DE3828639C2

DE3828639C2 - Strahlentherapiegerät

Info

Publication number: DE3828639C2
Application number: DE3828639A
Authority: DE
Inventors: Susumu Nishihara; Kazuhiro Ueda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2008-08-25
Also published as: DE3828639A1; US5039867A; DE3844716C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlentherapiegerät gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Gerät ist aus der DE-AS 11 33 501 entnehm bar. Als Therapiestrahlen kommen beispielsweise Ionen partikelstrahlen (Strahlen ionisierender und ionisierend wirkender Teilchen), z. B. aus schweren Ionen oder Neutronen in Betracht, die zur Bestrahlung bestimm ter Patientenbereiche dienen.

Bei derartigen Therapiegeräten wird das Therapie strahlenbündel, d. h. beispielsweise der mit Hilfe eines Zyklotrons beschleunigte Ionenpartikelstrahl in den Therapieraum geleitet, in welchem der Patient auf einem Therapietisch in Form eines Therapiestuhles oder -bettes, d. h. einer Auflage, fixiert ist. Vor der Bestrahlung muß der Therapietisch exakt ausgerichtet und positioniert werden, so daß der befallene, zu bestrahlende Bereich auf das Therapiestrahlenbündel ausgerichtet ist. Dabei ist anzustreben, diese Einstellung und Positionierung in einfacher Weise und in kurzer Zeit durchzuführen. Ferner muß die Bestrahlungsdosis genau gesteuert und kontrolliert werden. Die Bestrahlungsregion muß exakt definiert sein, so daß das Bestrahlungsfeld mit der Ausdehnung des be fallenen, kranken Bereichs zusammenfällt. Ferner muß die Energie des Strahls gesteuert und kontrolliert werden, um während der Bestrahlung mit variierter Energie eine Reich weite, d. h. eine Bestrahlungstiefe, bis zu der die Strahlen den Körper durchdringen, einzustellen, die mit der Lokali sierung und Ausdehnung des zu bestrahlenden Bereichs über einstimmen.

Aus der US 43 65 341 wird eine Überwachung der Pa tientenpositionierung auf dem Therapietisch dadurch er zielt, daß im eigentlichen Röntgentherapiestrahl Röntgen strahlimpulse durch den Patienten gestrahlt werden, die unterhalb des Patienten von einer Matrix aus Festkörper elektroden erfaßt werden, deren Signale anzeigen, ob der Patient wie gewünscht im Therapiestrahlbündel positio niert ist. Aufgrund der Signale wird eine Anzeige mit Kennungsmarken des Bestrahlungsfeldes, mit dem der Pa tient tatsächlich bestrahlt wird, erstellt. Dann wird an Hand der Anzeige entschieden, ob die Kennungsmarken des Bestrahlungsfeldes in den erforderlichen Patienten bereichen liegen oder außerhalb. Mit diesem Verfahren ist z. B. eine genaue Einstellung des Bestrahlungsbündels auf einen exakt lokalisierten Tumor kaum möglich.

Eine sehr genaue Tumordarstellung und Abstimmung der Isodosen im Patientenkörper zur Ermittlung optimaler Bestrahlungsparameter ist z. B. aus der DE-OS 23 00 887 entnehmbar. Hierzu werden Schichtaufnahmen verwendet. Ein Rechner ermittelt aus den Körperkonturen des Patienten und den Gewebeabschnittsschichten die räumliche Lage der Isodosen. Über einen Scan-Converter werden diese Isodosen auf einen Bildschirm gegeben, dem auch das mit einer Kamera aufgenommene Schichtbild zugeführt wird. Aus der Überlagerung bei der Darstellung können die Bestrahlungs parameter für eine optimale Isodosenlage ermittelt werden.

In der DE-AS 11 33 501 wird zur Patientenpositionie rung zunächst ein nicht näher definiertes Durchleuchtungs bild angefertigt, mit dem die Lage eines Tumors festge stellt wird. Hierbei wird offenbar vorausgesetzt, daß der Leitstrahl des für das Durchleuchtungsbild benutzten Röntgengeräts durch einen geeigneten zentralen Bereich des Tumors hindurchtritt. Um weitere Durchleuchtungen des Patienten am späteren Bestrahlungsort zu vermeiden (und um so die Strahlenbelastung für den behandelnden Radio logen herabzusetzen), werden Ein- und Austrittsstelle dieses Leitstrahles am Patienten mittels zweier nicht näher beschriebener, dort fixierter Strahlungsempfänger gekennzeichnet. Die Strahlungsempfänger zeigen an, ob der Leitstrahl (Zentralstrahl) des Bestrahlungsgeräts sie trifft oder nicht. Die Größe einer Abweichung der Lage des Bestrahlungsgeräteleitstrahls von der Verbindungs linie der Strahlungsempfänger ist mit Hilfe dieser nicht bestimmbar. Durch direkte oder ferngesteuerte Bewegung des Therapietischs wird der Patient einfach so lange hin- und hergeschoben, bis beide Strahlungsempfänger ein Signal abgeben. Bewegt sich der Patient und ist dies nicht mehr der Fall, so wird dies angezeigt. Da jedoch das Aus maß der Bewegung nicht erfaßbar ist, muß wieder so lange verrückt werden, bis die gewünschte Stellung wiederherge stellt ist.

Ein Steuersignal für eine schnelle automatische Bewegung des Therapietisches ist aus den Strahlungs empfängersignalen weder meßtechnisch noch rechnerisch ableitbar. Eine Fernsteuerung muß stattdessen ihren Bewegungsablauf selbständig festlegen, wenn eine Dejustie rung angezeigt wird. Es ist zwar ausgeführt, daß durch die Anbringung weiterer Strahlungsempfänger gegebenenfalls die Richtung einer Verschiebung ermittelbar ist und angezeigt werden kann, jedoch setzt dies voraus, daß die Abweichung gerade ein solches Ausmaß aufweist, daß auch tatsächlich einer dieser weiteren Empfänger vom Leitstrahl getroffen wird. Eine genaue Erfassung der Abweichung wäre nur mög lich, wenn die gesamte Oberfläche des Patienten um den Tumorbereich herum mit äußerst kleinen, jedoch unter scheidbaren Empfängern, bestückt würde, die unabhängig voneinander auszuwerten wären.

Die Genauigkeit, mit der auf das Zentrum des Tumors eingestellt werden kann, hängt bei diesem Gerät in jedem Fall von der Empfangsfläche der Empfänger ab. Dies gilt bereits für die Positionierung des Empfängers im Leit strahl des Durchleuchtungsgeräts, jedoch auch für die spätere Positionierung des Patienten. Ferner ist folgendes zu beachten. Wird der Patient beispielsweise etwas ge dreht, so daß zwar die beiden Empfänger ein Signal anzei gen, so ist jedoch die naturgemäß asymmetrische Lage des Tumors bezüglich des Theraphiestrahls verschoben. Dasselbe gilt auch für die genaue Höhenpositionierung des Therapie tisches, die in diesem Gerät gar nicht möglich ist, je doch aufgrund einer mittlerweise sehr genauen Tumorlage- und Tumorprofilbestimmung und darauf abstimmbaren Bestrah lungsfeldform und -größe anzustreben ist.

Selbst wenn man die zeitgemäßen Röntgen-Strahl abbildungsverfahren und Bildauswertungen (IEE Proceedings Band 134, Nr. 2, Februar 1987, Seiten 107-114 und IEE Proceedings Band 134, Nr. 2, Februar 1987, Seiten 115-125) in Betracht zieht und mit dem obigen Gerät kombiniert, so könnte lediglich die Lage des Tumors in der Schichtaufnah me genauer lokalisiert werden. Gegebenenfalls könnten die Strahlungsempfänger exakter positioniert werden. Ferner bestünde die Schwierigkeit, daß bei einer CT-Aufnahme an sich keine zentrale Leitstrahlachse definiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahlentherapiegerät anzugeben, das eine exakte und schnelle Positionierung des Patienten bezüglich des Therapiestrahlenbündels gewährleistet, so daß der zu bestrahlende Bereich vom entsprechend geformten Thera piebündel möglichst genau getroffen wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patent anspruchs 1 gelöst.

Danach wird erfindungsgemäß statt der Strahlungs empfänger ohne jede Markierung am Patienten eine gespei cherte Aufnahme verwendet, und im Bestrahlungsgerät wird ein weiteres Bild aufgenommen, das ebenfalls einen zu bestrahlenden Bereich anzeigt. Beide Bilder werden dar gestellt. Eine Eingabevorrichtung gibt in beiden Bildern identifizierbare charakteristische Stellen in eine Rechen vorrichtung ein, auf deren Grundlage die genaue Bewegung des Therapietischs berechenbar ist.

Obwohl keinerlei Markierungen am Patienten nötig sind, ist so eine exakte Positionierung möglich. Es reicht aus, bei der Positionierung im Therapiegerät ein normales Röntgenbild anzufertigen, das zwar den Therapie strahl, jedoch nicht den Tumor anzeigt. Die Positions information für die charakteristischen Stellen wird auf in beiden Aufnahmen bzw. Bildern lokalisierbaren Positionen (z. B. Knochen) gelegt. Die Rechenvorrichtung, der sowohl die Bilddaten beider dargestellter Bilder als auch die Positionsinformation zugeführt werden, kann so die genaue Lage des Tumors und des Therapiestrahls bezüglich der übereinstimmenden charakteristischen Stellen bestimmen. Auf diese Weise können eine nötige Drehung und Höhen verstellung des Therapietisches berechnet werden, die der z. B. aus einem vorzugsweise aufgenommenen CT-Bild bekann ten genauen Lage des Tumors gerecht werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dabei gewährleistet die in Anspruch 4 gekennzeichnete Bewegungseinrichtung eine schnelle und zuverlässige Bewe gung des Patienten von einer Bildaufnahmevorrichtung zur anderen im Therapiergerät.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Strahlentherapie geräts,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die den Ablauf der Funktionsschritte des Therapiegeräts nach Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 das Bezugsbild auf der X-Y Ebene (A) und das entsprechende Röntgen-Strahl-TV-Bild (B),

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erklä rung der Beziehung zwischen den Koordinatenwerten und den wahren Koordinatenwerten in der X-Y Ebene,

Fig. 5 das Bezugsbild auf der Z-X Ebene (A) und das entsprechende Röntgen-Strahl-TV-Bild (B), und

Fig. 6 die Seitenansicht eines Therapie-Diagnose systems, das ein Therapie/Diagnosebett sowie ein erfin dungsgemäßes Strahlentherapiegerät einschließt.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Strahlentherapiegeräts. Wie dargestellt, umfaßt es eine Bestrahlungsvorrichtung mit einer vertikalen Bestrahlungs einheit 6, einem Bereichsverschieber oder einer Reichweite verstellvorrichtung 7, einem Dosismonitor oder einer Dosis meßeinrichtung 8 und einem Kollimator 9, wobei diese Ele mente in Richtung auf den Boden in dieser Reihenfolge ent lang einer Strahlachse ausgerichtet angeordnet sind, die senkrecht zur Bodenfläche verläuft. Die Reichweitever stellvorrichtung 7 ist innerhalb der vertikalen Bestrah lungseinheit 6 vorgesehen. Das dargestellte Therapiegerät weist darüber hinaus eine erste Bildaufnahmevorrichtung auf, die eine Röntgen-Strahl-CT-(Computer-Tomographie-)Einheit enthält, die über eine Kommunikations- oder Datenübertra gungsvorrichtung 29, einen Datenbus 28 und eine weitere Datenübertragungsvorrichtung 27 mit einem Rechner oder Computer 19 verbunden ist. Das dargestellte Beispiel für ein Therapiegerät weist ferner eine zweite Bildaufnahme vorrichtung auf, die eine Röntgen-Strahlröhre 2, eine Röntgen-Strahl röhrensteuereinheit 12, einen Bildverstärker 13, eine op tische Anordnung 14, eine Auto-Iris 15, eine Fernsehkamera 16 und eine Kamerasteuereinheit 17 umfaßt. Diese zuletzt genannten Elemente, ausgenommen die Röntgen-Strahlsteuereinheit 12, die mit der Röntgen-Strahlröhre 2 verbunden ist, und die an die Fernsehkamera 16 angeschlossene Kamersteuereinheit 17 sind entlang der Strahlachse 1 in Richtung auf den Boden in der genannten Reihenfolge ausgerichtet angeordnet. Die Röntgen- Strahlröhre 2 ist zwischen dem Dosimeter 8 und dem Kollimator 9 angeordnet, und der Kollimator 9 ist zwischen der Röntgenröhre 2 und dem Bildverstärker angeordnet. Ferner ist ein Analog/Digital-Konverter 18 mit der Kamerasteuereinheit 17 verbunden. Der Rechner 19 ist mit dem Analog/Digital-Konverter 18 verbunden. Eine Bezugsbilddisplayeinheit 20 und eine Bildaufnahmedisplayeinheit 21 sind mit dem Rechner 19 verbunden. Ferner sind mit dem Rechner 19 eine Charakter-Displayeinheit 22, ein Tastaturfeld 23 und ein Bedienungspult oder eine Bedienungskonsole 24 verbunden. Darüber hinaus ist eine sogenannte Eingabe-Tafel oder ein Tablett 25 mit dem Rechner 19 verbunden, das als Eingabeeinrichtung dient. Eine Bilddatei 26 ist auch mit dem Rechner 19 verbunden.

Während der Positionierung und Einstellung und während der Therapie liegt ein Patient 3 in Rückenlage (mit dem Kopf nach oben gerichtet auf seinem Rücken) auf einem Therapietisch 4, welcher zwischen dem Kollimator 9 und dem Bildverstärker 13 angeordnet wird. Der Therapietisch ist mit einer darin eingebauten Antriebseinheit versehen. Ferner ist der Therapietisch 14 auch an den Computer 19 angeschlossen.

Im folgenden wird das oben beschriebene Therapiegerät anhand Fig. 2 erläutert, welche den Betriebsablauf des Therapiegeräts veranschaulicht. Dabei zeigen die Figurabschnitte (A) bis (D) auf der linken Seite der Fig. 2 die einzelnen Betriebsschritte während der Therapieplanung. Die Figurabschnitte (E) bis (H) auf der rechten Seite zeigen die Schritte während der Einstellung.

Während der Untersuchung werden Röntgen-Strahl-CT-Bilder oder einfach kurz CT-Bilder, die die Lage des zu behandelnden kranken Bereichs des Patienten zeigen und mit Hilfe einer Röntgen-Strahl-CT-Einheit 11 aufgenommen worden sind, über die Datenübertragungsvorrichtung 29, den Datenbus 28, die Datenübertragungsvorrichtung 27 und den Rechner 19 zur Bilddatei 26 übertragen und dort gespeichert. Alternativ hierzu können die CT-Bilder auf einem Magnetband, einer Floppy-Disk oder ähnlichen Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet werden und dann in der Bilddatei 26 gespeichert werden.

Während der Therapieplanung werden die in der Bilddatei 26 gespeicherten CT Bilder (schematisch bei (A) in Fig. 2 dargestellt), wie bei (B) angedeutet, in ein Mitten- oder Zentralprojektionsbild umgesetzt, von dem bei (D) in Fig. 2 ein Beispiel angedeutet ist. Ein Zentralprojektionsbild ist ein Bild, das auf einer Ebene entworfen wird, wenn der Patient mit einem von einem Punkt (der Röntgenröhre) ausgestrahlten Röntgen-Strahl projiziert wird, wie bei (C) in Fig. 1 angedeutet. Das Zentralprojektionsbild wird jeweils als Bezugsbild auf der Bezugsbilddisplayeinheit 20 dargestellt. Unter Verwendung des Tabletts 25 werden drei Kennungsmarkierungen oder kurz Kennmarken Mi (i=1, 2, 3) den jeweiligen Bezugsbildern an Stellen bestimmter charakteristischer Bereiche, wie beispielsweise Knochen, hinzugefügt, die auf einem durch Röntgen- Strahl-Abbildung gewonnenen Bild indentifizierbar sind. Die Kennungsmarkierungen Mi werden zur Indexierung während der Positionierung verwendet. An dieser Stelle sollte darauf hingewiesen werden, daß der erkrankte zu behandelnde Bereich auf einem durch Röntgen-Strahlprojektion gewonnenen Bild nicht identifiziert werden kann. Der Rechner 19 berechnet die Entfernungen zwischen dem kranken Bereich K (der durch die Schraffur angedeutet ist) und den Kennungsmarkierungen Mi. Es können je nach gewünschter oder erforderlicher Genauigkeit der Positionierung auch mehr als drei Markierungen Mi verwendet werden.

Bei der Einstellung (E) wird der Patient 3 auf dem Therapietisch 4 mit einer Röntgen-Strahlung von der Röntgenröhre 2 bestrahlt, deren Spannung von der Röntgen-Strahlsteuereinheit 12 gesteuert bzw. geregelt wird. Die Röntgenaufnahmen des Patienten 3, bei denen die Strahlachse 1 identifiziert werden kann, werden durch den Bildverstärker 13 in optische Bilder umgesetzt. Diese optischen Bilder oder Abbildungen werden daraufhin der optischen Anordnung 14 zugeführt, durch die Auto-Iris 15 geführt, die automatisch die Iris der Fernsehkamera 16 steuert und von der Fernsehkamera 16 aufgenommen, wobei sie in elektrische analoge Signale umgesetzt werden. Die analogen Signale werden mit dem Analog/Digital-Konverter 18 in digitale Signale umgesetzt, die daraufhin dem Rechner 19 zugeführt werden. Der Rechner 19 dient zur Ausführung einer Signalverarbeitung. Die Signalverarbeitung oder Signalaufbereitung schließt die Korrektur oder Kompensation des Peripheriefehlers (oder des Kissenverzeichnungsfehlers, d. h. einer kissenförmigen Aberation) ein. Nach der Signalverarbeitung oder Signalaufbereitung werden die optischen Bilder oder Abbildungen auf der Bildaufnahmedisplayeinheit 21 dargestellt. Kennungsmarkierungen Ni (i=1, 2, 3) werden über die Eingabe mit dem Tablett 25 auf dem Röntgen-Strahl-TV- Bild angebracht. Der Rechner 19 berechnet die Distanzen zwischen dem Zentrum oder der Mitte O der Strahlachse 1 und den Kennungsmarkierungen Ni sowie die Distanzen zwischen dem kranken Bereich K und dem Zentraum O der Strahlachse 1. Das heißt, es wird, wie bei (H) in Fig. 2 angedeutet, die Distanz, um die der Therapietisch 4 bewegt werden muß, so daß der kranke Bereich K mit dem Zentrum O der Strahlachse 1 zusammenfällt, berechnet. Darüber hinaus werden mittels des Bezugsbildes und des Röntgen-Strahl-TV-Bildes die Form, Dosis und Energie des Strahls des ionisierten Teilchenstrahls berechnet. Ferner werden Steuersignale, die die Bewegungsdistanz anzeigen, dem Therapietisch 4 zugeführt, der hierdurch derart bewegt wird, daß der Partikelstrahl exakt auf den kranken Bereich K gestrahlt wird.

Während der tatsächlichen Therapie sind die Form und Tiefe des kranken Bereichs K und die Absorptionscharakteristik (Absorptionsdosis) des bestrahlenden, Ionenpartikelstrahls die Parameter der Krebstherapie. Auf der Grundlage dieser Parameter wird der Ionenpartikelstrahl mit Hilfe des Kollimators 9, der Reichweiteverstelleinheit 7 und des Dosimeters 8 gesteuert und auf den kranken Bereich K gestrahlt. Genauer gesagt, wird der Ionenpartikelstrahl so umgeformt, daß er eine mit der Form des kranken Bereichs K übereinstimmende Form aufweist, und die Energie des Strahls wird durch den Hindurchtritt durch ein Material mit verteilter (variierter) Energieabsorption der Reichweiteverstellvorrichtung 7 variiert, so daß die Reichweite entsprechend geändert wird. Die Bestrahlungsdosis des ionisierten Partikelstrahls wird mit Hilfe des Dosimeters 8 überwacht. Während dieser Arbeit wird die Röntgenröhre 2 entfernt oder zurückgezogen, so da sie nicht störend in den Korpuskular- oder Partikelstrahl eingreift.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3, 4 und 5 ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Fig. 3 zeigt das Bezugsbild in der X-Y-Ebene in (A) und das entsprechende Röntgen strahl-TV-Bild in (B). Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Koordinatenwerten und den wahren Korrdinatenwerten auf der X-Y-Ebene. Die Fig. 5 zeigt das Bezugsbild in der Z-X-Ebene in (A) und das entsprechende Röntgen-Strahl-TV-Bild in (B).

Das Verfahren zum Positionieren unter Verwendung des Röntgen-Strahl-TV-Bildes ergibt sich wie folgt:

(1a) Wie in Fig. 3 (A) gezeigt ist, wird das Bezugsbild auf der Bezugsbilddisplayeinheit 20 dargestellt. Der schraffierte kranke Bereich K, die Mitte oder das Zentrum A des kranken Bereichs K, die Kennungsmarkierungen Mi und die Entfernungen Ri (i=1, 2, 3) vom Zentrum A des kranken Bereichs K zu den Kennungsmarkierungen Mi sind jeweils angezeigt.

(1b) Wie in Fig. 3 (B) gezeigt ist, wird nach Korrektur der Peripherieverzeichnung des digitalisierten Röntgen-Strahl- Bildes das Röntgen-Strahl-Bild des Patienten 3 erstellt und auf der Bildaufnahmedisplayeinheit 21 dargestellt. Dieses Röntgen-Strahl-TV-Bild enthält das Profil von Knochen oder ähnlichen abbildbaren Teilen (jedoch ist das Profil des kranken Bereichs K in diesem TV-Bild nicht sichtbar), ferner sind im Bild das Zentrum O der Strahlachse 1 (d. h. das Zentrum des TV-Bildes) und die X- und Y-Achsen enthalten. Das Zentrum O der Strahlachse 1 des Röntgen-Strahl-Bildes ist auf eine Position gelegt, die dem kranken Bereich K im Bezugsbild entspricht.

(1c) Wie in Fig. 3 (B) gezeigt ist, werden Kennungsmarkierungen Ni auf dem Röntgen-Strahl-TV-Bild unter Verwendung des Tabletts 25 an Positionen angebracht, die den Kennungsmarkierungen Mi auf dem in Fig. (A) gezeigten Bezugsbild entsprechen. Außer den erwähnten Bildelementen ist in Fig. 3 (B) der kranke Bereich schraffiert angedeutet, und es sind das geschätzte Zentrum B des kranken Bereichs und die Kennungsmarkierungen Ni ebenfalls angezeigt.

(1d) Die Bewegungsdistanz des Therapietisches 4 in Richtung parallel zur X-Y-Ebene wird berechnet. Wie in Fig. 3 (B) gezeigt ist, wird die Bewegungsdistanz mit Hilfe eines Vektors→OB dargestellt (allgemein wird im folgenden ein Vektor von einer Koordiante P zu einer Koordinate Q mit →PQ wiedergegeben).

→AMi = Ri (1)

→BNi = - →OB + →ONi (2)

aus Gleichung (2) ergibt sich

→OB = →ONi - →BNi (3)

da

→BNi = →AMi = Ri

→OB = →ONi - Ri.

Die Werte von →ONi beginnen bei der in Fig. 3 (B) gezeigten Koordinate, d. h. dem Koordinatensystem dieser Figur.

(1e) Der Rotationswinkel (Rotationsfehler) um die Z-Achse des Therapietisches 4 wird berechnet. Über die in Fig. 3 gezeigten Bildelemente hinaus werden im Bezugsbild das wahre Zentrum At des kranken Bereichs und die wahre Kennungsmarkierung Mt3 im Bezugsbild angezeigt sowie das wahre abgeschätzte oder geschätzte Zentrum Bt des kranken Bereichs und die wahre Kennungsmarkierung Nt3 im Röntgen-Strahl- Bezugsbild angezeigt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Darüber hinaus werden die Höhen H, H₁ und H₂ der Röntgenröhre 2, das wahre Zentrum des kranken Bereichs At (das wahre abgeschätzte Zentrum des kranken Bereichs Bt) und die wahre Kennungsmarkierung Mt3 (wahre Kennungsmarkierung Nt3) bezüglich der Bildaufnahmeebene des Patienten 3 ebenfalls angezeigt.

Zunächst wird das wahre Zentrum Bt des kranken Bereichs, das dem abgeschätzten Zentrum des kranken Bereichs B entspricht, berechnet. Insbesondere werden die wahren Distanzen oder Abstände Rti (i=1, 2, 3) von den wahren Kennungsmarkierungen Nti (i=1, 2, 3) zum wahren Zentrum Bt des kranken Bereichs berechnet.

Beispielsweise gilt, wie in Fig. 4 angezeigt ist:

(→ON 3 - →ONt 3)/→ON 3 = H₁/H , (4)

(→OB - →OBt)/→OB = H₃/H . (5)

Aus den Gleichungen (4) und (5) wird der Rotationswinkel R des kranken Bereichs durch Mittelung der Winkeldifferenzen zwischen den →AtMti (i=1, 2, 3) und →BtNti berechnet.

(1f) Der Therapietisch 4 wird um →OB in der X- und Y-Achsenrichtung bewegt und um R um die Z-Achse gedreht. Auf diese Weise ist die Positionierung durchgeführt.

Im Arbeitsbetrieb wird die Bewegungsdistanz →OB auf der Character-Displayeinheit 22 dargestellt, und auf Grundlage der dargestellten Information wird der Therapietisch 4 durch Betätigung einer Bedienungsperson (einem vorgeschriebenen technischen Experten) bewegt.

Die Positionierung auf der Z-X-Ebene und/oder Y-Z- Ebene kann in ähnlicher Weise wie dem beschriebenen Verfahren erfolgen, wenn dies erforderlich ist.

(1g) Wie in der Fig. 5 (A) sowie in der Fig. 5 (B) jeweils gezeigt ist, werden im Röntgen-Strahl-TV-Bild Kennungsmarkierungen Ni an Positionen angebracht, die den Kennungsmarkierungen Mi im Bezugsbild entsprechen, und es wird die Distanz →OB der erforderlichen Bewegung in der Z-Achse berechnet.

(1h) Der Therapietisch 4 wird über die Bewegungsdistanz →OB in die Z-Richtung (in Richtung nach oben und unten) bewegt, und auf diese Weise wird die Positionierung erreicht.

Unter Durchführen der obigen Verfahrensschritte ist die Positionierung unter Verwendung des Röntgen-Strahl-TV-Bildes abgeschlossen. Wenn eine sehr genaue Einstellung erforderlich, können die Schritte (1a) bis (1h) wiederholt werden. Die endgültige Bestätigung der Justierung wird von einem Arzt vorgenommen.

Ein für die Verwendung mit dem Partikelstrahltherapiegerät geeignetes Therapiebett wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 6 näher erläutert. Die Bezugszahl 902 bezeichnet ein Partikelstrahlentherapiegerät und 905 eine Schichtbildaufnahmevorrichtung oder eine kernmagnetische Resonanz- Schichtbildaufnahmevorrichtung (NMR). 907 bezeichnet ein Therapie/Diagnosebett oder -gestell, auf das ein Patient 903 gelegt wird. Das Therapiebett oder -gestell 907 weist nichtdargestellte Rollen auf, die entlang Schienen 908 laufen, d. h. hierüber geführt sind, und ist bewegbar zwischen einer ersten Position, bei der der Patient 903 auf dem Bett 907 einer Diagnose unter Verwendung der Schichtbildaufnahmevorrichtung 905 unterworfen wird, und einer zweiten Position, bei der der Patient 903 auf dem Bett 907 der Therapie unter Verwendung des Partikelstrahlentherapiegerätes 902 unterzogen wird.

Das Therapie/Diagnosebett 907 weist eine obere Auflageplatte 909 auf, auf der der Patient liegend positioniert wird. Diese Auflageplatte 909 ist derart befestigt, daß sie in der horizontalen Ebene bewegbar und rotierbar ist und nach oben und unten bewegbar ist. Daher sind die Bildaufnahme unter Verwendung des Schichtbildaufnahmegeräts 905 und die Bestrahlung unter Verwendung des Partikelstrahltherapiegeräts 902 beide möglich.

Die obere Auflageplatte 909 kann so ausgebildet sein, daß sie ebenfalls geneigt oder gekippt werden kann.

Ist die Schichtbildaufnahmevorrichtung eine Röntgen-Strahl schichtbildaufnahmevorrichtung, ist die obere Auflageplatte oder -fläche 909 vorzugsweise aus einem Material hoher Röntgen-Strahl-Transparenz oder Durchlässigkeit, wie beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Ist die Schichtbildaufnahmevorrichtung hingegen ein NMR-Gerät, d. h. eine kernmagnetische Resonanz-Schichtbildaufnahmevorrichtung, so ist die Auflage vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material herzustellen.

Vor der Diagnose und Therapie wird der Patient auf den Therapie/Diagnosetisch (bzw. -bett) 907 gelegt und positioniert, so daß er eine vorbestimmte Haltung einnimmt. Das Bett wird daraufhin zur Schichtbildaufnahmevorrichtung 905 bewegt, wo das Bett 907 derart eingestellt und justiert wird, daß die Position des Patienten für die Aufnahme optimal ist. Unter Verwendung der Schichtbildaufnahmevorrichtung 905 wird die Lokalisierung, Form und so weiter des befallenen, zu bestrahlenden Bereichs erfaßt. Nachdem die Schichtbildaufnahme abgeschlossen ist, wird der Tisch 907 entlang der Schiene 908 zum Partikelstrahlentherapiegerät 902 bewegt, und das Bett 907 wird derart bewegt und eingestellt, daß der Patient optimal für die Radiotherapie unter Verwendung eines Partikelstrahls, wie beispielsweise eines Elektronenstrahls, Protonenstrahls, Neutronenstrahls, Strahls schwerer Ionen oder anderer ionisierter Teilchen- Strahlen, positioniert ist.

Da das Bett bewegbar ist, braucht der Patient sich selbst nicht zu bewegen. Insbesondere werden sich auch innere Organe zwischen der Schichtbildaufnahme und der Therapie nicht verschieben.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Schichtbildaufnahmevorrichtung eine Röntgen-Schichtbildaufnahmevorrichtung. Jedoch können auch andere Vorrichtungen, wie zum Beispiel NMR-Schichtbildaufnahmevorrichtungen, Positronenschichtbildaufnahmevorrichtungen, verwendet werden.

Wird das oben beschriebene Bett verwendet, ist es nicht notwendig, den Patienten von einem Bett oder einer Auflage für die Schichtbildaufnahme zu einem weiteren Bett oder einer weiteren Auflage für die Partikelstrahlentherapie zu bewegen oder zu transportieren. So kann der zu bestrahlende, befallene Bereich, wie er von der Schichtbildaufnahmevorrichtung erfaßt worden ist, leicht auf den Partikelstrahl für die Bestrahlung ausgerichtet werden.

Claims

1. Strahlentherapiegerät, aufweisend
eine Bestrahlungseinrichtung (6) zum Aussenden eines Therapiestrahlenbündels;
einen Therapietisch (4), auf dem ein Patient (3) positioniert wird;
eine erste Bildaufnahmevorrichtung (11) zum Aufnehmen eines Bildes von zumindest einem Teil des Patienten, das die Position eines kranken, zu bestrahlenden Bereichs (K) anzeigt;
Einrichtungen zum Anzeigen der Lage des Therapie strahlenbündels in bezug auf die Lage des erkrankten Bereiches beim Positionieren des Patienten unter Bezugnahme auf die zuvor aufgenommene Lage dieses Bereichs im Patienten; und
Einrichtungen, die den Patienten in Abhängigkeit von dieser Anzeige relativ zum Therapiestrahlenbündel bewegen, bis dessen Lage mit der des erkrankten Bereichs im Pa tienten zusammenfällt;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen zum Anzeigen der Lage des Therapie strahlenbündels in bezug auf die Lage des erkrankten Bereichs (K) aufweisen:
eine erste Darstellungsvorrichtung (20) zum Darstellen eines ersten Bildes, das mit der ersten Bildaufnahmevorrichtung (11) aufgenommen worden ist, während der Positionierung des Patienten im Therapiegerät;
eine zweite Bildaufnahmevorrichtung (2, 12, 13, 14, 15), bestehend aus einer Röntgen-Strahlröhre mit Bildverstärker zum Aufnehmen eines Bildes von zumindest einem Teil des Patienten, das die Position des Therapiestrahls anzeigt;
eine zweite Dartellungsvorrichtung (16, 17) zum Dar stellen eines zweiten Bildes, das mit der zweiten Bildauf nahmevorrichtung aufgenommen worden ist, während das erste Bild ebenfalls dargestellt wird;
eine Eingabevorrichtung (25) zur Eingabe der Posi tionen charakteristischer Stellen (M_i, N_i), die im ersten und zweiten Bild identifizierbar sind;
eine Rechenvorrichtung (19), die auf der Grundlage der ihr zugeführten Daten des ersten Bildes und zweiten Bildes mit den jeweils hinzugefügten Positionen der charakteristischen Stellen die Bewegungsdistanz des Therapietisches berechnet, die nötig ist, damit das Therapiestrahlenbündel auf den kranken Bereich des Pa tienten gestrahlt wird, und die diese Distanz anzeigt, so daß der Patient mit dem Therapietisch relativ zum Therapiestrahlenbündel auf der Grundlage der berechneten Distanz bewegt werden kann.

2. Strahlentherapiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rechenvorrichtung (19) an Hand der Daten des ersten Bildes, das zumindest einen Teil des Patienten einschließt und die Position des kranken Bereiches (K) anzeigt, sowie die Positionsinformationen (M_i) enthält, erste Distanzen (Pfeile AM_i) von durch die Positionsinformationen ange zeigten ersten vorbestimmten Positionen außerhalb des kranken, zu bestrahlenden Bereichs zu diesem bestimmt,
daß die Rechenvorrichtung (19) an Hand der Daten des zwei ten Bildes, das zumindest einen Teil des Patienten ein schließt und die Position des Therapiestrahlenbündels an zeigt sowie die Positionsinformationen (N_i) enthält, zweite Distanzen (Pfeile ON_i) von durch die Positions informationen angezeigten zweiten Positionen, die den ersten vorbestimmten Positionen entsprechen, zur Position des Therapiestrahlenbündels berechnet; und
daß die Rechenvorrichtung die Bewegungsdistanz (Pfeil OB) des Therapietisches auf der Grundlage der ersten und zweiten Distanzen berechnet.

3. Strahlentherapiegerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bildaufnahmevorrichtung (11) ein Röntgen strahl-Computertomograph ist.

4. Strahlentherapiergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungseinrichtung mit einer Schiene (908) vorgesehen ist, entlang derer der auf einem Bett fixierte Patient zwischen der ersten Bildaufnahmevorrichtung (11) und der zweiten Bildaufnahmevorrichtung im Therapiegerät bewegt wird.