DE19515550B4 - Method and device for checking the positioning of a radiation spot - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überprüfung der gesteuerten Positionierung eines Strahlungsfleckes, der bei einer anschließenden radiochirurgischen Behandlung auf eine oder mehrere Stellen an oder in einem Körperteil, insbesondere am Kopf eines Patienten gerichtet wird, wobei der Körperteil während der Behandlung von einem stereotaktischen Rahmen, welcher gegenüber der Strahlungsquelle eine bestimmte Position einnimmt, gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem stereotaktischen Rahmen ein Prüfkörper und ein gegenüber dem Strahlungsfleck empfindliches Material befestigt werden, daß die Position einer am Prüfkörper vorgesehenen und auf das strahlungsempfindliche Material projizierten Zielmarkierung in der Steuereinrichtung gespeichert wird, daß der Strahlungsfleck in Abhängigkeit von der in der Steuereinrichtung gespeicherten Position auf das eine definierte Lage gegenüber dem Prüfkörper einnehmende strahlungsempfindliche Material gerichtet wird und daß die Abweichung des Strahlungsflecks auf dem strahlungsempfindlichen Material von der durch die Markierung bestimmten Zielposition bestimmt wird.Method for checking the controlled positioning of a radiation spot which, during a subsequent radiosurgical treatment, is directed to one or more locations on or in a body part, in particular on the head of a patient, the body part being treated during the treatment by a stereotactic frame which is opposite the radiation source assumes a certain position, is held, characterized in that a test specimen and a material sensitive to the radiation spot are fastened in the stereotactic frame, the position of a target mark provided on the test specimen and projected onto the radiation sensitive material is stored in the control device such that the radiation spot depending on the position stored in the control device is directed at the radiation-sensitive material occupying a defined position relative to the test specimen and that the deviation of the beam The spot on the radiation-sensitive material is determined from the target position determined by the marking.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 7.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus Sturm, V. et al: Stereotactic Computer Tomography with a Modified Riechert-Mundinger Device as the Basic for Integrated Stereoactic Neuroradiological Investigations. In: Acta Neurochirurgica 68; S. 11–17, bekannt. Beim bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung kommt ein stereotaktischer Rahmen zum Einsatz, in welchem während der radiochirurgischen Behandlung der Körperteil, insbesondere Kopf eines Patienten gehalten wird. Der stereotaktische Rahmen besitzt gegenüber einer Strahlungsquelle, welche einen Strahlungsfleck an der zu behandelnden Körperstelle während der radiochirurgischen Behandlung erzeugt, eine bestimmte Position.Such a method and such devices are from Sturm, V. et al: Stereotactic Computer Tomography with a Modified Riechert-Mundinger Device as the Basic for Integrated Stereoactic Neuroradiological Investigations. In: Acta Neurochirurgica 68; Pp. 11-17, known. In the known method and in the known device a stereotactic framework is used, in which during the radiosurgical treatment of the body part, especially head a patient is held. The stereotactic frame has across from a radiation source which has a radiation spot on the body part to be treated while of radiosurgery creates a specific position.
Bei der radiochirurgischen Behandlung im Bereich des Kopfes bzw. Gehirns eines Patienten ist es erforderlich, keine empfindlichen bzw. gesunden Gewebeteile zu treffen und zu schädigen. Hierzu müssen die radiochirurgischen Geräte und Einrichtungen, welche relevant für die Zielfindung, insbesondere bei der Behandlung, sind, überprüft und kontrolliert werden. Die Präzision des Diagnosesystems ist im selben Maße von Bedeutung wie die Präzision bei der Gewebebehandlung. Eine grundsätzliche Schwierigkeit besteht darin, dass bei den Diagnosesystemen, wie z.B. der Kernspintomographie hauptsächlich auf einen guten Kontrast und hohe Auflösung Wert gelegt wird die geometrische Abbildungstreue jedoch nicht so von Bedeutung ist, da leichte Verzerrungen das diagnostische Ergebnis im allgemeinen nicht beeinflussen.In radiosurgical treatment in the area of a patient's head or brain it is necessary no sensitive or healthy tissue parts to hit and to damage. To do this the radiosurgical devices and facilities that are relevant to goal setting, in particular during treatment, are, checked and controlled become. The precision of the diagnostic system is as important as the precision of of tissue treatment. There is a basic difficulty in that with the diagnostic systems, e.g. magnetic resonance imaging mainly geometric contrast is important for good contrast and high resolution However, image fidelity is not so important because of slight distortions generally does not affect the diagnostic outcome.
Bei der Behandlung wird am Kopf des Patienten mit Hilfe von Befestigungsschrauben ein stereotaktischer Rahmen (Leksell-Rahmen) befestigt. Dieser dient als Bezugssystem sowohl bei der diagnostischen Definition des zu behandelnden Gewebes, insbesondere Tumors, als auch für die Bestimmung der Zielposition bei der sich anschließenden Strahlungsbehandlung. Bei der Diagnose wird ein Ortsidentifikationshelm, z.B. aus Kunststoff, am stereotaktischen Rahmen befestigt, der im Diagnosegerät, beispielsweise im Tomographen, die jeweilige Position eines Schnittbildes definiert. Mit diesem Rahmen wird der Patient in das Diagnosegerät, beispielsweise einen Kernspintomographen oder Computertomographen, eingebracht, und der Krankheitsherd wird bildlich dargestellt. Das Bild wird in einen Zentralrechner überspielt und gespeichert. Im Zentralrechner wird die Zielposition, d.h. der Ort des zu behandelnden Gewebes, definiert und die Form und Dosis sowie die Position (Zielposition) des Bestrahlungsfeldes festgelegt. Im Therapiegerät wird mittels des stereotaktischen Rahmens der Kopf des Patienten so fixiert, daß die Strahlungsbehandlung mit bestimmter Dosisvorgabe an der Zielposition, d.h. am Ort des zu behandelnden Gewebes, z.B. des Tumors, durchgeführt werden kann. Für eine erfolgreiche Applikation der Strahlungsbehandlung, insbesondere im Kopfbereich, ist über alle Zwischenschritte hinweg eine Genauigkeit von mindestens 1,5 mm, insbesondere 0,5 mm, erforderlich.During treatment, the head of the Patients using mounting screws a stereotactic Frame (Leksell frame) attached. This serves as a reference system for both the diagnostic Definition of the tissue to be treated, in particular tumor, as also for the determination of the target position in the subsequent radiation treatment. A location identification helmet, e.g. made of plastic, attached to the stereotactic frame in the diagnostic device, for example in the tomograph, the respective position of a sectional image is defined. With this framework, the patient is in the diagnostic device, for example a magnetic resonance tomograph or computer tomograph, and the focus of the disease is depicted. The picture will transferred to a central computer and saved. The target position, i.e. the Location of the tissue to be treated, defined and the shape and dose as well the position (target position) of the radiation field is determined. in the therapy device becomes the patient's head using the stereotactic frame so fixed that the Radiation treatment with a specific dose at the target position, i.e. at the location of the tissue to be treated, e.g. of the tumor can. For a successful application of radiation treatment, in particular in the head area, is over all intermediate steps an accuracy of at least 1.5 mm, in particular 0.5 mm, is required.
Bei bekannten Verfahren werden die diagnostischen und therapeutischen Geräte und Einrichtungen unabhängig voneinander hinsichtlich ihrer Genauigkeit vermessen und analysiert. Die Genauigkeit der diagnostischen Geräte und Einrichtungen wird daher unabhängig von der Genauigkeit der therapeutischen Geräte ermittelt. Beispielsweise werden für die geometrische Abbildungstreue diagnostischer Systeme, z.B. von Kernspintomographen, Phantome verwendet, die von Gittern durchzogen sind. Damit lassen sich Verzerrungen bildlich darstellen und rechnergestützte Auswertungen erzielen. Für die Überprüfung der Genauigkeit therapeutischer Geräte werden ebenfalls Phantome eingesetzt, welche mit röntgenstrahlempfindlichen Filmen an einem bestimmten geometrischen Ort bestückt werden. Dabei wird lediglich überprüft, ob das therapeutische Gerät das feste Zielgebiet trifft. Insbesondere bei Therapiegeräten gibt es kein standardisiertes Überprüfungsverfahren für die Genauigkeit der Geräte. Auch bei diagnostischen Geräten werden individuell die Präzisionsüberprüfungen vorgenommen.In known methods, the diagnostic and therapeutic devices and facilities independently of each other measured and analyzed for their accuracy. The precision of diagnostic devices and facilities is therefore independent of the accuracy of the therapeutic devices determined. For example, for the geometric mapping fidelity diagnostic systems, e.g. used by MRI scanners, phantoms, that are crisscrossed by bars This eliminates distortions visualize and achieve computer-aided evaluations. For checking the Accuracy of therapeutic devices phantoms are also used which are sensitive to X-rays Films can be placed in a specific geometric location. It is only checked whether that therapeutic device hits the fixed target area. Especially with therapy devices there is no standardized verification procedure for the Accuracy of the devices. Also for diagnostic devices the precision checks are carried out individually.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 zu schaffen, mit denen in einem einzigen Durchgang die Gesamtabweichung des Strahlungsfleckes, welche aus mehreren Fehlerquellen sowohl bei der Diagnose als auch bei der Therapie resultiert, bestimmt werden kann.The object of the invention is a Procedure according to the generic term of claim 1 and a device according to the preamble of claim 7 to create the total deviation in a single pass of the radiation spot, which consists of several sources of error both results in diagnosis as well as in therapy can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und bei der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst.This object is achieved according to the method by the characterizing features of claim 1 and the device according to the invention the characterizing features of claim 7 solved.
Bei der Erfindung kommt ein Prüfkörper zum Einsatz, der im stereotaktischen Rahmen zusammen mit einem strahlungsempfindlichen Material befestigt wird. Das strahlungsempfindliche Material kann als strahlungsempfindliche, insbesondere gammastrahlungsempfindliche Schicht, beispielsweise in Form eines Films, vorliegen. In bevorzugter Weise kommt ein Röntgenfilm zur Anwendung, der eine lineare Energieempfindlichkeit hat, der selbstentwickelnd ist, der kein Korn aufweist und nicht lichtempfindlich ist. Ein derartiger Film ist mit der Bezeichnung GAF-Chromic im Handel erhältlich.In the invention, a test specimen is used which is fastened in the stereotactic frame together with a radiation-sensitive material. The radiation-sensitive material can be present as a radiation-sensitive, in particular gamma radiation-sensitive layer, for example in the form of a film. An X-ray film is preferably used which has a linear sensitivity to energy, which is self-developing, which has no grain and is not sensitive to light. Such a film is called GAF-Chromic commercially available.
Am Prüfkörper ist eine Zielmarkierung vorgesehen. Die Projektion dieser Zielmarkierung auf die strahlungsempfindliche Schicht wird in einem Rechner, der zur Steuerung der Behandlungsstrahlung dient, als Zielposition für den Bestrahlungsfleck gespeichert. In Abhängigkeit von der gespeicherten Zielposition auf der strahlungsempfindlichen Schicht erfolgt die Steuerung der Strahlen, welche den Bestrahlungsfleck bei der Behandlung bilden. Die Abweichung des Strahlungsfleckes von der Zielposition auf der strahlungsempfindlichen Schicht ist ein Maß für die Gesamtabweichung des Bestrahlungsfleckes, welche aus allen Fehlerquellen des Systems resultieren.There is a target mark on the test specimen intended. The projection of this target mark on the radiation sensitive Layer is in a computer that is used to control the treatment radiation, as a target position for saved the radiation spot. Depending on the saved target position The control of the radiation-sensitive layer takes place Rays that form the radiation spot during treatment. The deviation of the radiation spot from the target position on the radiation sensitive layer is a measure of the total deviation of the Irradiation spot, which from all sources of error of the system result.
Zur Überprüfung der Präzision, insbesondere bei der Strahlungsbehandlung, läßt sich beispielsweise unter Zuhilfenahme von Computertomographie oder einer anderen Diagnoseeinrichtung, mit welcher die Lage eines Tumors in einem Körperteil, z.B. Kopf, eines Patienten bestimmt wurde, oder eines Abtastschemas jeweils mit Hilfe des stereotaktischen Rahmens, z.B. eines Leksell-Rahmens, in welchem der Prüfkörper eingespannt ist, die Lage der Zielposition diagnostizieren. Das Bild der Zielposition kann mit einer bestimmten Dosis für die Strahlung verknüpft werden. Die strahlungsempfindliche Schicht wird dann entsprechend der Dosisvorgabe bestrahlt, wobei die Positionierung des Strahlungsfleckes auf der strahlungsempfindlichen Schicht in Abhängigkeit von der gespeicherten Positionierung erfolgt. Gegebenenfalls kann die Zielposition auf der strahlungsempfindlichen Schicht, insbesondere dem Film, mechanisch in Abhängigkeit von der Lage der Zielmarkierung am Prüfkörper eingeritzt sein. Falls der Bestrahlungsfleck gegenüber dieser Zielposition eine Abweichung aufweist, kann diese leicht festgestellt werden. Insbesondere wird eine solche strahlungsempfindliche Schicht verwendet, die eine Schwärzung am Ort des Strahlungsfleckes wiedergibt. Die Schwärzungsauswertung ergibt eine genaue Bestimmung der Dosisverteilung im Bestrahlungsfleck. Für die Bestimmung, insbesondere quantitative Bestimmung der applizierten Dosis und Dosisverteilung am Strahlungsfleck kann das bestrahlte Zielvolumen mittels Filmdensitometrie ausgewertet werden. Damit erreicht man zusätzlich zur Überprüfung der geometrischen Präzision auch eine Überprüfung der Genauigkeit der Dosis. Durch die so ermittelte Abweichung des Bestrahlungsfleckes vom theoretischen Zielpunkt (Zielposition) werden Fehler, die in der Diagnostik, in der Bildübertragung, bei der Einstellung, bei der Dosisplanung verursacht wurden, sowie Fehler des Behandlungsgerätes gleichzeitig erfaßt und können durch entsprechende Justage kompensiert werden. Das Überprüfungsverfahren läßt sich einfach durchführen, da nur ein Durchgang erforderlich ist, um alle Fehlerquellen zu kompensieren.To check the precision, especially at the Radiation treatment, can for example with the help of computer tomography or an other diagnostic device with which the location of a tumor in a body part, e.g. Head, a patient was determined, or a sampling scheme each using the stereotactic frame, e.g. a Leksell frame, in which the test specimen is clamped is diagnose the location of the target position. The image of the target position can with a certain dose for the radiation linked become. The radiation-sensitive layer then becomes corresponding irradiated the dose, the positioning of the radiation spot on the radiation sensitive layer depending on the stored Positioning is done. If necessary, the target position the radiation-sensitive layer, in particular the film, mechanically dependent on be scratched from the position of the target mark on the test specimen. If the Radiation spot opposite this target position has a deviation, it can easily be determined. In particular, such a radiation sensitive Layer used that has a blackening at the location of the radiation spot. The darkness evaluation gives an exact determination of the dose distribution in the radiation spot. For the Determination, in particular quantitative determination of the applied Dose and dose distribution at the radiation spot can affect the irradiated target volume can be evaluated using film densitometry. With that you reach additionally to check the geometric precision also a review of the Dose accuracy. Due to the deviation of the radiation spot determined in this way from the theoretical target point (target position) errors that occur in diagnostics, image transmission, when setting, when dose planning was caused, and Treatment device error recorded at the same time and can be compensated by appropriate adjustment. The review process can be just perform since only one pass is required to cover all sources of error compensate.
Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:On the basis of the figures, one embodiment the invention even closer explained. It shows:
In der
Die Position der Zielmarkierung
Es ist jedoch auch möglich, mit
Hilfe eines diagnostischen Systems, beispielsweise durch Computertomographie,
Kernresonanzdarstellung, die Position der Zielmarkierung
Für
die Überprüfung der
Genauigkeit in der Therapieeinrichtung, insbesondere der radiochirurgischen
Vorrichtung, wird auf den Prüfkörper
Ferner ist eine Dosisspeichereinrichtung
Für
die Durchführung
des Präzisionstestes wird
der Ablauf wie bei einer Behandlung eines singulären Tumors, insbesondere Hirntumors,
simuliert und physikalisch erfaßt.
Der Prüfkörper mit
der darauf befindlichen strahlungsempfindlichen Schicht
Bei der Bestrahlung der strahlungsempfindlichen
Schicht
Aus der geometrischen Abweichung und der Dosisabweichung lassen sich zur Einstellung des Behandlungsgerätes für die nachfolgende Strahlungsbehandlung am Patienten exakte Kalibriergrößen gewinnen. Damit läßt sich in relativ kurzer Zeit mit einem einzigen Testdurchlauf eine hohe Präzision der Geometrie als auch der Dosis für alle bei der Diagnose und der Therapie involvierten Geräte erreichen.From the geometric deviation and the dose deviation can be used to set the treatment device for the subsequent one Radiation treatment on patients gain exact calibration values. So that can high in a relatively short time with a single test run precision the geometry as well as the dose for everyone in diagnosis and devices involved in therapy to reach.
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