DE202015001401U1

DE202015001401U1 - Laser-Projektionssystem für Patientenmarkierung Patientenpositionierung und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie

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Publication number: DE202015001401U1
Application number: DE202015001401.1U
Authority: DE
Original assignee: Medinex GmbH
Current assignee: Medinex GmbH
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2025-02-26

Abstract

Laser-Projektionssystem mit einer schnellen Ablenkung wenigstens eines Laserstrahls zum Erzeugen von Laserlinien mit unterschiedlichen Wellenlängen (unterschiedlichen Farben), zum Zwecke einer Patientenmarkierung/Patientenpositionierung und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie bestehend aus: • wenigstens einem Steuerungscomputer zur Steuerung einer schnellen Ablenkung wenigstens eines Laserstrahls mit einer steuerbaren Spiegelanordnung, • wenigstens einer computermodulierten Laserquelle, • wenigstens einem Laserstrahl-Kollimator, • wenigstens einem Laserstrahl-Zirkulator (Strahlrundformer) und • wenigstens einem Leserstrahl-Aufweiter • wenigstens einem Laserstrahl-Fokussierer, • wenigstens einem dichroitischem Laserstrahl-Kombinierer, • wenigstens einem Lichtdetektor mit dem die Lichtsignale von wenigstens einem, sich auf einem Messphantom befindlichen Leuchtelementes empfangen und ausgewertet werden kann, • einem Gerätegehäuse mit einer Abschirmung hochenergetischer Röntgenstrahlen, mit einer computergesteuerten Fenster-Öffnung zum Austritt der Laserstrahlen sowie einem Röntgenstrahlendetektor, • einer vertikal, auf einem 2D computergesteuertem Bühne befestigten Montageplatte auf welcher ein Mikroprozessor und elektronische und optische Funktionskomponenten montiert sind, • Mikroprozessor gesteuerten Elektronik Komponenten mit Eingangs- und Ausganssignalen zur Kommunikation mit der auf dem Computer laufenden Softwarepaketen • eines auf dem Computer laufenden integralen Softwarepaketes mit Modulen und Schnittstellen zur Steuerung und Auswertung.

Description

Laser-Projektionssystem für Patientenmarkierung/Patientenpositionierung und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie Stichwörter: Patientenpositionierung, Patientenmarkierung, Qualitätskontrolle
Hauptanspruch.
Laser-Projektionssystem mit einer schnellen Ablenkung wenigstens eines Laserstrahls zum Erzeugen von Laserlinien mit unterschiedlichen Wellenlängen (unterschiedlichen Farben), zum Zwecke einer Patientenmarkierung/Patientenpositionierung und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie bestehend aus:

• wenigstens einem Steuerungscomputer zur Steuerung einer schnellen Ablenkung wenigstens eines Laserstrahls mit einer steuerbaren Spiegelanordnung,
• wenigstens einer computermodulierten Laserquelle,
• wenigstens einem Laserstrahl-Kollimator,
• wenigstens einem Laserstrahl-Zirkulator (Strahlrundformer) und
• wenigstens einem Leserstrahl-Aufweiter
• wenigstens einem Laserstrahl-Fokussierer,
• wenigstens einem dichroitischem Laserstrahl-Kombinierer,
• wenigstens einem Lichtdetektor mit dem die Lichtsignale von wenigstens einem, sich auf einem Messphantom befindlichen Leuchtelementes empfangen und ausgewertet werden kann,
• einem Gerätegehäuse mit einer Abschirmung hochenergetischer Röntgenstrahlen, mit einer computergesteuerten Fenster-Öffnung zum Austritt der Laserstrahlen sowie einem Röntgenstrahlendetektor,
• einer vertikal, auf einem 2D computergesteuertem Bühne befestigten Montageplatte auf welcher ein Mikroprozessor und elektronische und optische Funktionskomponenten montiert sind,
• Mikroprozessor gesteuerten Elektronik Komponenten mit Eingangs- und Ausganssignalen zur Kommunikation mit der auf dem Computer laufenden Softwarepaketen
• eines auf dem Computer laufenden integralen Softwarepaketes mit Modulen und Schnittstellen zur Steuerung und Auswertung.

Stand der Technik
Bei allen Schritten in der Strahlentherapie (Bildgebung, Simulation, Bestrahlung mit Verifikation) muss der Patient auf dem jeweiligen Lagerungstisch eine identische Position einnehmen.
Als Beispiel sei aufgeführt, dass die ebene Oberfläche des Bestrahlungstisches auch eine ebene Tischplatte bei der CT-Untersuchung erfordert. Die Konstanz der Patientenlagerung muss nicht nur bei der Erstbestrahlung, sondern für die gesamte, sich meist über mehrere Wochen erstreckende fraktionierte Strahlentherapie gewährleistet sein. Dazu werden unterschiedliche Lagerungshilfen eingesetzt, wie z. B. Masken bei Bestrahlungen im Kopf-Hals-Bereich.
Grundsätzlich werden in der Strahlentherapie zwei Arten von Lasersysteme verwendet. Markierungslaser werden im bildgebenden Raum (CT, MRT) zur Aufbringung der Markierung des Tumorzentrums auf die Hautoberfläche des Patienten verwendet. Raumlaser werden zur Anfangspositionierung des Patienten auf dem Behandlungstisch des Linearbeschleunigers und zur Qualitätssicherung des Linearbeschleunigers selbst verwendet.
Wie in der Dissertation „Virtuelle Simulation in der Strahlentherapie" Th. Frenzel, Shaker Verlag 2006 beschrieben „rein physikalisch gesehen geht es bei einer Simulation um die Übertragung der Koordinaten aus dem statischen 3D-Patientenmodell auf den lebenden Patienten. Da es sich aber um lebende Menschen und nicht um starre Körper handelt und sich eine reproduzierbare Lagerung insbesondere bei schwererkrankten oder adipösen Patienten kompliziert gestaltet, ist die Simulation teils sehr aufwendig. Hautmarkierungen sind häufig unzuverlässig, weil sie sich stark verschieben können”.
Diese Aussage beinhaltet die gesamte Problematik der Hautmarkierung und die Gründe warum in der modernen Strahlentherapie mit hohen Dosisleistungen, steilen Feldgradienten und kurzen Behandlungszeiten immer höhere Anforderungen an die Genauigkeit der zur Bestrahlung eingesetzten Geräten gestellt wird. Dies gilt insbesondere bei der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT, VMAT). Während einer Rotation des Kopfes eines Linearbeschleunigers um einen Rotationspunkt entstehen, durch unterschiedliche resultierende Einwirkung der Gravitationskraft bei verschiedenen Winkelpositionen, unterschiedliche Abweichungen von der idealen Position des Strahlenkopfes.
Diese Abweichungen haben einen Einfluss auf die Richtung des Zentralstahls der Strahlung die vom Linearbeschleuniger während der Bestrahlung ausgesendet wird. Als Ergebnis werden die Richtungen des Zentralstahls der Strahlung nicht wie idealer Weise erwartet, sich in einem Punkt schneiden, sondern die Schnittpunkte liegen auf einer dreidimensionalen Oberfläche die einer Kugeloberfläche oder einem Ellipsoid nahe kommt. Die geometrischen Parameter dieser Oberfläche definieren eine sogenannte Isocentrum-Accuracy. Diese wird auch als Isozentrumsgenauigkeit bezeichnet. Aus der Bestimmung der Isozentrumsgenaugkeit wird das Massen-Zentrum hergeleitet, welches ein Punkt innerhalb der dreidimensionalen Oberfläche ist und den Einstellungspunkt der Raumlaser darstellt. Die Isozentrumsgenauigkeit sollte regelmäßig mittels verschiedene Methoden überprüft werden. Solche Methoden sind z. B. die Sternschuss-Methode oder der Winston-Lutz Test. Dabei spielen Raumlaser und Messphantome eine wichtige Rolle.
Es ist eine unumstrittene Tatsache, dass die auf der Haut des Patienten markierten Punkte zur Positionierung des Patienten für die heutige moderne Strahlentherapie nicht mehr den Genauigkeitsanforderungen entsprechen.
Neue bildgebende Verfahren wie CB-CT, Ultraschall oder MRT werden zur genauen Positionierung der Patienten verwendet und halten Einzug in den Bestrahlungsraum und werden schon heute in diesen integriert. Trotzdem kommt die heutige Strahlentherapie an einer möglichst genauen Anfangspositionierung des Patienten mit Laserlinien nicht vorbei. Bildpositionierungsalgorithmen verwenden spezielle Optimierungsverfahren, um die vor der Bestrahlung erstellten 3D-Aufnahmen mit der 3D-CT Referenzposition zu vergleichen. Ist die Patientenanfangsposition nicht ausreichend nah an der Referenzposition, können Optimierungsverfahren falsche Ergebnisse liefern.
Darum müssen in allen Räumen, in denen Patienten gelagert werden, raumfeste Lasersysteme vorhanden sein, durch die eine exakte Positionierung unterstützt wird.
Es kann darum behauptet werden, dass die Raumlaser auch heute noch für die Patientenpositionierung eine wichtige Rolle spielen. Anhand der auf dem Körper des Patienten aufgebrachten Markierungen im CT Raum und mittels der Raumlaser wird der Patient durch geeignetes Verfahren eines Patiententisches für die Bestrahlung ausgerichtet. Es werden dabei die auf dem Patientenkörper aufgebrachten Markierungen mit den auf das Isozentrum des Bestrahlungsgerätes ausgerichteten Laserkreuzen in Überdeckung gebracht.
Alle derzeit sich auf dem Markt befindliche Lasersysteme erzeugen eine Laserlinie entweder mit zylindrischen Linsen oder mit Powell Linsen. Eine Laserlinie entsteht wenn die fächerförmig erzeugte Projektionsfläche auf einen Körper im Raum trifft. Ein Laserkreuz wird entweder mit zwei Laser oder mit einem Laser und einer geeigneten Prismenstruktur erzeugt. Die projizierten Linien der in der Strahlentherapie eingesetzten Lasersysteme, können entweder manuell mit einem Werkzeug justiert werden oder durch manuelle Betätigung von Knöpfen einer Infra-Rot(IR)- oder Radiowellen(RF)-Fernbedienung.
Die geforderten Justiermöglichkeiten sind:

1. oben/unten
2. rechts/links
3. Linienrotation
4. Neigungswinkel der Laser
5. Fokus-Einstellung

Für jede dieser Justiermöglichkeiten muss ein Werkzeugzugang zu einer Stellschraube vorhanden sein, oft auch mit Gehäuseabnahme, oder es müssen motorische Antriebe eingebaut werden um somit jede erforderliche Justierung zu ermöglichen. Um ein Linienkreuz mit zwei Laser zu erzeugen, wird die Justieraufgabe noch komplexer und eine automatische Einstellung durch den hohen Aufwand unmöglich.
Entsprechend den Anforderungen einer Patientenpositionierung können in einem Bestrahlungsraum drei oder vier Raumlaser installiert sein. Zwei dieser Raumlaser sind auf gegenüberliegenden Seiten des Patiententisches angeordnet und projizieren jeweils eine horizontale Laserlinie und eine transversale Laserlinie auf einen auf dem Patiententisch liegenden Patienten. Ein Raumlaser ist in der gleichen Ebene wie die zwei seitlichen Raumlaser an der Decke des Bestrahlungsraumes befestigt. Da die projizierten Laserlinien des Deckenlasers in der Nullposition des Strahlenkopfes abgeschattet werden, wird ein vierter Laser an der Decke installiert. Dieser projiziert eine Longitudinallinie von außerhalb der Ebene in der sich die drei anderen Raumlaser befinden auf den Patienten. Die seitlich des Patiententisches angeordneten zwei Raumlaser erzeugen jeweils zwei fächerförmige und zueinander orthogonale Laserlinien. Die von diesen Laser ausgesandten und vom Auge wahrgenommenen Laserlichtebenen müssen jeweils paarweise koplanar zueinander sein. Der dritte Raumlaser welcher sich in der gleichen Ebene wie die zwei seitlichen befindet, ist oberhalb des Patiententisches an der Decke befestigt und projiziert auch eine fächerförmige Laserlichtebene.
Die Laserlichtebenen der zwei seitlichen und des an der Decke befestigten Lasers müssen sich im Isozentrum (15) des Bestrahlungsgerätes schneiden. Die Ursprungspunkte der drei Laser müssen koplanar sein. Wenn ein vierter Raumlaser installiert wird, ist dieser so angeordnet, dass die erzeugte Laserlichtebene ebenfalls durch den Schnittpunkt der von den übrigen drei Raumlasern erzeugt wird verläuft. Er hat seinen Ursprungspunkt nicht in der gemeinsamen senkrecht zur Längsachse des Patiententisches verlaufenden Ebene und ist vielmehr in der Längsrichtung des Patiententisches versetzt angeordnet und die von ihm erzeugte Laserlichtebene und liegt in der gleichen Ebene wie die Longitudinallinie erzeugende Laserlichtebene des dritten Raumlasers. Raumlaser sind in einem Bestrahlungsraum fest an der Decke oder der Wand befestigt und auf das Massenzentrum (15) des Bestrahlungsgerätes ausgerichtet.
Mit Hilfe der auf den Patienten (14) aufgebrachten Markierungen und mittels der Raumlaser wird der Patient durch das Verfahren des Patiententisches (13) genau in die Bestrahlungsposition gebracht.
Die nach dem Stand der Technik beschriebenen Lasersysteme sind nicht über einen Computer steuerbar und nur für eine Projektion von festen nichtbewegbaren Laserlinien bestimmt. Auch ist, nur mit einem sehr großen Kostenaufwand, ein mehrfarbiges Lasersystem herzstellen.
Ein solches auf dem Markt erhältliches Lasersystem ist zur Projektion zweier Laserlinien mit zwei unterschiedlichen Farben mit vier Laser ausgestattet (http://www.cyrpa.com/en/products/hit-motorised). Dies führt natürlich auch zu hohen Materialkosten.
Ein mit einem Prisma ausgestatteter Raumlaser bietet zwar den Vorteil, dass mit einem Dioden-Laser ein Kreuz erzeugt wird, jedoch kann diese Technik nicht zum erzeugen zweier Linien mit unterschiedlichen Farben verwendet werden. Auch ist die Justierung eines solchen Raumlasers kompliziert und aufwendig da eine Abhängigkeit zwischen den Positionen der vertikalen und horizontalen Linien besteht. Eine Änderung der Position einer Linie (Rotation oder Translation) zieht die Positionsänderung der zweiten Linie nach sich (http://www.lap-laser.com/de/medizintechnik/patientenpositionierung/raumlaser/apollo/), (http://www.cyrpa.com/en/products/hit-motorised).
In der Patentschrift US20080043237A1 wird auf die Notwendigkeit eines computergesteuerten Raumlasersystems hingewiesen. Die in Betracht gezogenen Raumlaser sind die üblichen nach dem Stand der Technik bekannten Lasersysteme mit Lichtfächer. Zur computergesteuerten Einstellung der Position der Laserlinien wird mit je eine gegenüber liegende Kamera verwendet.
Es wird auch nicht ein vollintegriertes System beschrieben, bei dem zwischen den Raumlasern und dem Messphantom zur Bestimmung der Isozentrumsgenauigkeit ein Informationsaustausch stattfindet und so ein Feedback zur richtigen Einstellung der Raumlaser bei einem Winston-Lutz Test automatisch und computergesteuert stattfindet. In der Patentschrift EP2418001 wird diese Problematik erkannt, jedoch eine andere Methode zur Erfassung der Laserlinien und des Strahlenisozentrums beschrieben.
Es besteht ein wachsender Bedarf für multifunktionale computergesteuerte Raumlaser und Markierungslaser, die einfach zu bedienen sind und auch komplexere Aufgaben einer Patientenpositionierung übernehmen können, wie z. B. das Scannen der Patientenoberfläche und die darauffolgende automatische Positionierung der Patienten. Auch sollen Modulare Bauteile in beiden Lasersystemen verwendet und dadurch Kosten gespart werden.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art für die Patientenpositionierung, Patientenmarkierung und Qualitätskontrolle eines Linearbescheunigers bereitzustellen mit dem eine einfache Bedienung und Justierung über einen Computer ermöglicht und zusätzlich dringend benötige Funktionen bereitgestellt werden, die heute nur mit zusätzlichen Geräten und mit hohem Kostenaufwand möglich sind.
Die Erfindung, zusammen mit einer zweiten Erfindung eines Messphantoms, liegt auch die Aufgabe zugrunde ein automatisches Ablaufen der Bestimmung einer Isozentrumsgenauigkeits zu ermöglichen.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, dass Laserlinien für die Patientenpositionierung und Patientenmarkierung, nicht wie bei dem heutigen Stand der Technik, durch einen aufgefächerten Laserstrahl erzeugt werden.
Es wird ein System zur schnellen Ablenkung eines Laserstrahls durch einen computergesteuertes Spiegelsystem beschrieben. Diese computergesteuertes Spiegelsystem können entweder zwei 1D galvanometrische Spiegel, zwei 1D MEMS-Spiegel oder ein 2D MEMS Spiegel sein. Zur Ablenkung des Laserstrahls nehmen die Spiegel zu unterschiedlichen Zeitpunkten definierte Raumpositionen ein und können somit den Laserstrahl schnell so ablenken, dass eine gewünschte vorgegebene Strahlenprojektion als Linie, Kreuz oder eine andere geometrisch vorgegebene Projektion entsteht. Die zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorhandene Spiegelpositionen, können in einem Computer abgelegt und nach Bedarf wieder für die gleichen Projektionen aufgerufen und zur Projektion verwendet werden. Dieses Verfahren eröffnet neue Möglichkeiten, zeitsparende und kosteneffektive Laserprojektionssysteme zu bauen, bei welchen die Justierung automatisch von einem Computerprogramm durch entsprechende Messwerte und Rückkopplungssignale gesteuert wird.
Zum Unterschied zu der Patentschrift US20080043237 A , sind erfindungsgemäß zum Zwecke der Auswertungen und Berechnungen der Positionen des angezeigten Laser-Projektionspunktes und das durch eine Winston-Lutz Test bestimmten Strahlenisozentrums (Massenzentrum) keine Kameras zum Aufnehmen der Laserlinien nötig. Das hat natürlich für den Anwender vom zeitlichen Aufwand und für die Bedienung der Apparatur Vorteile. Auch entfallen die Kosten für drei Kameras die zu diesem Zweck benötigt werden würden.
zeigt den Aufbau der Montageplatte auf der 2D XY-bewegbaren Bühne. Es sind die Spindelantriebe für die Bewegung in zwei Richtungen zu sehen. Die Montageplatte mit den Funktionsteilen ist ebenfalls in der senkrechten Position zur XY-bewegbaren Bühne zu sehen. In der werden hauptsächlich optische Funktionsteile die auf der Montageplatte montiert sind gezeigt und mit Nummern angegeben. Gleichzeitig werden die von dem Projektor projizierten Linien dargestellt. Eine Montageplatte ist auf einer computerkontrollierten 2D (XY) beweglichen Bühne in vertikaler Richtung befestigt. Laser (5) und MEMS Spiegel (3) sind so angebracht, dass der Laserstrahl vom Spiegel zweidimensional abgelenkt wird und ein senkrecht aufeinander stehendes Laserkreuz (6, 7) projizieren kann. Dieses Laserkreuz wird von einer Laserquelle erzeugt und kann zur Justierung computergesteuert gedreht oder geneigt werden ( , , ).
Weiterhin wird erfindungsgemäß mindestens eine Laserquelle mit einer Laserwellenlänge verwendet.
Das Strahlenkollimationssystem ist für jede Wellenlänge (R, G, B) und Fokusabstand angepasst. Erfindungsgemäß können Laserquellen (5) mit roter, grüner oder blauer Farbe verwendet werden. Eine Ansteuerung mit An/Aus Schaltung (Modulation) einzelner oder aller Laserquellen ist durch die Software (14) gesteuert und es sind auch Projektionen mit Farbkombinationen möglich.
Weiterhin besteht das System erfindungsgemäß aus einem Laser-Kombinier-Modul (4) welches die Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen ablenkt und auf den gleichen Punkt auf den 2D (1D) MEMS-Spiegel richtet sodass der Laserstrahl in eine bestimmte Richtung abgelenkt und eine gewünschte geometrische Projektion erzeugt. Dadurch werden Neigungsjustierung und Drehjustierung eines projizierten Kreuzes durchgeführt. Erfindungsgemäß ist das System mit einem Strahlenschutz ausgestattet. Die vordere Seite der Systemhaube ist komplett oder teilweise mit einer Strahlenschutz-Abschirmung aus einem Strahlenschutz Material mit hoher Absorption der hochenergetischen Bremsstrahlung des Linearbeschleunigers versehen. Diese weist eine automatisch verschließbare Fenster-Öffnung (8) zum Austritt der Laserstrahlen auf. Die Abschirmung ist zum Schutze der strahlenempfindlichen elektronischen Bauteile wie Lichtdioden der Galvanometer-Spiegel oder MEMS-Spiegel gedacht. An der Vorderwand ist auch ein elektronischer Strahlendetektor (10) eingebaut der permanent die auf das Lasersystem fallende Bremsstrahlung misst. Wird eine bestimmte vorgegebene Schwelle der Strahlung überschritten wird die Öffnung automatisch geschlossen. Die Steuerung der Öffnung für den Austritt der Laserstrahlen wird über den gleichen Computer (14) mit einem Motor gesteuert.
Externe Lichtsignale können mit wenigstens einem Lichtdetektor empfangen werden und werden zur korrekten Projektion der Laserlinien, zum Beispiel auf ein Messphantom mit Leuchtelementen verwendet. Es ist ein weiterer Bestandteil der Erfindung, dass mindestens eine Kamera (12) in den Raum integriert werden kann und dass die MEMS-Spiegel so gesteuert werden, dass jeder Raumlaser ein Scannen der ihm sichtbaren Patientenoberfläche (14) durchführt und die Kamera 12) die Laserlinienpositionen zu bestimmten Zeitpunkten aufnimmt und so eine 3D Wolke der Patientenoberfläche erstellt wird.
Die Steuerung der Raumlaser und der Kamera wird durch ein Computerprogram (14) durchgeführt. Das Computerprogramm (14) setzt am Ende des Scanvorganges die einzeln erstellten 3D Wolken zu einer einzigen 3D Patientenoberfläche zusammen.
Wie schon am Anfang erwähnt werden in der Strahlentherapie auch Laser-Projektionen zur Patientenmarkierung verwendet. Da der erfindungsgemäße Laserprojektor sehr kompakt im Vergleich zu den handelsüblichen Laserprojektoren ist, eignet er sich für eine einfache Montage auf eine 1D Schiene, welche üblicherweise für die Patientenmarkierung eingesetzt werden (http://www.lap-laser.com/de/medizintechnik/patientenmarkierung/lasersysteme-fuer-virtuelle-simulation/doradoselect-3/, http://www.cyrpa.com/en/products/hit-3). In und werden solche zusammengesetzte Systeme mit mehreren Schieden und montierten Laser-Projektoren gezeigt. Die Systeme nach dem heutigen Stand der Technik erlauben nur eine computerkontrolliertes Verfahren der Laser-Projektoren, alle Justierungen müssen jedoch manuell entweder mit Justierwerkzeugen oder mit der manuellen Betätigung einer Fernbedienung. Dies ist natürlich sehr umständlich. Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung auch die für diesen Zweck verwendeten Laser-Projektoren anwenderfreundlicher zu gestalten.
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

US 20080043237 A1 [0021]
EP 2418001 [0022]
US 20080043237 A [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Virtuelle Simulation in der Strahlentherapie” Th. Frenzel, Shaker Verlag 2006 [0005]
http://www.cyrpa.com/en/products/hit-motorised [0019]
http://www.lap-laser.com/de/medizintechnik/patientenpositionierung/raumlaser/apollo/ [0020]
http://www.cyrpa.com/en/products/hit-motorised [0020]
http://www.lap-laser.com/de/medizintechnik/patientenmarkierung/lasersysteme-fuer-virtuelle-simulation/doradoselect-3/ [0035]
http://www.cyrpa.com/en/products/hit-3 [0035]

Claims

Laser-Projektionssystem mit einer schnellen Ablenkung wenigstens eines Laserstrahls zum Erzeugen von Laserlinien mit unterschiedlichen Wellenlängen (unterschiedlichen Farben), zum Zwecke einer Patientenmarkierung/Patientenpositionierung und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie bestehend aus: • wenigstens einem Steuerungscomputer zur Steuerung einer schnellen Ablenkung wenigstens eines Laserstrahls mit einer steuerbaren Spiegelanordnung, • wenigstens einer computermodulierten Laserquelle, • wenigstens einem Laserstrahl-Kollimator, • wenigstens einem Laserstrahl-Zirkulator (Strahlrundformer) und • wenigstens einem Leserstrahl-Aufweiter • wenigstens einem Laserstrahl-Fokussierer, • wenigstens einem dichroitischem Laserstrahl-Kombinierer, • wenigstens einem Lichtdetektor mit dem die Lichtsignale von wenigstens einem, sich auf einem Messphantom befindlichen Leuchtelementes empfangen und ausgewertet werden kann, • einem Gerätegehäuse mit einer Abschirmung hochenergetischer Röntgenstrahlen, mit einer computergesteuerten Fenster-Öffnung zum Austritt der Laserstrahlen sowie einem Röntgenstrahlendetektor, • einer vertikal, auf einem 2D computergesteuertem Bühne befestigten Montageplatte auf welcher ein Mikroprozessor und elektronische und optische Funktionskomponenten montiert sind, • Mikroprozessor gesteuerten Elektronik Komponenten mit Eingangs- und Ausganssignalen zur Kommunikation mit der auf dem Computer laufenden Softwarepaketen • eines auf dem Computer laufenden integralen Softwarepaketes mit Modulen und Schnittstellen zur Steuerung und Auswertung.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung des Laserstrahls mit einem computergesteuerten 2D MEMS Spiegel stattfindet.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung des Laserstrahls mit zwei 1D MEMS Spiegel stattfindet.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung des Laserstrahls mit zwei galvanometrischen Spiegel stattfindet.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zur definierten Steuerung der Ablenkung der Spiegel hat.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zur Steuerung der 2D Translationsbewegung der Bühne hat.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zur Speicherung und Steuerung der Spiegelpositionen und der Positionen der Bühnen-Antriebe hat, wobei diese Positionen nach Bedarf gezielt wieder abgerufen werden können.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zur Erfassung und Auswertung von Lichtsignalen hat. Diese Lichtsignale stammen von einem Messphantom und werden von den Lichtdetektoren des Laser-Projektionssystems erfasst.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zur Auswertung der Messwerte des Strahlendetektors für Röntgenstrahlen, mit der Eingabemöglichkeit eines Schwellenwertes hat.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul zur Steuerung der Fenster-Öffnung Aufgrund des Schwellenwertes vorhanden ist.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlinien mit unterschiedlichen Farben gleichzeitig projiziert werden können.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlinien mit kombinierten Farben projiziert werden können.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul mit einer Schnittstelle zur automatischen Übernahme der Bestimmungen der Isozentrumsgenauigkeit hat und entsprechend eine XYZ-Bewegungen eines Messphantoms steuert.
Laser-Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zur automatischen Übernahme der Bestimmungen der Isozentrumsgenauigkeit hat und über eine geeignete Schnittstelle eine XYZ-Bewegungen des Behandlungstisches steuert.
Laser-Projektionssystem nach den Ansprüchen 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einer computergesteuerten Schiene verfahrbar ist.
System nach den Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine virtuelle Simulation im CT Raum und ein Markieren von Laserkreuzen auf dem Patienten durchgeführt werden kann.
System nach Ansprüchen 1–7, 15, 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine computergesteuerte Kamera zum Aufnehmen der auf der Körperoberfläche projizierten Laserlinienvorhanden ist.
System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass integrale Softwarepaket ein Modul zur Steuerung der Laserprojektionen und der Kameraaufnahmen vorhanden ist.
System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das integrale Softwarepaket ein Modul zum Laserscannen der Patientenoberfläche enthält.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass gescannte Oberfläche mit einer Referenzoberfläche verglichen wird und daraus ein Verschiebungsvektor für die Positionierung eines Patienten berechnet wird.
System nach Ansprüchen 1–7, 19, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlenfelder entsprechend eines Bestrahlungsplanes auf die Oberfläche eines Patienten projiziert werden können
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte vorgesehene Einsteck-Montageplätze für jeder der darauf befestigten optischen und elektronischen Komponenten hat.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte vorgeformt ist und genau vorgesehene Einsteck-Montageplätze für Laserquelle, Zirkulator, Aufweiter, Fokussierer, Kombinierer und Ablenkspiegel und Elektronik hat.
System nach Anspruch 1 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte aus LTCC-Keramik (Low Temperatur Co-Fired Ceramic) besteht.
System nach Anspruch 1 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte aus PEEK gefertigt ist.
System nach Ansprüchen 1, 22, 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte in einem Spritzgießverfahren hergestellt wird.
System nach den Ansprüchen 1, 22, 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte in einem 3D Druckerverfahren hergestellt wird.
System nach den Ansprüchen 1, 22, 23, 24 und 25 dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte in einem Fräsverfahren hergestellt wird.
System nach den Ansprüchen 1, 22, 23, 24 und 25 dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Laserschneidegerät hergestellt wird.
System nach den Ansprüchen 1, 22, 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte mit den optischen Komponenten und den elektronischen Komponenten in einem thermoisolierten Gehäuse untergebracht ist.
System nach den Ansprüchen 1, 22, 23 und 30 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im inneren des thermoisolierten Raumes konstant gehalten wird.
System nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im inneren des thermoisolierten Raumes mit einer Temperaturdifferenz DeltaT Grad Celsius über der Raumtemperatur liegt.
System nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im inneren des thermoisolierten Raumes mit einer Temperaturdifferenz DeltaT Grad Celsius unter der Raumtemperatur liegt.
System nach Anspruch 30, 31, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoisolierte Gehäuse aus einem thermoisolierenden Nano-Porenmaterial besteht
System nach Anspruch 30, 31, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoisolierte Gehäuse aus einem thermoisolierenden Micro-Porenmaterial besteht.
System nach Anspruch 30, 31, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoisolierende Gehäuse aus einem Polyurethan-Stoff besteht.
System nach Anspruch 30, 31, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoisolierende Gehäuse aus einem Glasfaser-Stoff besteht
System nach Anspruch 30, 31, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoisolierende Gehäuse aus einem Kalziumsilikat besteht
System nach Anspruch 30, 31, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoisolierende Gehäuse aus einem Stoff mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als 0,25 W/mK besteht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtlose Kommunikation zwischen den Laserprojektoren und dem PC-Steuercomputer stattfindet.
System nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation eine WIFI Kommunikation ist.
System nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation eine Bluetooth Kommunikation ist.
System nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation eine ZigBee Kommunikation ist.
System nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation eine IR Kommunikation ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das System eine „Smart Glass” Datenbrille zur Überwachung und Kommunikation integriert ist.
System nach Anspruch 1 und 40 dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikation zwischen dem Steuerrechner und einem mobilen Telefon oder Tablett PC zur Steuerung und Überwachung stattfindet.
System nach den Ansprüchen 1, 40, 46, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronisches „Smart Watch” Handuhrsystem zur Steuerung und Überwachung integriert ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Fensteröffnung und ein zusätzliches Lasermodul mit einer diffraktiven Optik (DOE) vorhanden ist, mit der ein definiertes Muster auf die Patientenoberfläche projiziert und von der computergesteuerten Kamera aufgenommen und daraus die Patientenoberfläche mit der integrierten Software bestimmt wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fensteröffnungen vor den Ablenkspiegel ein F-Theta Linsen Objektiv eingebaut ist.