit Bezug auf 4 durch eine zu 3 ähnliche Notation beschrieben.
Das Bezugszeichen 41' in 4 zeigt eine Position des Röntgenstrahlgenerators 41 in dem Vorrichtungskoordinatensystem an, das auf Basis der Ausgestaltungsinformationen 13 bestimmt ist. Das Bezugszeichen 41 in 4 zeigt eine Position des Röntgenstrahlgenerators 41 in dem Vorrichtungskoordinatensystem an, das auf Basis der ausgewählten Bedingungen der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in einem realen Raum bestimmt ist. Es ist zu beachten, dass die Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 durch die geraden Linien 42 und 42' angezeigt wird, und die Tiefe des Röntgenstrahlempfängers 42 der Einfachheit halber in 3 nicht dargestellt ist.
Obwohl 4 einen Fall darstellt, in welchem die Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 basierend auf den ausgewählten Bedingungen der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 in einem realen Raum mit der Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42' basierend auf den Ausgestaltungsinformationen 13 der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 bezüglich der Position übereinstimmt, sogar falls beide nicht übereinstimmen, kann dieselbe Theorie wie nachstehend beschrieben angewendet werden.
Zunächst wird der Bildpunkt I'(u', v') des transformierten Projektionsbildes 26, dessen Position zu dem Erfassungselement in dem Zielpunkt 51 korrespondiert, bestimmt.
Wenn der Schnittpunkt als ein Punkt in dem Vorrichtungskoordinatensystem auf dieselbe Position wie der Zielpunkt 51 auf eine ähnliche Weise wie in dem Fall von 3 eingestellt ist, dann wird die Energie von durch den geradlinigen Pfad 61, der den Röntgenstrahlgenerator 41 mit dem Schnittpunkt 51 verbindet, verlaufenden Röntgenstrahlen in einen Bildpunktwert des zu dem Zielpunkt 51 bezüglich der Position korrespondierenden Bildpunkt umgewandelt. In diesem Fall wird der Bezugspunkt derselbe Punkt wie der Zielpunkt 51, und der geradlinige Pfad 61 verläuft nicht durch den Patienten 31.
Allerdings verläuft der geradlinige Pfad 61', der den Röntgenstrahlgenerator 41' mit dem Schnittpunkt 51 verbindet, durch den Patienten 31. Somit wird die Energie von durch den geradlinigen Pfad 61' verlaufenden Röntgenstrahlen in einen Bildpunktwert umgewandelt, der sich von dem vorstehend beschriebenen Bildpunktwert korrespondierend zu dem geradlinigen Pfad 61 unterscheidet.
Im Folgenden wird der Fall betrachtet, in welchem sich der Schnittpunkt 51 zu dem Schnittpunkt 52 ändert. In diesem Fall wird der Bildpunktwert des Bildpunkts, der bezüglich der Position zu dem Erfassungselement in dem Zielpunkt 51 korrespondiert, der Bildpunktwert des Bildpunkts, der bezüglich der Position zu dem Erfassungselement in dem Bezugspunkt 53 bezüglich der Erfassungsebene des Röntgenstrahlempfängers 42 korrespondiert.
Der Bildpunktwert des Bildpunkts, der bezüglich der Position zu dem Erfassungselement in dem Bezugspunkt 53 korrespondiert, strahlt Energie von durch den geradlinigen Pfad 62, der den Röntgenstrahlgenerator 41 mit dem Schnittpunkt 52 verbindet, verlaufenden Röntgenstrahlen zurück. Da der geradlinige Pfad 62 durch den Patienten 31 wie der geradlinige Pfad 61 verläuft, wird der Bildpunktwert des Bildpunkts, der bezüglich der Position zu dem Erfassungselement in dem Bezugspunkt 53 korrespondiert, näher zu dem Bildpunktwert des Bildpunkts, der bezüglich der Position zu dem Erfassungselement in dem Zielpunkt 51 korrespondiert, als der Bildpunktwert des Bildpunkts, der bezüglich der Position zu dem Erfassungselement in dem Bezugspunkt 51 korrespondiert.
Wie vorstehend beschrieben, ist es hinsichtlich eines Abbildens wünschenswert, dass ein durch den Patienten 31 verlaufender geradliniger Pfad nahe zu einem Pfad basierend auf den Ausgestaltungsinformationen 13 ist. Somit wird der Schnittpunkt auf eine Position eingestellt, an welcher sich der Patient 31 befindet. In dem Fall, in welchem einer Position eines Behandlungsziels eine Wichtigkeit verliehen wird, wird eine Vielzahl von Schnittpunkten in einer Ebene einschließlich einer geraden Linie, entlang welcher der Behandlungsstrahl verläuft, eingestellt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Position von jedem Schnittpunkt auf Basis der Volumendaten 17 im Inneren des Patientenkörpers, die durch CT-Bildgebung akquiriert sind, eingestellt werden.
Da eine Analyse von spezifizierten Volumenelementen, welche die Volumendaten 17 bilden, einen Namen oder einen Typ eines an diesen spezifizierten Volumenelementen positionierten Gewebes vorsehen, wird ein Positionsabgleich eines mit einem höheren Kontrast bezüglich eines Projektionsbildes abgebildeten Teils, wie etwa ein Knochengewebe, bei der Bestätigung eines Positionierungsergebnisses als wichtig erachtet. Somit wird ein Schnittpunkt auf eine dreidimensionale Position eingestellt, an welcher der Volumenelementwert von einem Knochengewebe unterschieden werden kann.
In Abhängigkeit von einem Einstellen von jedem Schnittpunkt ist es nicht möglich, jeweilige Positionen von allen Erfassungselementen in dem transformierten Projektionsbild I' zu bestimmen, und einige Bildpunkte des transformierten Projektionsbildes werden in einigen Fällen nicht erzeugt. In solchen Fällen wird ein allgemeines Bildpunkt-Interpolationsverfahren, wie etwa ein Nächster-Nachbar-Verfahren („Nearest Neighbor Method“), ein bilineares Verfahren, ein bikubisches Verfahren zum Vervollständigen aller Bildpunkte des transformierten Projektionsbildes verwendet.
Der Transformiertes-Bild-Generator 23 kann eine Vielzahl von transformierten Projektionsbildern 26 unter Verwendung der Matrix H(λ) erzeugen, deren Elemente (d. h., Skalarkomponenten λ) eine Vielzahl von Transformationsparametern 19 sind und bezüglich des Wertes voneinander verschieden sind. Dann wird auf Basis des Abgleichbezugsbildes, dessen Abgleichgrad mit Bezug auf das rekonstruierte Projektionsbild 20 am Höchsten ist, eine Bestimmung durchgeführt, ob der Zielpunkt eines Behandlungsstrahls 35 mit der Position des kranken Teils des Patienten 31 übereinstimmt oder nicht.
Im Übrigen können das für eine Abgleichverarbeitung zwischen dem erzeugten transformierten Projektionsbild 26 des Patienten 31 und dem rekonstruierten Projektionsbild 20 verwendete Abgleichbezugsbild parallel angezeigt werden, und das Subtraktionsbild zwischen beiden kann angezeigt werden.
Zusätzlich kann die Vielzahl von transformierten Projektionsbildern 26 so angezeigt werden, dass eines der angezeigten transformierten Projektionsbilder 26 über eine Eingabevorrichtung ausgewählt wird, und ein Abgleich zwischen dem rekonstruierten Projektionsbild 20 und dem ausgewählten transformierten Projektionsbild 26 wird durchgeführt.
Im Folgenden werden das Strahlenbehandlungsverfahren und das Strahlenbehandlungsprogramm des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß der Schrittanzahl in dem in 5 gezeigten Flussdiagramm, nach Bedarf unter Bezugnahme auf 1, beschrieben.
Zunächst ist die Routine der Schritte S11 bis S15 eine Kalibrierung der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 unter Verwendung des Kalibrierungsobjekts, die als tägliche Überprüfung der Strahlenbehandlungsvorrichtung durchzuführen ist.
In Schritt S11 wird das Kalibrierungsobjekt auf eine vorbestimmte Position auf der Liegefläche 32 gelegt.
Im nächsten Schritt S12 wird bewirkt, dass die Liegeflächenantriebsstruktur 33 basierend auf den Positionsinformationen 14 so angetrieben wird, dass das Kalibrierungsobjekt automatisch zu einer im Voraus bestimmten Einstellposition in dem Bestrahlungsgebiet 34 bewegt wird.
Im nächsten Schritt S13 führt die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 eine Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des Kalibrierungsobjekts so durch, dass das erste Projektionsbild 11 des Kalibrierungsobjekts erzeugt wird.
Im nächsten Schritt S14 akquiriert der Berechner 22 das erste Projektionsbild 11 und das ideale Projektionsbild 18 des Kalibrierungsobjekts. Das ideale Projektionsbild 18 wird basierend auf den Ausgestaltungsinformationen 13 der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40, den Positionsinformationen 14 des Kalibrierungsobjekts und den Volumendaten 15 des Kalibrierungsobjekts im Voraus erzeugt und gespeichert.
Im nächsten Schritt S15 berechnet der Berechner 22 die Transformationsparameter 19, durch welche das erste Projektionsbild 11 in das ideale Projektionsbild 18 transformiert werden, auf Basis des erzeugten ersten Projektionsbildes 11 und des idealen Projektionsbildes 18.
Im Folgenden ist die Routine der Schritte S21 bis S31 eine Verarbeitung, die für die Strahlenbehandlung des Patienten 31 relevant ist.
Zunächst wird in Schritt S21 ein Befestigungselement, durch welches der Patient 31 an der Liegefläche 32 befestigt wird, so ausgestaltet, dass der kranke Teil mit einem Behandlungsstrahl genau bestrahlt wird.
Im nächsten Schritt S22 wird vor der Bestrahlung mit einem Behandlungsstrahl eine CT-Bildgebung bei dem Patienten 31 in derselben Position bzw. Haltung durchgeführt, wie die Position bzw. Haltung zum Zeitpunkt einer Bestrahlung mit einem Behandlungsstrahl mit angebrachtem Befestigungselement, und dadurch werden die Patientenvolumendaten 17 akquiriert.
Im nächsten Schritt S23 diskutiert medizinisches Personal einen Behandlungsplan für diesen Patienten 31. Insbesondere wird die Position des kranken Teils basierend auf den Volumendaten 17 im Inneren des Patientenkörpers dreidimensional identifiziert. Dann werden Hauptbestrahlungsbedingungen, wie etwa eine Bestrahlungsintensität und eine Bestrahlungsrichtung eines Behandlungsstrahls so bestimmt, dass normales Gewebe einer so geringen Bestrahlung wie möglich ausgesetzt wird.
Im nächsten Schritt S24 werden die Positionsinformationen 16 des Patienten 31 in dem Bestrahlungsgebiet 34 bestimmt. Da der Patient 31 an der Liegefläche 32 befestigt ist, werden Steuerbedingungen der Liegeflächenantriebsstruktur 33 auf Basis der Positionsinformationen 16 des Patienten 31 eindeutig bestimmt.
Hier kann zu einem beliebigen Zeitpunkt vor Schritt 30, wie nachstehend beschrieben, d. h., in Schritt 16, das rekonstruierte Projektionsbild 20 als zweidimensionale Informationen aus den Patientenvolumendaten 17, welche dreidimensionale Informationen sind, auf Basis der Positionsinformationen 16 des Patienten 31 in dem Bestrahlungsgebiet 34 und der Ausgestaltungsinformationen 13 der Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 erzeugt werden.
Von dem nächsten Schritt S25 an beginnt eine Behandlungsphase unter Verwendung der Strahlenbehandlungsvorrichtung.
In Schritt S25 wird der Patient 31 mit dem Befestigungselement an der Liegefläche 32 befestigt.
Im nächsten Schritt S26 wird die Liegefläche 32 zu einer vorbestimmten Position in dem Bestrahlungsgebiet 34 basierend auf den Positionsinformationen 16 des Patienten 31 bewegt.
Im nächsten Schritt S27 führt die Röntgenstrahlbildgebungsstruktur 40 eine Röntgenstrahlbildgebung bei dem Patienten 31 so durch, dass das zweite Projektionsbild 12 des Patienten 31 erzeugt wird.
Im nächsten Schritt S28 akquiriert der Transformiertes-Bild-Generator 23 das zweite Projektionsbild 12 und die Transformationsparameter 19.
Im nächsten Schritt S29 berechnet der Transformiertes-Bild-Generator 23 das transformierte Projektionsbild 26 des Patienten 31, welches ein resultierendes Bild eines Transformierens des zweiten Projektionsbildes 12 unter Verwendung der Transformationsparameter 19 ist.
Im nächsten Schritt S30 wird ein Abgleichbezugsbild des rekonstruierten Projektionsbildes 20 und des transformierten Projektionsbildes 26 des Patienten 31 erzeugt. Ferner wird auf Basis einer automatischen Musterabgleichanalyse dieser Bilder automatisch bestimmt, ob das rekonstruierte Projektionsbild 20 und das transformierte Projektionsbild 26 des Patienten 31 übereinstimmen. Es ist zu beachten, dass anstelle der vorstehend beschriebenen automatischen Bestimmung medizinisches Personal visuell bestimmen kann, ob das rekonstruierte Projektionsbild 20 und das transformierte Projektionsbild 26 des Patienten 31 übereinstimmen oder nicht.
Falls das Abgleichbestimmungsergebnis negativ ist (korrespondierend zu NEIN in Schritt 30), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S26 zurück, und es wird bewirkt, dass die Liegeflächenantriebsstruktur 33 erneut angetrieben wird, sodass der Fluss der Schritte S26 bis S30 erneut durchgeführt wird.
Falls das Abgleichbestimmungsergebnis bejaht wird (korrespondierend zu JA in Schritt 30), fährt die Verarbeitung zu Schritt S31 fort, in welchem der Behandlungsstrahl 35 aus der Mündung 36 gestrahlt wird, und die in 5 gezeigte gesamte Verarbeitung wird beendet.
Gemäß einer Strahlenbehandlungsvorrichtung von zumindest einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird ein Abgleichgrad zwischen einem Röntgenstrahlprojektionsbild eines Patienten, das durch eine Röntgenstrahlbildgebungsstruktur abgebildet ist, und einem Projektionsbild, das aus Volumendaten des Patienten rekonstruiert ist, unter Verwendung von jedem Transformationsparameter eines Projektionsbildes, das durch Durchführen einer Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des Kalibrierungsobjekts erzeugt ist, verbessert, wodurch die Genauigkeit eines auf einen kranken Teil gestrahlten Behandlungsstrahls verbessert wird.
Während bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft dargestellt worden, und sie beabsichtigen nicht, den Umfang der Erfindung zu beschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl von anderen Formen dargestellt werden; außerdem können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme gemacht werden, ohne von dem Geiste der Erfindung abzuweichen. Die begleitenden Patentansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen abdecken, die in den Umfang und Geiste der Erfindung fallen würden.
Der Steuercomputer 10 der vorstehend beschriebenen Strahlenbehandlungsvorrichtung umfasst eine Steuervorrichtung, in welcher Prozessoren, wie etwa ein spezieller Chip (d. h., integrierte Schaltung), ein FPGA („Field Programmable Gate Array“), eine GPU („Graphics Processing Unit“) oder eine CPU („Central Processing Unit“) integriert sind, eine Speichervorrichtung, wie etwa ein ROM („Read Only Memory“) und ein RAM („Random Access Memory“), eine externe Speichervorrichtung, wie etwa ein HDD („Hard Disk Drive“) und ein SSD („Solid State Drive“), eine Anzeigevorrichtung, wie etwa eine Anzeige, eine Eingabevorrichtung, wie etwa eine Maus und eine Tastatur, und eine Kommunikationsschnittstelle. Der Steuercomputer 10 kann durch eine Hardwarestruktur eines herkömmlichen Computers realisiert werden.
Programme, die durch den Steuercomputer 10 der Strahlenbehandlungsvorrichtung ausgeführt werden, sind vorgesehen, indem sie in eine Speicherschaltung, wie etwa ein ROM, im Voraus installiert werden.
Zusätzlich oder alternativ können durch den Steuercomputer 10 ausgeführte Programme vorgesehen sein, indem sie in Form von installierbaren oder ausführbaren elektronischen Dateien in einem Speichermedium, welches durch einen Computer gelesen werden kann, gespeichert werden. Als Beispiele des vorstehend beschriebenen Speichermediums, welches durch einen Computer gelesen werden kann, sind eine CD-ROM, eine CD-R, eine Speicherkarte, eine DVD und eine flexible Scheibe bzw. Floppy-Disk umfasst.
Außerdem können Programme, die durch den Steuercomputer 10 der Strahlenbehandlungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgeführt werden, in einem Computer gespeichert sein, der mit einem Netzwerk verbunden ist, wie etwa dem Internet, und sie können über das Netzwerk heruntergeladen werden.
Ferner kann der Steuercomputer 10 konfiguriert sein, indem separate Module, welche jeweilige Funktionen des Steuercomputers 10 implementieren, über ein Netzwerk oder eine dedizierte Leitung verbunden werden und die verbundenen Module kombiniert werden.

Claims

Strahlenbehandlungsvorrichtung, aufweisend: einen ersten Empfänger, der konfiguriert ist, um ein erstes Projektionsbild eines Kalibrierungsobjekts, das auf eine Liegefläche gelegt ist, welche in ein Bestrahlungsgebiet eines Behandlungsstrahls zum Behandeln eines Patienten bewegt worden ist, zu empfangen, wobei das erste Projektionsbild unter einer Röntgenstrahlbildgebung erhalten ist, einen Speicherabschnitt, der konfiguriert ist, um ein ideales Projektionsbild des Kalibrierungsobjekts zu speichern, wobei das ideale Projektionsbild basierend auf Ausgestaltungsinformationen einer Röntgenstrahlbildgebungsstruktur, welche die Röntgenstrahlbildgebung durchführt, Positionsinformationen des Kalibrierungsobjekts in dem Bestrahlungsgebiet, und Volumendaten des Kalibrierungsobjekts erzeugt ist, einen Berechner (22), der konfiguriert ist, um zumindest einen Transformationsparameter, durch welchen das erste Projektionsbild in das ideale Projektionsbild transformiert wird, zu berechnen, einen zweiten Empfänger, der konfiguriert ist, um ein zweites Projektionsbild zu empfangen, das erhalten wird, indem die Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des auf der Liegefläche, welche in das Bestrahlungsgebiet bewegt worden ist, liegenden Patienten durchgeführt wird, einen Transformiertes-Bild-Generator (23), der konfiguriert ist, um zumindest ein transformiertes Projektionsbild des Patienten, welches ein resultierendes Bild eines Transformierens des zweiten Projektionsbildes basierend auf dem zumindest einen Transformationsparameter ist, zu erzeugen, einen Rekonstruiertes-Bild-Generator (24), der konfiguriert ist, um ein rekonstruiertes Projektionsbild basierend auf Volumendaten, die durch ein dreidimensionales Abbilden im Inneren des Körpers des Patienten erhalten sind, Positionsinformationen des Patienten in dem Bestrahlungsgebiet und den Ausgestaltungsinformationen zu erzeugen, und einen Abgleichbildgenerator (25), der konfiguriert ist, um ein Abgleichbezugsbild zu erzeugen, durch welches eine Abgleichverarbeitung zwischen dem transformierten Projektionsbild und dem rekonstruierten Projektionsbild durchgeführt wird; ferner mit einem Strahlbestrahler (37), der konfiguriert ist, um den Behandlungsstrahl auszustrahlen, wenn das transformierte Projektionsbild und das rekonstruierte Projektionsbild in der Abgleichverarbeitung basierend auf dem Abgleichbezugsbild miteinander übereinstimmen.
Strahlenbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Transformationsparameter eine Vielzahl von Transformationsparametern aufweist, die Vielzahl von Transformationsparametern durch eine Matrix einschließlich Skalarkomponenten angezeigt sind, und der Transformiertes-Bild-Generator (23) konfiguriert ist, um eine Vielzahl von transformierten Projektionsbildern unter Verwendung der Vielzahl von Transformationsparametern, welche bezüglich des Skalarkomponentenwerts voneinander verschieden sind, zu erzeugen.
Strahlenbehandlungsverfahren, aufweisend: Empfangen eines ersten Projektionsbildes eines Kalibrierungsobjekts, das auf eine Liegefläche gelegt ist, welche in ein Bestrahlungsgebiet eines Behandlungsstrahls zum Behandeln eines Patienten bewegt worden ist, wobei das erste Projektionsbild unter einer Röntgenstrahlbildgebung erhalten ist, Speichern eines idealen Projektionsbildes des Kalibrierungsobjekts, wobei das ideale Projektionsbild basierend auf Ausgestaltungsinformationen einer Röntgenstrahlbildgebungsstruktur, welche die Röntgenstrahlbildgebung durchführt, Positionsinformationen des Kalibrierungsobjekts in dem Bestrahlungsgebiet und Volumendaten des Kalibrierungsobjekts erzeugt ist, Berechnen eines Transformationsparameters, durch welchen das erste Projektionsbild in das ideale Projektionsbild transformiert wird, Empfangen eines zweiten Projektionsbildes, das durch Durchführen der Röntgenstrahlbildgebung bezüglich des auf der Liegefläche, welche in das Bestrahlungsgebiet bewegt worden ist, liegenden Patienten erhalten ist, Erzeugen eines transformierten Projektionsbildes des Patienten, welches ein resultierendes Bild eines Transformierens des zweiten Projektionsbildes basierend auf dem Transformationsparameter ist, Erzeugen eines rekonstruierten Projektionsbildes basierend auf den Ausgestaltungsinformationen, Positionsinformationen des Patienten in dem Bestrahlungsgebiet und Volumendaten, die durch dreidimensionales Abbilden im Inneren des Körpers des Patienten erhalten sind, und Erzeugen eines Abgleichbezugsbildes, durch welches eine Abgleichverarbeitung zwischen dem transformierten Projektionsbild und dem rekonstruierten Projektionsbild durchgeführt wird, Ausstrahlen eines Behandlungsstrahls mittels eines Strahlbestrahlers (37), wenn das transformierte Projektionsbild und das rekonstruierte Projektionsbild in der Abgleichverarbeitung basierend auf dem Abgleichbezugsbild miteinander übereinstimmen.