DE10342202A1

DE10342202A1 - Vorrichtung zur Lageüberwachung eines Patienten bei einer Bestrahlung

Info

Publication number: DE10342202A1
Application number: DE2003142202
Authority: DE
Inventors: Armin Dr. Röckeisen
Original assignee: LAP GmbH Laser Applikationen
Current assignee: LAP GmbH Laser Applikationen
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-13
Also published as: DE10342202B4

Abstract

Vorrichtung zur Lageüberwachung eines Patienten bei einer Bestrahlung, mit folgenden Merkmalen:
- Zwei oder mehr Abstandsmeßgeräte messen den Abstand zu jeweils einem Aufpunkt auf der haut des Patienten,
- die Abstandsmeßgeräte sind derart ausgerichtet, daß die Abstandsmessung jeweils auf das Isozentrum eines Behandlungsstrahls ausgerichtet ist und die Aufpunkte - vorzugsweise in der durch eine Schwenkbewegung des Behandlungsstrahls um das Isozentrum definierten Schnittebene - auf dem Körper liegen, und
- eine Auswerteeinrichtung bestimmt aus den mindestens zwei Abstandsarten, ob die Position des Patienten sich gegenüber einer Ausgangsposition geändert hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lageüberwachung eines Patienten bei einer Bestrahlung, beispielsweise bei einer Bestrahlung mit einem Linearbeschleuniger.

Zu Beginn einer Strahlenbehandlung wird der Patient mit Hilfe eines Computertomographen vermessen. Bei der Vermessung wird das zur Strahlenbehandlung vorgesehene Gebiet ermittelt und gleichzeitig werden dreidimensionale Daten zum Körperbau des Patienten erfaßt.

DE 296 23 941 U1 beschreibt eine Referenzierungssystem für einen Patienten während einer therapeutischen oder chirurgischen Behandlung. Bei dem Referenzierungssystem werden sowohl der Patientenkörper als auch die eingesetzten Instrumente mit Reflektoren versehen. Über zwei in einem vorbestimmten Abstand zueinander stehende Infrarotkameras werden die Reflektoren erfaßt und deren dreidimensionale Lage im Raum rekonstruiert.

Aus US 5,446,548 ist ein Patientenpositionierungs- und -überwachungssystem bekannt, bei dem der Patientenkörper mit mehreren Marken versehen ist, die über zwei fest im Raum montierte Videokameras beobachtet werden. Aus den aufgenommenen Daten wird die dreidimensionale Position der Marken im Raum berechnet und mit entsprechend gespeicherten Positionen für die Ziele verglichen. Anhand dieser Daten kann der Patient relativ zu dem Bestrahlungsgerät positioniert und seine Lage überwacht werden.

Aus DE 198 05 917 ist ein Verfahren zur reproduzierbaren Positions- oder Haltungserkennung eines Patienten bekannt. Hierbei wird der Körper des Patienten dreidimensional abgetastet und die so gewonnenen räumlichen Daten mit den zuvor bei der Computertomographie gewonnenen Daten verglichen.

Nachteilig an den vorstehend beschriebenen Einrichtungen ist, daß entweder teure und aufwendig zu positionierende Reflektoren erforderlich sind oder eine Echtzeitauswertung der gewonnenen Daten nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Position eines Patienten bei der Bestrahlung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln zuverlässig eine Lageveränderung schnell erkennt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt eine Überwachung des einmal für die Bestrahlung positionierten Patienten. Zur Überwachung sind zwei oder mehr Abstandsmeßgeräte vorgesehen, die den Abstand jeweils zu einem Aufpunkt auf der Haut des Patienten messen. Die Abstandsmeßgeräte sind bezogen auf den Behandlungsstrahl derart ausgerichtet, daß die Abstandsmessung jeweils auf das Isozentrum des Behandlungsstrahls ausgerichtet ist und die Aufpunkte vorzugsweise in der durch eine Schwenkbewegung des Behandlungsstrahls um das Isozentrum definierten Schnittlinie auf dem Patientenkörper liegen. Grundsätzlich können die Aufpunkte auf jedem beliebigen Punkt des Körpers liegen. Zusätzlich ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die aus den mindestens zwei Abstandswerten und bereits erfaßten Daten zum Körper des Patienten feststellt, ob die Position des Patienten sich gegenüber der Ausgangsposition geändert hat. Bei der Behandlung des Patienten wird dieser zunächst mit Hilfe eines bildgebenden Verfahrens, wie beispielsweise einer Computertomographie analysiert. Die hierbei gewonnenen Bilddaten geben ein dreidimensionales Bild des Patientenkörpers einschließlich dem zur Behandlung vorgesehenen Gebiet. Die Lagepositionierung des Patienten zur nachfolgenden Strahlenbehandlung kann nun in herkömmlicher Weise erfolgen. Beispielsweise, wie in DE 44 18 216 beschrieben, kann die Positionierung des Patienten im Bezug auf mehrere vordefinierte Schnittebenen erfolgen. Auch ist es möglich, den Körper des Patienten mit Markierungen und/oder Reflektoren zu versehen, die eine anfängliche Positionierung des Patienten gestatten. Ist der Patient ausgerichtet, so wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Hilfe von zwei oder mehr Abstandsmeßgeräten die erreichte Position überwacht. Die Abstandsmeßgeräte sind hierzu jeweils auf das Isozentrum des Behandlungsstrahls ausgerichtet, wobei die Aufpunkte der Meßstrahlen bevorzugt in der durch eine Schwenkbewegung des Behandlungsstrahls um das Isozentrum definierten Schnittlinie auf dem Patientenkörper liegen. Während der Bestrahlung wird bekanntermaßen der Behandlungsstrahl verschwenkt, um die nicht zu bestrahlenden Körperbereiche einer möglichst geringen Strahlenbelastung auszusetzen. Der Behandlungsstrahl schwenkt hierbei um das sogenannte Isozentrum. Eine Auswerteeinrichtung bestimmt aus den mindestens zwei Abstandswerten, ob die Position des Patienten sich gegenüber der Ausgangsposition geändert hat. Vorzugsweise werden bei dieser Bestimmung auch die zuvor bereits erfaßten Daten zum Körper des Patienten berücksichtigt. Anhand der geänderten Abstandswerte erkennt die erfindungsgemäße Vorrichtung, ob die Position des Patienten sich geändert hat.

Bevorzugt überprüft die Auswerteeinrichtung auch, ob das für die Bestrahlung bestimmte Behandlungsgebiet mit dem Isozentrum des Behandlungsstrahls zusammenfällt. Anhand der gemessenen Abstände zur Haut des Patienten und aufgrund der Tatsache, daß die Verlängerung der Abstände sich im Isozentrum schneidet, kann aufgrund der Daten zum Patientenkörper genau festgelegt werden, ob das zu bestrahlende Gebiet sich auch in dem Isozentrum befindet.

Die Abstandsmeßgeräte messen den Abstand zu den Aufpunkten unter einem Winkel bezogen auf den Behandlungsstrahl. Hierdurch wird einerseits sichergestellt, daß das Abstandsmeßgerät einen ausreichenden Abstand von dem Behandlungsstrahl besitzt. Zum anderen wird auch erreicht, daß die Aufpunkte der Meßstrahlen auf der Haut über einen gewissen Bereich verteilt sind und so die Kontur des Patientenkörpers gut erfaßt werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist mindestens ein Abstandsmeßgerät ortsfest an dem Bestrahlungsgerät (Gantry) montiert, während zwei Abstandsmeßgeräte seitlich von dem Bestrahlungsgerät ortsfest im Behandlungsraum montiert sind. Die Geometrie der Anordnung ist vorzugsweise so, daß die Abstandsmeßgeräte auf einem Zylindermantel angeordnet sind, dessen Mittelachse senkrecht auf einer Auflage für den Patienten steht. Die vorerwähnten Abstandsmeßgeräte sind auf dem Umfang des Zylindermantels vorzugsweise gleichmäßig beabstandet. Ein viertes Gerät ist über der Patientenlängsachse schräg abwärts auf den Patienten ausgerichtet.

Bei den Abstandsmeßgeräten handelt es sich bevorzugt um Triangulationsmeßgeräte. Da diese Meßgeräte den Abstand außerhalb des Behandlungsstrahls messen, werden diese als Off-Axis-Meßgeräte bezeichnet.

Um ein Verrutschen des Patienten entlang seiner Körperlängsrichtung überwachen zu können, ist zusätzlich vorzugsweise ein Helligkeitsmeßgerät vorgesehen, das auf einen definierten Aufpunkt beim Patienten gerichtet, die Helligkeit des reflektierten Lichtes mißt. Bevorzugt ist das Helligkeitsmeßgerät auf einen Reflektoraufkleber auf dem Pa tientenkörper gerichtet. Die Helligkeit des reflektierten Lichts wird gemessen; sobald dieser Wert sich ändert, wird erkannt, daß die Position des Patienten sich verändert hat.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt die Auswerteeinrichtung eine Speichereinheit, in der die Position des Patienten zusammen mit der Richtung des Behandlungsstrahl gespeichert wird. Anhand der gespeicherten Daten kann dann in der Analyse nachvollzogen werden, welcher Körperbereich welcher Strahlenbelastung ausgesetzt war. Diese Werte können für eine spätere Berechnung der weiteren Bestrahlung benutzt werden.

Bevorzugt unterbricht die Auswerteeinrichtung die Bestrahlung, wenn nicht das zur Bestrahlung vorgesehene Gebiet bestrahlt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines zu behandelnden Patienten mit den Aufpunkten der Abstandsmessung,
2 eine Seitenansicht des zum Behandlungsstrahl ausgerichteten Patienten,
3 eine Ansicht von vorn bei geschnittenem Patientenkörper und
4 eine Ansicht von oben auf die Patientenunterlage.
1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen auf dem Rücken liegenden Patienten 10. Die Draufsicht aus 1 zeigt das zu bestrahlende Gebiet 12, welches in einer Schwenkebene 14 für den Behandlungsstrahl 16 liegt. Die Aufpunkte 18, 20, 22 liegen in der Rotationsebene 14 des Behandlungsstrahls. Die Rotationsebene 14 bildet eine Schnittlinie auf dem Körper. Wie in 3 ersichtlich, sind die Meßstrahlen auf das Isozentrum gerichtet und schneiden sich in dem zu behandelnden Gebiet 12, so daß der Patient richtig ausgerichtet ist.
Der Patient wird zur Strahlenbehandlung auf eine Unterlage 24 unter einen Bestrahlungskopf 26 gelegt. Ein erstes Abstandsmeßgerät 28 ist fest mit dem Bestrahlungsgerät verbunden und schwenkt mit diesem zusammen. Ein zweites und drittes Abstandsmeßgerät 30 und 32 ist jeweils im Behandlungsraum montiert und ebenfalls auf das Isozentrum des Behandlungsstrahls 16 gerichtet. Bezogen auf den Behandlungsstrahl 16 schließen die Abstandsmeßstrahlen jeweils einen Winkel von ungefähr 45° mit dem Behandlungsstrahl 16 ein. Es sind hier im wesentlichen Winkel von 10° bis 80° möglich.
Die Abstandsmeßgeräte 28, 30, 32 arbeiten nach der sogenannten Off-Axis-Triangulation. Bei dieser Triangulation wird ein Lichtpunkt auf die Haut projiziert und wie auch bei der bekannten Triangulation festgestellt, unter welchem Winkel der Lichtpunkt beobachtet wird. Indem die relative Position des Abstandsmeßgeräts zu dem Behandlungsstrahl bekannt ist, kann aus der Winkellage des projizierten Punkts der Abstand zu dem Aufpunkt berechnet werden. Beispielsweise ist es möglich, den Abstand vom Aufpunkt zu den Meßgeräten 28, 30, 32 zu berechnen. Da bekannt ist, daß die Aufpunkte bei einem richtig positionierten Patienten entlang der Projektionslinie 14 verlaufen, kann aus den Abständen zu den Meßgeräten sehr genau die Position des Patientenkörpers bestimmt werden. Zur Bestimmung der Position des Patientenkörpers relativ zu dem Behandlungsstrahl kann beispielsweise, wie in 3 dargestellt, angenommen werden, daß es sich bei dem Patientenkörper um eine Ellipse handelt. Dreht sich der Patient um seine Längsachse, so wird ein Abstand verkürzt und ein anderer Abstand erhöht, so daß sehr genau eine Positionsänderung erkannt wird. Auch ist es möglich, anhand der gemessenen CT-Daten den Querschnitt 34 des Patientenkörpers genau zu bestimmen, so daß die Lage der Aufpunkte 18, 20, 22 eine genaue Bestimmung der Position des Patientenkörpers erlaubt. Auch können bei einer Abmagerung des Patienten im Laufe der Strahlenbehandlung die entsprechenden Abstandswerte angepaßt werden.
Zusätzlich ist noch ein Abstands- und Helligkeitsmeßgerät 36 vorhanden. Das Meßgerät 36 richtet seinen Meßstrahl auf den Patientenkörper, wobei der Aufpunkt 38 auch außerhalb der Rotationsebene liegen kann. Für die Helligkeitsmessung wird der Lichtstrahl in dem Aufpunkt 38 reflektiert und die Helligkeit des reflektierten Lichts gemessen. Die Abstandsmessung erfolgt nach dem Triangulationsprinzip. Zur Unterstützung des Meßvorgangs kann in 38 ein Reflektor, beispielsweise mit einer Größe von 5 bis 10 mm, aufgeklebt werden, so daß eine Bewegung des Patienten, die dazu führt, daß der Reflektor nicht länger beleuchtet ist, sofort erkannt wird. Dies ist insbesondere für eine Bewegung des Patienten in Körperlängsrichtung relevant.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Meßgerät 36 ebenfalls raumfest montiert und auf das Isozentrum ausgerichtet.

Claims

Vorrichtung zur Lageüberwachung eines Patienten bei einer Bestrahlung, mit folgenden Merkmalen: – zwei oder mehr Abstandsmeßgeräte (28, 30, 32, 36) messen den Abstand zu jeweils einem Aufpunkt (18, 20, 22, 38) auf der Haut des Patienten (10), – die Abstandsmeßgeräte sind derart ausgerichtet, daß die Abstandsmessung jeweils auf das Isozentrum eines Behandlungsstrahls (16) ausgerichtet ist und die Aufpunkte (18, 20, 22, 38) auf dem Körper liegen, und – eine Auswerteeinrichtung bestimmt aus den mindestens zwei Abstandswerten, ob die Position des Patienten sich gegenüber einer Ausgangsposition geändert hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Abstandsmeßgeräte (28, 30, 32, 36) so ausgerichtet sind, daß die Aufpunkte (18, 20, 22, 38) in der durch eine Schwenkbewegung des Behandlungsstrahls um das Isozentrum definierten Schnittebene auf dem Körper liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung zusätzlich die bereits erfaßten Daten zum Körper des Patienten berücksichtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung zusätzlich überprüft, ob das in den bereits erfaßten Daten bestimmte Behandlungsgebiet mit dem Isozentrum des Behandlungsstrahls (16) zusammenfällt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßgeräte (28, 30, 32, 36) den Abstand zu den Aufpunkten unter einem Winkel bezogen auf den Behandlungsstrahl (16) messen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abstandsmeßgerät (28) ortsfest an dem Behandlungsgerät (26) montiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Abstandsmeßgeräte (30, 32) seitlich von dem Bestrahlungsgerät (26) montiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßgeräte auf einem Zylindermantel angeordnet sind, dessen Mittelachse senkrecht auf einer Auflage für den Patienten steht, wenn der Behandlungsstrahl (16) mit der Mittelachse zusammenfällt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßgeräte (28, 30, 32) auf dem Umfang des Zylindermantels einen gleichen Winkelabstand aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Abstandsmeßgeräten (30, 32, 28, 36) um Geräte zur Triangulation handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mindestens ein Helligkeitsmeßgerät (36) vorgesehen ist, das auf einen definierten Aufpunkt (38) beim Patienten gerichtet ist und die Helligkeit des in dem Aufpunkt reflektierten Lichtes mißt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Helligkeitsmeßgerät (36) auf einen Reflektoraufkleber gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine Speichereinheit aufweist, die die Position des Patienten zusammen mit der Richtung des Behandlungsstrahls speichert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung die Bestrahlung unterbricht, wenn nicht das zur Bestrahlung vorgesehene Gebiet bestrahlt wird.