DE69825454T2

DE69825454T2 - Anordnung mit referenzmitteln zur ausrichtung des strahles bei radiotherapie

Info

Publication number: DE69825454T2
Application number: DE69825454T
Authority: DE
Inventors: Anders Widmark; Per-Olov Löfroth; Per Bergström
Original assignee: Beampoint AB
Current assignee: Beampoint AB
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: CA2283317C; DE69825454D1; EP1009486B1; SE9700984L; ATE272426T1; AU6431698A; SE511291C2; ES2231967T3; SE9700984D0; US6487438B1; WO1998041282A1; DK1009486T3; EP1009486A1; CA2283317A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer Referenzeinrichtung zum genauen Richten eines Strahlungsstrahls für eine Behandlung eines inneren Krebstumors.
Eine ähnliche Anordnung ist in der Druckschrift US-A-5 211 164 offenbart.
Während der letzten 40 Jahre ist eine Strahlungstherapie von lokalisiertem Prostatakrebs als eines von einer Anzahl an Behandlungsverfahren angewendet worden. Die Strahlungshöhen, die für die Behandlung als geeignet erachtet werden, fallen in den Intervall von 65–70 Gy. Jedoch ist das Auftreten von lebensfähigen Krebszellen selbst nach einer derartigen Behandlungshöhe nachgewiesen worden. Eine Möglichkeit für einen Umgang mit diesen verbleibenden Zellen ist das Erhöhen des Behandlungsniveaus, das als Erhöhen der Dosis bekannt ist, anfänglich auf den Intervall von 76 bis 80 Gy und mehr.
Aufgrund eines Mangels an Genauigkeit von gegenwärtigen Verfahren bringt eine Strahlungsbehandlung auch ein erhöhtes Risiko dahingehend mit sich, dass benachbart zu dem Tumor befindliche Organe beeinflusst werden. In dem Bereich um die Prostata herum bedeutet dies hauptsächlich ein erhöhtes Risiko im Hinblick auf Nebeneffekte, die als eine Beschädigung des Rektum und der Harnblase erachtet werden, da sich diese normaler Weise im Strahlungsfeld befinden. Das Risiko an einer Beschädigung wird bei hohen Strahlungsdosen besonders betont.
Die Vorbereitungen für die Strahlungsbehandlung von Prostatakrebs können kurz in der folgenden Weise beschrieben werden. Der Patient erfährt eine Computertomographie, um die Geometrie und den Ort der Prostata zu bestimmen. Die Position der Prostata wird durch Markierungen auf der Haut des Patienten dargelegt. Diese Markierungen bilden dann die Richtungspunkte für die bei der Behandlung verwendeten Strahlen.
Selbst wenn die Geometrie der Prostata bekannt ist, können Probleme während der Strahlungsbehandlung auftreten, da die Position der Prostata nicht in Bezug auf das Becken und aus diesem Grund gegenüber der Haut, bei der die Markierungen aufgebracht worden sind, konstant ist. Das subkutane Fett des Patienten verursacht, dass die Markierungen in Bezug auf das Becken verschoben werden können, und verschiedene Muskelkontraktionen wie beispielsweise jene in dem Bereich um die Prostata herum können die Prostata bis zu einem Zentimeter in Bezug auf das Becken versetzen. Darüber hinaus kann eine Änderung bei dem Inhalt des Darms und der Blase die Position der Prostata beeinflussen. In der Summe hat dies die Wirkung, dass das Strahlungsfeld einen Spielraum bzw. Rand von 1,5 bis 2 cm um die vorbestimmte Position der Prostata herum haben muss, was bedeutet, dass das Rektum und die Blase der Strahlung ausgesetzt sein können, womit die Möglichkeit eingeschränkt wird, dass sehr hohe Strahlungsdosen geliefert werden.
Eine Referenzvorrichtung, die in den Körper des Patienten für eine Verwendung bei Strahlungsdiagnoseprozeduren oder bei einer Strahlungstherapie einzuführen ist, ist in der Druckschrift US-A-5 520 646 beschrieben.
Selbst obwohl das Problem anfänglich in Verbindung mit der Behandlung von Prostatakrebs beschrieben ist, sollte betont werden, dass viele Aspekte des Problems der Behandlung von Krebstumoren in anderen Organen gemeint sind, was der Grund ist, weshalb die vorliegende Erfindung auch Anwendungen in diesen Bereichen hat. Dies gilt insbesondere für Tumore der Cervix, der Harnblase, des Magens, des Darmtraktes, der Pankreas, des Mundes, des Halses und dergleichen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen weitere Anwendungen innerhalb einer allgemeinen inneren Strahlungsbehandlung von Krebs, wie dies nachstehend klar dargelegt ist.
Während einer Strahlungstherapie wird ein Behandlungsstrahl von einer Anlage ausgegeben, die für die Behandlung verwendet wird. In Abhängigkeit von der Form des zu behandelnden Objektes wird ein Querschnitt des Behandlungsstrahls so gewählt, dass die Behandlung auf einen spezifischen Behandlungsbereich beschränkt ist. Wenn der Behandlungsbereich auf eine Größe verkleinert werden soll, die ungefähr der Größe des zu behandelnden Objektes nahe ist, ist es von großer Bedeutung, dass der Strahl auf sein Ziel, den Tumor, mit großer Genauigkeit trifft.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein genaues Richten oder Zielen der Richtung eines Behandlungsstrahls während der Strahlungsbehandlung von inneren Krebstumoren so zu erreichen, dass die Ränder des Behandlungsstrahles verkleinert werden können, wodurch der Effekt auf benachbarte Organe und Gewebe minimal gestaltet wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung und eine Referenzvorrichtung gelöst, die vorstehend zunächst erwähnt sind und die die Merkmale haben, die aus den kennzeichnenden Teilen des beigefügten unabhängigen Anspruchs hervorgehen.
Die Vorteile und zusätzlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehend dargelegten Beschreibung deutlich hervor.
Durch die Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Geometrie eines Organes auf der Grundlage von einem oder mehreren Referenzpunkten zu beschreiben, die stets die gleiche Position unter Bezugnahme auf das Organ einnehmen. Außerdem wird die Möglichkeit für ein wiederholtes Richten des Behandlungsstrahls mit Genauigkeit in Bezug auf zumindest einen der Referenzpunkte derart, dass der Strahl stets auf den Krebstumor mit Genauigkeit trifft, ebenfalls erzielt. Als solcher benötigt der Strahl nicht einen so großen Sicherheitsrand, wie er bislang erforderlich war, sondern kann ein Profil zugewiesen bekommen, das mehr oder weniger mit demjenigen des zu behandelnden Objektes identisch ist.
Vor jedem Behandlungsfall ist es somit möglich, zu überprüfen, einzustellen und zu verifizieren, dass der Krebstumor in der Tat in der Bahn des Behandlungsstrahles liegt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung deutlich hervor, das ein Beispiel darstellt und als solches nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränkt. Um das Verständnis zu erleichtern, enthält der Text Bezüge zu den beigefügten Zeichnungen, in denen gleichartige oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
1 zeigt in schematischer Weise eine Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt in schematischer Weise eine Referenzvorrichtung bei einem Ausführungsbeispiel der Anordnung der vorliegenden Erfindung.
In der folgenden Art und Weise soll die Anordnung angewendet werden. Zum genauen Richten oder Zielen der Richtung eines Behandlungsstrahls 2 gegen einen inneren Krebstumor eines Patienten wird zumindest eine Referenzmarkierung 7 in den Patienten an einer definierten Position in Bezug auf den Krebstumor und, sofern möglich, in den Tumor selbst eingeleitet. Die Geometrie des Tumors wird bestimmt und die Behandlung wird unter Bezugnahme auf die Referenzmarkierung 7 geplant. Für die geometrische Bestimmung des Tumors können eine Computertomographie/eine Tomographie, magnetische Röntgenstrahlung oder andere geeignete radiologische Verfahren in vorteilhafter Weise angewendet werden, und die Referenzmarkierung (die Referenzmarkierungen) kann (können) beispielsweise aus einem flüssigen Kontrastmittel (Blei, Tantal, Wolfram oder einem anderen Material) bestehen, das sichtbar ist, wenn eine Computertomographie/eine Tomographie, magnetische Röntgenstrahlung oder andere ähnliche radiologische Verfahren angewendet werden.
Außerdem wird, wenn die tatsächliche Behandlung beginnt, der Patient zu einer Behandlungsposition gebracht und ein Einstellpunkt in der Querrichtung des Strahls wird durch ein Visier 4 definiert.
Die geometrische Bestimmung und Beschreibung des Krebstumors wird auf der Grundlage von einer oder mehreren Referenzmarkierungen 7 ausgeführt, und auf der Grundlage dieser Information wird der Querschnitt des Behandlungsstrahls aufgebaut, und die Position des Visiers in dem Querschnitt des Strahls wird so bewegt, dass, wenn das Einfallen des Strahls mit dem Krebstumor übereinstimmt, die Positionen des Visiers und der Referenzmarkierungen übereinstimmen, selbst wenn sie sich bei verschiedenen Höhen befinden.
Indem zumindest eine der Referenzmarkierungen bei der definierten Position ist, erhält der Patient die erste Anfangsbehandlung, nach der die Relativpositionen der Referenzmarkierung oder Referenzmarkierungen und des Visiers zueinander mit Hilfe von beispielsweise dem Strahl gelesen werden, der durch den Patienten tritt. Die Relativpositionen können später nach Bedarf eingestellt werden, um die Genauigkeit der Richtung des Strahls zu dem Krebstumor sicher zu stellen, bevor die restlichen Dosen dem Patienten bei der Behandlung erteilt werden. Indem ermöglicht wird, dass der Strahl die Position des Visiers 4' und die Position (den Positionen) der Markierung (der Markierungen) 7' an einer empfindlichen Oberfläche 6 projiziert, können ihre Relativpositionen zueinander sichtbar gemacht werden.
Es ist erwünscht, die Anfangsstrahlungsdosis niedrig zu halten, da die Strahlung, die das Ziel nicht trifft, eher schädlich als gut ist. Versuche haben gezeigt, dass eine Dosis, die gleich 0,03 Gy ist, ausreichend ist, um die Referenzmarkierung und das Visier an dem Film sichtbar zu machen. Es ist erwünscht, eine Dosishöhe anzuwenden, die niedriger als 5% der Strahlungsdosis ist, die bei der Behandlung verwendet wird, vorzugsweise weniger als 2%.
Beim Behandeln von Prostatakrebs kann die Referenzmarkierung durch den Harntrakt mittels eines Katheters 10 eingeführt werden, wie dies in 2 gezeigt ist. Die Referenzmarkierungen müssen nicht die gleichen sein, wenn die Geometrie des Krebstumors bestimmt wird und wenn dieser behandelt wird. Der Schlüsselfaktor ist, dass die Referenzmarkierungen an bekannten Positionen angeordnet sind und an der gleichen Position in Bezug auf den Krebstumor. Um dies zu erreichen, kann der Katheter 10 durch den Harntrakt so eingeführt werden, dass sein freies Ende in die Blase 11 gelangt, bei der eine Befestigung, die an dem freien Ende des Katheters angeordnet ist, in diesem Fall eine Ballonvorrichtung 12, innerhalb der Blase aufgeblasen wird, um die Position des Katheters in Bezug auf den Harntrakt zu fixieren, der wiederum im Hinblick auf die Position relativ zu der Prostata 13 im Wesentlichen fixiert ist. Der Katheter wird geringfügig zurückgezogen, wodurch der aufgeblasene Ballon 12 gegen den Boden der Blase gezogen wird, wo er sich mit dem Harntrakt verbindet. Die eigentliche Referenzmarkierung 7 oder die eigentlichen Referenzmarkierungen 7 können dauerhaft in dem Katheter positioniert werden oder dazu in der Lage sein, dass sie in den Katheter an einer definierten Position in diesem eingeführt werden.
Zusätzlich zu dem aufblasbaren Ballon werden einstellbare Ausfaltklappen, die den örtlichen Umfang erhöhen, Haken oder Klemmeinrichtungen von verschiedenen Arten oder andere ähnliche Haltevorrichtungen, die für eine reproduzierbare Anordnung geeignet sind, ebenfalls als Haltevorrichtungen für den Katheter oder andere Träger der Referenzmarkierungen vorgeschlagen.
Eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Ausführen der Aufgabe hat eine Einrichtung, die in der Tat ein bekanntes Behandlungsgerät 1 für die Ausgabe eines Behandlungsstrahls 2 ist, und eine Vorrichtung 3 für ein Stützen des Patienten, wodurch der Patient zumindest eine Referenzmarkierung 7 hat, in Bezug auf die die Position des Krebstumors bestimmt wird, ein Visier 4, das in der Bahn des Strahls angeordnet ist, um einen Punkt in dem Querschnitt des Strahls zu definieren, eine Vorrichtung 6 zum Erfassen des Strahls, die so angeordnet ist, dass der Strahl empfangen wird, der durch den Patienten tritt, und die Position von zumindest einer Referenzmarkierung 7' und die Position des Visiers 4' sichtbar gemacht wird, wodurch die Position des Strahls in Bezug auf den Krebstumor bestimmt wird.
Die Lesevorrichtung 6 kann ein Röntgenstrahlungsfilm in einer Kassette sein, der für eine Strahlung mit hoher Energie geeignet ist.
Die Lesevorrichtung 6 kann sogar eine Vorrichtung ohne Film sein und stattdessen eine Aufnahmeeinheit, ein digitales Bildverarbeitungssystem und einen Monitor für ein Sichtbarmachen des Querschnitts des Behandlungsstrahls umfassen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Lesevorrichtung ein System anwendet, das als tragbares Abbildungssystem bekannt ist.
Wenn eine Abweichung von der erwünschten Übereinstimmung zwischen dem Strahl und dem Krebstumor registriert wird, wird die Vorrichtung für eine zueinander erfolgende Einstellung der Relativpositionen des Patienten und der Behandlungseinrichtung entweder manuell oder automatisch aktiviert. Dies kann beispielsweise durch eine Änderung der Höhe oder der Position der Vorrichtung, die den Patienten stützt, oder durch eine Einstellung der Behandlungseinrichtung (des Behandlungsgerätes) geschehen.
Es ist von Vorteil, wenn die Referenzmarkierung 7 oder die Referenzmarkierungen 7 in einer Referenzvorrichtung umfasst sind. Die Referenzvorrichtung hat dann zumindest eine Referenzmarkierung 7 in einem Material mit hoher Dichte und eine Positionsfixiervorrichtung.
Die Referenzvorrichtung kann verschiedene Referenzmarkierungen haben, die bei definierten Abständen voneinander angeordnet sind. Eine Markierung kann beispielsweise die Form eines Punktes, einer Linie, eines Bogens, eines Kreuzes, eines Kreises und dergleichen einnehmen.
Die Positionsfixiervorrichtung bewirkt, dass die Markierung(en) eine definierte Position in Bezug auf den Krebstumor einnehmen, vorzugsweise eine reproduzierbare Einstellung der Referenzmarkierungen bei einer definierten Position in Bezug auf den Krebstumor.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Referenzvorrichtung einen Katheter 10, der an seinem freien Ende einen reproduzierbar aufblasbaren Ballon und Markierungen in der Form von Kugeln, die bei definierten Positionen entlang des Katheters angeordnet sind, hat.
Die Kugeln werden aus einem Material mit einer hohen Dichte hergestellt, um eine Visualisierung bei einem Strahl mit hoher Energie zu ermöglichen, vorzugsweise aus Blei, Tantal und/oder Wolfram.
Der in 2 gezeigte Katheter hat eine Röhre 10 mit verschiedenen Kugeln 7, die in dem Innenkanal der Röhre angeordnet sind. Die Markierungen können natürlich innerhalb der Wand als Kugeln, Ringe, Linien, Bögen, und dergleichen angeordnet sein, um einen Innenkanal für beispielsweise die Urinabgabe zu erhalten. In diesem Fall bedeutet die Anwendung von mehreren Referenzmarkierungen, dass der Katheter von verschiedenen Patienten mit verschiedenen anatomischen Abmessungen verwendet werden kann. Beispielsweise kann die dritte Kugel als eine Referenz von einem Patienten verwendet werden, wohingegen bei einem anderen Patient die vierte Kugel besser angeordnet ist, um als der Referenzpunkt zu wirken. Ein kleinerer Kanal tritt durch die Röhre zu dem aufblasbaren Ballon 12, so dass dieser sich ausdehnen kann.
Für bestimmte Behandlungen ist es nicht erforderlich, den Strahl zu einem Punkt zu richten. Stattdessen kann beurteilt werden, dass eine Linie eine ausreichende Genauigkeit vorsieht. Beispielsweise bei einem Katheter mit einem Draht oder mit mehreren Kugeln, die bei einem Abstand voneinander angeordnet sind, kann der Bogen oder die Linie, den oder die der Harntrakt bildet, durch die Prostata visualisiert werden und zum Richten des Strahls verwendet werden.
Selbst wenn sich die vorstehend dargelegte Beschreibung in hohem Maße mit der Anwendung der Erfindung bei einer Behandlung von Prostatakrebs befasst, sollte daran erinnert werden, dass die vorliegende Erfindung auch bei anderen Arten von Krebstumoren Anwendung findet.
Bei weiteren Anwendungen der Erfindung kann die Referenzmarkierung in umgebende Körpergewebe, wie beispielsweise ein Krebstumor, eingeleitet werden und durch diese an Ort und Stelle gehalten werden.
Beispielsweise kann eine Markierung, die mit einer Klemmeinrichtung oder an einer anderen Befestigungsvorrichtung versehen ist, bei einer definierten Position in Bezug auf den Krebstumor durch beispielsweise eine chirurgische Behandlung, eine minimalinvasive chirurgische Behandlung („peep-hole surgery") angeordnet werden, oder indem die Markierung durch eine Körperöffnung eingeleitet wird. Die Markierung kann dann an ihrer Position während des gesamten Behandlungszyklus gehalten werden, vom Bestimmen der Position des Tumors bis zu der vollendeten Behandlung, wobei sie danach durch eine geeignete Einrichtung entfernt werden kann, wie beispielsweise die Einrichtung, durch die sie eingeführt wurde, oder, wenn sie aus einem Material gestaltet ist, das für diesen Zweck geeignet ist, in dem Körper belassen bleiben.
In jenen Fällen, bei denen ein Träger so eingerichtet ist, so dass er mehrere Referenzmarkierungen mit bekannten Positionen in Bezug aufeinander trägt, kann es geeignet sein, diese in einem Muster so anzuordnen, dass es möglich ist, zu bestimmen, an welchen Ort entlang des Trägers der Strahl gerichtet ist. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Referenzmarkierungen oder ihre Form bei einer bekannten Position in einer derartigen Weise abweichen, die leicht zu identifizieren ist. Die Referenzmarkierungen in einem Katheter können beispielsweise einen Zentimeter beabstandet angeordnet sein, mit Ausnahme einer Position entlang des Katheters, an der eine Markierung fehlt. In dieser Weise kann die Position des Strahls entlang des Trägers mit einer erhöhten Sicherheit bzw. Gewissheit bestimmt werden.

Claims

Anordnung zum genauen Richten eines Behandlungsstrahls auf einen inneren Krebstumor eines Patienten, mit Behandlungsgeräten (1) zum Aussenden eines Behandlungsstrahls (2) mit einem bestimmten Querschnitt (5) und einer Auflagevorrichtung (3) für den Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mindestens eine Referenzmarkierung (7) aufweist, welche in den Patienten einbringbar ist und gegenüber welcher die Lage des Krebstumors bestimmt werden soll, ein Visier (4), das im Strahlengang (2) angeordnet ist, um einen Punkt im Querschnitt des Strahls zu definieren, und eine Vorrichtung (6) zum Lesen des Strahls, welche angeordnet ist, um den bei der Behandlung durch den Patienten hindurchgetretenen Strahl zu empfangen und die Lage der mindestens einen genannten Referenzmarkierung (7') und die Lage des Visiers (4') sichtbar zu machen, wodurch die Lage des Strahls in bezug auf den Krebstumor bestimmt werden kann.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lesevorrichtung (6) eine Fläche für den einfallenden Lichtstrahl nach dem Durchtritt durch den Patienten aufweist, und dass die Fläche für den einfallenden Strahl eine gegenüber dem einfallenden Strahl empfindliche Schicht aufweist, wobei ein im Strahl liegendes Visier (4) und eine Referenzmarkierung (7) hoher Dichte durch die Projektionen (4', 7') sichtbar gemacht werden können.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lesevorrichtung ein Röntgenfilm ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lesevorrichtung eine Empfangseinheit, ein digitales Bildverarbeitungssystem und einen Monitor zur Darstellung des Querschnitts des Behandlungsstrahls aufweist, und dass in der Lesevorrichtung 10 vorzugsweise ein sogenanntes Portal-Imaging-System verwendet wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Einstellung 15 der gegenseitigen Lage des Patienten und des Behandlungsgeräts nach einer ersten Strahlungsdosis aufweist, wobei die Einstellvorrichtung vorzugsweise in der Auflagevorrichtung (3) für den Patienten angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Referenzvorrichtung mit mehreren Referenzmarkierungen (7) aus einem Material hoher Dichte aufweist, wobei die Referenzmarkierungen in bestimmten gegenseitigen Abständen angeordnet sind und die Referenzvorrichtung weiter eine Fixiervorrichtung zur wiederholbaren Anordnung der Referenzmarkierungen in bestimmter Lage gegenüber dem Krebstumor aufweist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzvorrichtung einen Katheter (10) mit einer Fixiervorrichtung an dessen freiem Ende aufweist, dass die Fixiervorrichtung ein aufblasbarer Ballon (12) ist und dass mindestens eine Markierung an einer bestimmten Stelle entlang dem Katheter angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarkierungen aus einem Material hoher Dichte hergestellt sind, um in einem energiereichen Strahl sichtbar gemacht werden zu können, und dass die Referenzmarkierungen vorzugsweise aus einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe bestehend aus Blei, Tantal und Wolfram bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katheter einen Kanal zum Betätigen des aufblasbaren Ballons (12) und einen Kanal zum Urinieren aufweist, und dass die Referenzmarkierungen innerhalb der Katheterwand angeordnet sind.