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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Strahlungstherapie-Gerät für die Behandlung von
Tumoren oder dergleichen und insbesondere auf ein computergestütztes Verfahren,
um einen Strahlenbehandlungsplan schnell zu korrigieren, um so eine
Bewegung oder Änderung
der Form von Behandlungsbereichen zu berücksichtigen.
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Ein
medizinisches Gerät
für Strahlungstherapie
behandelt tumoröse
Gewebe mit Hochenergie-Strahlung. Eine derartige Strahlung kann
Röntgenstrahlung
oder Strahlung aus beschleunigten Elektronen, Protonen, Neutronen
oder schweren Ionen sein. Die Menge an Strahlung und ihre Platzierung
muss genau gesteuert werden, um zu gewährleisten, dass der Tumor eine
ausreichende Strahlung empfängt,
um zerstört
zu werden, und dass zugleich die Beschädigung bei dem umgebenden nicht-tumorösen Gewebe
minimiert wird.
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Ein
sehr genaues Verfahren zur Steuerung der Dosis für einen Patienten nutzt eine
Strahlungsquelle, die viele einzelne Strahlen erzeugt, deren Intensität und/oder
Energie unabhängig
gesteuert werden kann. Dies kann durch eine Reihe von Blenden, von
denen jede einen Strahl steuert, oder durch einen einzelnen modulierten
Strahl, der über
den Patienten bewegt wird, ausgeführt werden. Die Strahlungsquelle
läuft um
den Patienten in einer Strahlungsebene, um einen scheibenförmigen Abschnitt des
Patienten zu beleuchten, wenn die Umlaufbahn eben ist, oder um mehrere
scheibenförmige
Abschnitte des Patienten zu bestrahlen, wenn die Umlaufbahn spiralförmig ist.
Indem die Strahlungsintensitäten
und/oder Energien bei verschiedenen Winkeln richtig ausgewählt werden,
können
komplizierte Bereiche innerhalb des scheibenförmigen Abschnitts genau bestrahlt
werden. Eine Abbildung der Modulation des jeweiligen Strahls in
Abhängigkeit
von dem Winkel bildet ein „Behandlungs-Sinogramm".
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Das
US-Patent 5.317.616, das am 31. Mai 1994 erteilt wurde, beschreibt
die Konstruktion einer derartigen Maschine und ein Verfahren zur
Berechnung der erforderlichen Strahlintensitäten und/oder -energien in Abhängigkeit
vom Winkel.
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Um
einen Vorteil aus der verbesserten Genauigkeit in der Dosis-Platzierung zu
ziehen, die durch derartige Strahlungstherapie-Systeme geboten wird,
kann der Strahlenbehandlungsplan auf einem Computertomographie-Bild
(CT-Bild) des Patienten beruhen. Wie es im Gebiet bekannt ist, wird
ein CT-Bild erzeugt,
indem viele Projektionsbilder, die bei verschiedenen Winkeln von
dem Patienten erhalten wurden, mathematisch rekonstruiert werden.
Bei einer typischen Fächerstrahl-CT-Erfassung,
umkreist die Quelle des aufgefächerten
Strahls den Patienten in einer Fächerebene,
um einen scheibenförmigen Abschnitt
des Patienten zu beleuchten, während
die Dämpfung
des jeweiligen Strahls des aufgefächerten Strahls in Abhängigkeit
von diesem Winkel gemessen wird, um Projektionen zu erhalten. Die
Geometrie der CT-Erfassung ist folglich der Geometrie der Strahlungstherapie
sehr ähnlich.
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Jede
CT-Projektion bildet ein eindimensionales Linienbild, das die Dämpfung des
aufgefächerten Strahls
durch eine „Scheibe" des Patienten angibt. Diese
Linienbilder bei dem jeweiligen Winkel bilden zusammen ein „Dämpfungs-Sinogramm", das durch Verwendung
gut bekannter Algorithmen wie etwa einer gefilterten Rückprojektion
in zweidimensionale tomographische Bilder der Scheibe rekonstruiert werden
können.
Die sinographischen Daten, die an sich unverständlich sind, werden üblicherweise
von dem Anwender nicht weiter verwendet oder es wird nicht weiter
darauf zugegriffen.
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Indem
das CT-Bild verwendet wird, betrachtet der Radiologe den tumorösen Bereich
und bestimmt die Strahlwinkel und Intensitäten und/oder Energien (die
in Bezug auf das Tumorbild identifiziert wurden), die verwendet
werden, um den Tumor zu behandeln. Bei einem automatischen System
wählt ein
Computerprogramm den Strahlwinkel und Intensitäten und/oder Energien aus,
woraufhin der Physiker eine Dosiskarte erzeugt, die den tumorösen Bereich
sowie obere und untere Dosisgrenzen für Bereiche der Behandlung identifiziert.
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Die
Erstellung eines Behandlungsplans anhand der Dosiskarte ist sogar
bei derzeitigen Hochgeschwindigkeitscomputern eine zeitaufwändige Operation.
Entsprechend wird das CT-Bild des Patienten vor dem Zeitpunkt der
Strahlenbehandlung erfasst. Im Ergebnis wird der Patient während der Strahlenbehandlung üblicherweise
nicht in der gleichen Position sein, in der der Patient während des CT-Bildgebungsverfahrens
war. Das Problem einer genauen Ausrichtung des Patienten ist verstärkt, wenn
die Behandlung in einer Anzahl verschiedener Sitzungen im Verlauf
der Zeit erfolgt.
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Das
US-Patent 5.673.300, auf dem der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht,
beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen einer Patientenbewegung,
indem unmittelbar vor einer Strahlungstherapie ein zweites CT-Bild
erhalten wird und das Sinogramm jenes CT-Bildes mit dem Sinogramm
des ursprünglichen
CT-Bildes verglichen wird, das für
eine Planung der Strahlenbehandlung verwendet wurde. Dieser Vergleich
führt zu
einer Angabe einer Patientenbewegung, die direkt bei dem Behandlungs-Sinogramm angewendet
werden kann, das verwendet wird, um die Strahlungstherapie-Maschine
zu steuern. Durch ein Erkennen der direkten Analogie zwischen den Dämpfungs-Sinogrammen
des CT-Bildes und den Behandlungs-Sinogrammen der Strahlungstherapie-Behandlung
vereinfacht diese Erfindung sehr stark ein Erfassen und Korrigieren
einer Fehlerfassung des Patienten für das Behandlungs-Sinogramm.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Strahlungstherapie-Maschine gemäß Anspruch
1.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass die zuvor genannte Technik der direkten
Modifizierung des Behandlungs-Sinogramms eine Echtzeit-Korrektur
der Patientenbewegung ermöglicht,
indem die zeitaufwändige Übersetzung
einer Dosiskarte in ein Behandlungs-Sinogramm umgangen wird. Eine
derartige Korrektur kann eine Echtzeit-Bewegung von einem gleichzeitigen
tomographischen Abtasten oder von gut bekannten Messaufnehmern,
die verwendet werden, um eine physiologische Bewegung zu messen,
ableiten. Ein verbessertes Verfahren zum Korrigieren von „Fächerstrahl"-Sinogrammen erleichtert diese Verwendung
des Sinogramms direkt.
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Die
Erfinder haben außerdem
erkannt, dass die Möglichkeit,
Sinogramme zu bearbeiten, um sie einer Bewegung in der zugrunde
liegenden Struktur anzupassen, ein neuartiges Verfahren ermöglicht, ein
Behandlungs-Sinogramm
zu erzeugen, indem zuvor berechnete partielle Sinogramme kombiniert werden,
die Behandlungen von Standardelementen des Patienten darstellen.
Diese Standardelemente können
bewegt werden, um mit einer bestimmten Anatomie des Patienten und
mit den partiellen Sinogrammen, die gemäß den zuvor beschriebenen Techniken
modifiziert wurden, übereinzustimmen. Die
partiellen Sinogramme werden hierauf kombiniert und direkt oder
als eine Ausgangsbasis für
eine schrittweise Behandlungs-Planungssoftware verwendet.
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Folglich
ermöglicht
die Erfindung eine Echtzeitkorrektur einer Patientenbewegung, um
nicht nur Fehler bei der Patientenpositionierung, sondern auch physiologische
Bewegungen zu korrigieren, wie sie etwa durch Atmung oder Herzbewegung
verursacht werden. Eine direkte Operation bei dem Behandlungs-Sinogramm
macht eine derartige Echtzeit-Steuerung
möglich.
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Die
Bewegung kann erfasst werden, indem ein Planungs-Tomographiebild
des Patienten zeitgleich mit der Erstellung des Behandlungs-Sinogramms
mit einem Überwachungs-Tomographiebild des
Patienten verglichen wird, das während
der Strahlungstherapie aufgenommen wurde. Alternativ kann die Patientenbewegung
durch ein Modell erfasst werden, bei dem als ein Eingangssignal
ein physiologisches Signal wie etwa Atmung oder Herzschlag empfangen
werden oder äußere Bezugsmarkierungen
gemessen werden.
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Die
Maschine kann so beschaffen sein, dass sie eine Bibliothek von partiellen
Sinogrammen erstellt, wobei jedes partielle Sinogramm Intensitäten und/oder
Energien von verschiedenen Strahlen bei gegebenen Winkeln der Strahlungsachse
in Sinogrammzeilen und eine Intensität und/oder Energie von gegebenen
Strahlen bei verschiedenen Winkeln der Strahlungsachse in Sinogrammspalten
für ein Patientenelement
in ersten Betriebsweisen bereitstellt. Gruppen von Darstellungen
von Patientenelementen können
in Kombinationen bei zweiten Betriebsweisen angeordnet sein, um
so einen gegebenen Patienten zu modellieren, für den eine Strahlenbehandlung
erforderlich ist. Änderungen
bei den Patientenelementen zwischen den ersten und den zweiten Betriebsweisen
können
in Änderungsdaten
festgehalten werden. Diese Änderungsdaten
können verwendet
werden, um die partiellen Sinogramme des jeweiligen Patientenelements
in Übereinstimmung
mit den Änderungsdaten
zu modifizieren, und die partiellen Sinogramm können kombiniert werden, um ein
Behandlungs-Sinogramm des Patienten zu erzeugen.
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Hierbei
wird die Möglichkeit
genutzt, Behandlungs-Sinogramme direkt zu modifizieren, um Sinogrammvorlagen
zu erstellen, die einfach kombiniert werden können, um ein Behandlungs-Sinogramm
ohne die Erfordernis von aufwändigen
Behandlungsplanungs-Operationen zu erzeugen. Die Änderungsdaten
können
sowohl eine Änderung
des Orts als auch der Abmessung der Patientenelemente angeben, wobei
diese Patientenelemente einfache geometrische Formen sein können oder
bestimmte Organe modellieren können.
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Es
wird eine finite Bibliothek von Patientenelementen geschaffen, die
ausreicht, um ein Zusammenstellen eines angenäherten Behandlungs-Sinogramms zu ermöglichen.
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Das
so konstruierte Behandlungs-Sinogramm kann weiter optimiert werden,
damit es besser mit der Dosiskarte übereinstimmt.
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Folglich
kann die Erfindung einen verbesserten Ausgangspunkt für eine Dosisoptimierung
schaffen sowie die Anzahl von Schritten und folglich die Zeit, die
zur Erstellung des Behandlungs-Sinogramms erforderlich ist, verringern.
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Die
Erfindung wird weiterhin beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnung
beschrieben, in der:
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1 eine
perspektivische Teilschnittansicht eines Strahlungstherapie-Systems ist, das
für die
Erfassung von radiographischen Projektionen und für die Erzeugung
von Hochenergie-Strahlungstherapiestrahlen sorgt, und einen Patiententisch
zeigt, um einen Patienten darauf zu tragen;
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2 eine
vereinfachte Ansicht einer Scheibe eines Objekts wie etwa eines
Patienten ist, die Zeilenprojektionen des Objekts bei zwei Winkeln θ zeigt,
wobei die Dämpfungen
A längs
der Abmessung t in der vertikalen Achse der jeweiligen Projektion
angegeben sind;
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3 ein
Sinogramm ist, das aus mehreren Zeilenprojektionen gebildet ist, wie
etwa jene, die in 2 über 360° des Winkels θ erfasst
wurden, wobei die Dämpfung
der Projektionen durch Schraffierung angegeben ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines vereinfachten Objekts ist, das abgetastet
werden kann, wobei ein spiralförmiger
Abtastpfad und ein Abtastpfad Scheibe für Scheibe gezeigt werden;
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5 ein
Satz von Sinogrammen des Objekts von 4 ist, wie
es bei einem Abtasten Scheibe für
Scheibe erhalten werden würde;
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6 ein
Sinogramm des Objekts von 4 ist, wie
es bei einem spiralförmigen
Abtasten erhalten werden würde;
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7 eine
Kombination aus Blockdiagramm und Ablaufdiagramm ist, die die Schritte
des Erstellens eines Behandlungs-Sinogramms, das für eine Steuerung
einer Strahlungstherapie-Maschine verwendet wird, von einer Computertomograph-Abtastung
zeigt, die an der gleichen oder an einer anderen Maschine aufgenommen
wurde;
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8a und 8b Figuren ähnlich 2 sind,
die jeweils die Auswirkung einer Bewegung einer Struktur in einem
Parallelstrahlsystem und in einem System mit aufgefächertem
Strahl zeigen;
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9 ein
Ablaufdiagramm ist, das die Schritte eines ersten Verfahrens zum
Korrigieren einer Bewegung in einem aufgefächerten Strahl zeigt, das ein „Rebinning" des aufgefächerten
Sinogramms in eine parallele Konfiguration umfasst;
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10 ein
Ablaufdiagramm ähnlich
jenem von 9 ist, das ein zweites Verfahren
zum Korrigieren einer Bewegung in einem aufgefächerten Strahl zeigt, das eine
direkte mathematische Bearbeitung durch Skalieren und Verschieben
des Behandlungs-Sinogramms ohne „Rebinning" in eine parallele Strahl-Konfiguration
umfasst;
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11 eine
Figur ähnlich 2, 8a und 8b ist,
die die Auswirkung einer Ausdehnung eines Objekts vor Ort im Gegensatz
zu einer translatorischen Bewegung von 8a und 8b zeigt;
und
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12 eine
Figur ähnlich 7 ist,
die Elemente der Echtzeit-Bewegungskorrektur,
die von der vorliegenden Erfindung genutzt wird, und die Konstruktion
eines Behandlungs-Sinogramms aus zuvor berechneten partiellen Sinogrammen
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Strahlungstherapie-Maschine
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In 1 umfasst
nun eine Strahlungstherapie-Maschine 10, die für eine Verwendung
mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, einen strahlungsdurchlässigen Tisch 12 mit
einer freitragenden Oberseite 14. Die Oberseite 14 des
Tisches wird in einer Bohrung 18 eines ringförmigen Gehäuses 20 der
Strahlungstherapie-Maschine 10 durch eine Bewegung des
Tisches 12 längs
Schiene 16, die sich längs
einer z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems 22 erstrecken,
aufgenommen.
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Der
Tisch 12 umfasst außerdem
eine innere Schienenbaueinheit und eine (nicht gezeigten) Hubvorrichtung,
um ein Einstellen der Oberseite 14 in einer seitlichen
horizontalen Position (die durch die x-Achse des Koordinatensystems 22 angegeben
ist) und vertikal (was durch die y-Achse des Koordinatensystems 22 angegeben
ist) zu ermöglichen.
Eine Bewegung in der x- und in der y-Richtung ist durch den Durchmesser
der Bohrung 18 begrenzt.
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Ein
drehbarer Montageaufbau 24, der zu der Bohrung 18 koaxial
ist und in dem Gehäuse 20 angeordnet
ist, trägt
eine Röntgenstrahlungsquelle 26 und eine
Hochenergie-Strahungsquelle 28 an ihrer inneren Oberfläche. Die
Röntgenstrahlungsquelle 26 kann
eine herkömmliche
drehende Anoden-Röntgenröhre sein,
während
die Strahlungsquelle 28 eine beliebige Quelle einer Behandlungsstrahlung
sein kann, einschließlich
einer Quelle, die Röntgenstrahlen,
beschleunigte Elektronen, Protonen oder schwere Ionen produziert,
wie es auf dem Gebiet offensichtlich ist. Die Röntgenstrahlungsquelle 26 und
die Strahlungsquelle 28 drehen sich mit dem Montageaufbau 24 um
ein Drehzentrum 64 in der Nähe der Oberseite des Patiententisches 12,
wenn die Tischoberseite 14 in der Bohrung 18 positioniert
ist.
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Die
Röntgenstrahlungsquelle 26 wird
gebündelt,
um einen gefächerten
Strahl 30 zu erzeugen, der im Allgemeinen in der x-y-Ebene
liegt und die Bohrung 18 und folglich die Tischoberseite 14 kreuzt, wenn
die Tischoberseite 14 in der Bohrung 18 positioniert
ist. Der gefächerte
Strahl 30 divergiert um eine zentrale Achse 31,
deren Winkel durch die Position des Montageaufbaus 24 gesteuert
wird. Die Achse 31 wird nachfolgend als die Projektionsachse
bezeichnet.
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Nachdem
er aus der Tischoberseite 14 ausgetreten ist, wird der
gefächerte
Strahl 30 durch einen Lineargruppendetektor 32 erfasst,
der diametral gegenüber
der Strahlungsquelle 28 angeordnet ist. Folglich ermöglicht der
sich drehende Montageaufbau 24, dass radiographische Projektionen
eines Patienten auf der Tischoberseite 14 mit aufgefächertem Strahl
bei einer Vielzahl von Winkeln θ von
dem Patienten erfasst werden können.
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Die
Strahlungsquelle 28 ist so angebracht, dass sie einen aufgefächerten
Strahl von Hochenergiestrahlung 34 ähnlich dem aufgefächerten
Strahl 30 projiziert, der jedoch den aufgefächerten
Strahl 30 im rechten Winkel kreuzt, um so bei der anderen
Seite des Montageaufbaus 24 durch einen Strahlungsdetektor
und einen Anschlag 36 aufgenommen zu werden. Bei einer
alternativen Ausführungsform
ist der Anschlag durch einen Detektor ersetzt, um eine Alternative
zu dem Detektor 32 bereitzustellen, um eine Bewegung des
Patienten abzuleiten. Der aufgefächerte
Strahl der Hochenergie-Strahlung 34 divergiert um eine
Strahlungsachse, die in dem Strahl zentriert und senkrecht zu der
Projektionsachse 31 liegt.
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Die
Strahlungsquelle 28 weist einen Kollimator 38 auf,
der an ihrer Vorderseite angebracht ist, um den Strahl der Hochenergiestrahlung 34 in
viele angrenzende Strahlen zu teilen, deren Energie und/oder Teilchenfluenz
einzeln gesteuert werden kann. Wie sie hier verwendet wird, ist
eine Steuerung der Energie und/oder der Teilchenfluenz der Strahlen so
zu verstehen, dass dies nicht nur die Energie einzelner Röntgenstrahlen-Photonen (oder Teilchen
in dem Fall einer Strahlungstherapie, die Elektronen, Protonen oder
schwere Ionen verwendet) umfasst, sondern alternativ oder zusätzlich die
Gesamtanzahl von Photonen oder Teilchen, wie diese von der Teilchenfluenz,
der Teilchenfluenzrate und der Aussetzungszeit abhängt. In
dem Fall einer Strahlungstherapie, die Teilchen nutzt, können die
Energie der Teilchen, die Teilchenfluenz und die Teilchenfluenzrate gesteuert
werden, indem Sinogramme verwendet sein, die durch die vorliegende
Erfindung modifiziert sein können,
wie es aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.
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Ein
zur Teilchenfluenzsteuerung geeigneter Kollimatortyp ist im US-Patent
5.317.616 beschrieben, das dem Anmelder des vorliegenden Falls übertragen
wurde, wobei eine einfache Modifizierung dieses Kollimators, der
keilförmige
Filter verwendet, zur Teilchenenergiesteuerung verwendet werden
kann. Alternativ kann ein Einzelstrahl-Abtastsystem oder ein anderes
System, das einen Satz einzeln modulierter Strahlen bereitstellt,
verwendet werden. Der Ort der Strahlungsquelle 28 und der
Röntgenstrahlungsquelle 26 sind
präzise
gekennzeichnet, so dass Bilder, die von der Röntgenstrahlungsquelle 26 erhalten
wurden, für
eine Ausrichtung auf die Strahlungsquelle 28 verwendet
werden können.
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Ein
Computer 40 mit einer Bildanzeige 42 sowie einer
Maus und einer Tastatur 44 für eine Benutzereingabe, die
auf dem Gebiet gut bekannt sind, sind mit der Strahlungstherapie-Maschine 10 verbunden,
um eine Bewegung des Tisches 12 zu steuern und um die Operation
des Montageaufbaus 24 zusammen mit der Strahlungsquelle 28 und
der Röntgenstrahlungsquelle 26 zu
koordinieren und um während
eines Abtastens des Patienten gemäß in dem Gebiet gut bekannter
Verfahren Daten von dem Lineargruppendetektor 32 zu sammeln.
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CT- und Strahlungstherapie-Behandlungs-Sinogramme
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In 2 umfasst
nun eine Scheibe 50 des Patienten, die längs der
x-y-Ebene aufgenommen wurde,
zwei Zonen 54 innerhalb einer größeren Zone 52. Strahlung,
die längs
der Strahlachse 31 durch die Scheibe 50 verläuft (bei
einem vertikalen oder einem davor oder dahinter liegenden Winkel
(„AP")) erzeugt eine Projektion 56,
die die Dämpfung
von Röntgenstrahlen
aufzeichnet, die durch die Scheibe 50 längs einer einzigen Linie senkrecht
zu der Strahlachse 31 (für CT) verläuft, oder sorgt für eine Strahlenbehandlungs-Projektion
von unterschiedlicher Elektronen-Energie und/oder Intensität von Strahlen
entsprechend den verschiedenen Zonen 52 und 54 (für Strahlungstherapie).
In beiden Fällen
wird der Abstand längs
dieser Achse senkrecht zu der Projektionsachse mit t bezeichnet.
Die Zonen 54 können
getrennt bei dem vertikalen Winkel aufgelöst werden und folglich liegen
zwei Höchstwerte 58 (Dämpfung oder
Strahlungsenergie und/oder Intensität) in der Projektion 56 vor.
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Im
Gegensatz sind bei einer zweiten Projektion längs einer Projektionsachse 31' bei einem Winkel θ von der
Vertikalen die Zonen 54 so ausgerichtet, dass die Projektion 56' einen einzigen
Höchstwert 58' zeigt.
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In 3 können nun
Projektionen bei verschiedenen Winkeln θ über 360° kombiniert werden, um ein Sinogramm 60 zu
bilden, das im Computer 40 vorübergehend als eine Datenmatrix
gespeichert wird. Wie es gezeigt ist, ist diese Datenmatrix so angeordnet,
dass jede Zeile einen unterschiedlichen Winkel θ und dass jede Spalte einen
unterschiedlichen Abstand t längs
der Projektion darstellt. Für
ein CT-Dämpfungs-Sinogramm
ist jedes Element der Matrix ein Dämpfungswert. Für ein Strahlenbehandlungs-Sinogramm
ist jedes Element der Matrix eine Energie und/oder Teilchenfluenz
eines Strahls des Behandlungsstrahls. Die Werte können als
numerische Variablen in dem Computer 40 gespeichert werden
und sind als schraffierte Kurven 62 gezeigt.
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Das
Muster des Sinogramms 60 ist im Allgemeinen jenes von überlagerten
sinusförmigen
Kurven 62 (daher der Name), wobei jede Kurve 62 eine Grundperiode
in θ von
360 Grad als ein Ergebnis der sichtbaren Bewegung von Zonen 54 auf
einer Umlaufbahn um ein Zentrum der Montageaufbaudrehung 64 hat,
falls Projektionen bei verschiedenen Winkeln θ aufgenommen wurden. Im Allgemeinen folgen
Zonen 54 zu der Drehachse 64 des Montageaufbaus
hin Sinuskurven mit kleinerer Amplitude, während Zonen 54, die
weiter weg von dem Drehzentrum 64 sind, Sinuskurven mit
größerer Amplitude
folgen. Die Phase der Sinuskurven hängt im Allgemeinen von der
Anfangsposition der Zonen 54 in Bezug auf die erste Projektion
bei θ =
0 ab.
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Bei
einer herkömmlichen
CT-Erfassung kann ein Dämpfungs-Sinogramm
zu einem tomographischen Bild der Scheibe 50 rekonstruiert
werden. Wie es auf dem Gebiet gut bekannt ist, ist ein Dämpfungs-Sinogramm
mit t-Werten, die
sich über
die größte Querschnittbreite
einer abgebildeten Scheibe 50 erstrecken, und mit θ-Werten über 360° ausreichend,
um ein tomographisches Bild der Scheibe beispielsweise durch das
Verfahren der gefilterten Rückprojektion
zu rekonstruieren.
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Bei
einer Strahlungstherapie kann ein Behandlungs-Sinogramm verwendet
werden, um die Elektronen-Energie und/oder die Teilchenfluenz von angrenzenden
Strahlen eines aufgefächerten
Strahls von Hochenergiestrahlung 34 zu steuern, der durch den
Patienten geschickt wird. Wenn beispielsweise die Zonen 54 aus 2 tumorös sind,
kann ein Strahlenbehandlungsplan allgemein gut mit den Kurven 62 übereinstimmen,
die Strahlung hoher Intensität
erzeugen würden,
die sich bei den Zonen 54 unter einer Vielzahl von verschiedenen
Winkeln θ schneiden
würden,
um eine hohe Gesamtdosis bei den Zonen 54, jedoch eine
geringe Dosis überall
sonst zu erzeugen.
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Aus 1 folgt
zudem, dass das tomographische Bild, das aus dem Sinogramm 60 erzeugt wurde,
genutzt werden kann, um einen Strahlenbehandlungsplan zu erstellen,
der sich genau auf dieses tomographische Bild bezieht. Das US-Patent 5.661.773
beschreibt allgemein ein interaktives Verfahren zum Erzeugen eines
Behandlungsplans in der Form eines Sinogramms 60, das auf
einem tomographischen Bild beruht.
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In 4 wird
nun bei einer tomographischen Erfassung „Scheibe für Scheibe" oder bei einer Strahlungsbehandlung
Scheibe-für-Scheibe
das abgebildete Objekt 51 in eine Vielzahl von Scheiben 70 aufgeteilt,
die längs
der z-Achse getrennt sind, und die Erfassung von Projektionen oder
die Strahlenbehandlung werden erzielt, indem die Strahlachse 31 auf
eine einzige Ebene beschränkt
ist, wenn sie sich um das abgebildete Objekt 51 dreht,
das allgemein durch den Pfeil 72 angegeben ist. Beim Abschuss
der 360-Grad-Drehung wird das Objekt durch ein Bewegen des Tisches 12 längs der
z-Achse bewegt, bis die nächste
Scheibe auf die Strahlachse 31 ausgerichtet ist.
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Bei
einem alternativen Erfassungs- oder Behandlungsverfahren, das als „spiralförmiges Abtasten" bezeichnet wird,
folgt die Projektionsachse einem spiralförmigen Pfad durch das abgebildete
Objekt 51, indem der Tisch 12 mit jeder Änderung
im Winkel θ um
einen kleinen Betrag in z erhöht
wird.
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Bei
dem vorherigen Verfahren Scheibe-für-Scheibe wird eine Reihe von
Sinogrammen 60' verwendet
(Dämpfung
und Behandlung), von denen jedes völlig gleich zu jenem ist, das
anhand 3 beschrieben wurde und üblicherweise 360° einer Montageaufbaubewegung
umfasst. Verschiedene Scheiben 70 erzeugen unterschiedliche
Abfolgen eines Sinogramms 60',
von denen jedes einen unterschiedlichen, jedoch konstanten z-Wert
aufweist.
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Im
Gegensatz erzeugt die spiralförmige
Erfassung ein Sinogramm 60'', bei dem jede
Zeile des Sinogramms 60'' eine unterschiedliche
Zunahme sowohl in θ als
auch in Z darstellt.
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Bei
dem in 4 gezeigten Beispiel erstreckt sich eine Zone 54 lediglich
durch die ersten zwei Scheiben 70. In 5 zeigen
folglich lediglich die ersten zwei Sinogramme 60' Sinuskurven 62,
die in Bezug zu der Zone 54 stehen. Ähnlich zeigen bei dem sinusförmig erfassten
Sinogramm 60'' von 6 lediglich
die ersten 720 Grad des Sinogramms 60'' eine
Signalkurve 62.
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Das Behandlungs-Planungsverfahren
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In 7 kann
nun die Strahlungstherapie-Maschine 10 oder eine unabhängige (nicht
gezeigte) CT-Maschine verwendet werden, um tomographische Daten
in der Form eines Dämpfungs-Sinogramms 41 eines
Patienten 43 zu erfassen. Wie es zuvor beschrieben wurde,
stellt das Dämpfungs-Sinogramm 41 im
Allgemeinen (hier vertikal dargestellte) Zeilen, die einen Satz
von Dämpfungsmessungen A(t)
umfassen, die von dem Detektor 32 bei verschiedenen Strahlen
bei einem gegebenen Projektionswinkel θ erfasst wurden, und (hier
horizontal dargestellte) Spalten, die die gleichen Daten für verschiedene
Projektionswinkel θ darstellen,
bereit.
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Das
Dämpfungs-Sinogramm 41 wird
durch eine tomographische Rekonstruktionseinheit 45, etwa
eine, die gut bekannte gefilterte Rückprojektionsalgorithmen verwendet,
erfasst, um ein Planungs- Tomographiebild 46 bereitzustellen,
das eine Scheibe des Patienten 43 darstellt. Dieser und
die folgenden Schritte können
an einem Computer 40 durchgeführt werden.
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Das
Planungs-Tomographiebild 46 kann einem Dosiskarten-Editor 48 zur
Verfügung
gestellt werden, bei dem es einen Hintergrund bereitstellt, auf dem
durch einen Physiker eine Dosiskarte 55 erstellt wird.
Die Dosiskarte 55 stellt die gewünschte Dosis in Bereichen innerhalb
der Scheibe des Patienten 43 dar.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Dosiskarte 55 interaktiv mit Editierbefehlen 53 von
einer Tastatur- oder Cursorsteuerungsvorrichtung erstellt, die von
dem Dosiskarten-Editor 48 empfangen werden.
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Die
Dosiskarte 55 wird verwendet, um ein Behandlungs-Sinogramm 57 zu
erstellen, das Energie und/oder Teilchenfluenz von mehreren Strahlen von
der Strahlungsquelle 28 bei verschiedenen Strahlwinkeln θ beschreibt,
die die gewünschte
Dosis der Dosiskarte 55 erzeugen. Das Behandlungs-Sinogramm 57 ist
im Allgemeinen in (hier vertikal dargestellten) Zeilen, die Werte
einer Funktion I(t) bereitstellen, die eine Strahlenergie und/oder
Teilchenfluenz für
verschiedene Strahlen t innerhalb eines Strahls und in (hier horizontal
dargestellte) Spalten angeordnet, die Werte einer Funktion I(θ) bereitstellen,
die eine Strahlenergie und/oder Teilchenfluenz für verschiedene Strahlwinkel θ angeben.
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Im
Allgemeinen wird das Verfahren der Umsetzung der Dosiskarte 55 in
das Behandlungs-Sinogramm als eine schrittweise Optimierung durch
die Planungs-Software 59 durchgeführt. Die Planungs-Software 59 erzeugt
ein Probe-Sinogramm 101, das einem Dosisrechner 61 zur
Verfügung
gestellt wird, wobei letzterer die Dosis ermittelt, die durch das
Probe-Sinogramm erzeugt werden würde, und
vergleicht diese mit der gewünschten
Dosis, wie es durch den Vergleichsknoten 102 angegeben
ist. Die Planungssoftware 59, die eine Anzeige der Abweichung
zwischen der durch das Probe-Sinogramm 101 bereitgestellten
Dosis und der Dosiskarte 55 erhält, modifiziert hierauf die
Strahlenergie und/oder Teilchenfluenz des Probe-Sinogramms 101 gemäß dieser
Abweichung und das Verfahren wird wiederholt, bis ein Behandlungs-Sinogramm 57 erhalten wird.
Das Behandlungs-Sinogramm 57 wird hierauf bereitgestellt,
um den Kollimator 38 für
eine Behandlung des Patienten 43 zu steuern.
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Aufgrund
der Zeit, die erforderlich ist, um die tatsächliche Strahlenbehandlung
durchzuführen,
die das Behandlungs-Sinogramm 57 verwendet, ist eine Patientenbewegung,
die durch Atmung und weitere Quellen verursacht wird, unvermeidbar.
Diese Bewegung kann erfasst werden, die Zeit, die für eine Änderung
der Dosiskarte 55 erforderlich ist, um die Bewegung wiederzugeben
und um das Behandlungs-Sinogramm 57 erneut zu berechnen,
ist jedoch zu groß, als
dass kurzzeitige Patientenbewegungen praktisch berücksichtigt
werden könnten.
Die vorliegende Erfindung hat erkannt, dass mit Hochgeschwindigkeitscomputern
die Korrekturtechnik zur Vorbehandlung der Patientenposition, die
allgemein im US-Patent 5.673.300 beschrieben ist und dem Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen
wurde, verwendet werden kann, um auch eine Bewegung während des
Behandlungsverfahrens an sich zu korrigieren.
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Wie
es in
8a dargestellt ist, erfordert eine
relative Bewegung des Patienten
43 oder eines Abschnitts
des Patienten
43 um einen Betrag Δr ⇀ von einer ersten Position
63 zu
einer zweiten Position
63' eine
Verschiebung der Zeilen des Sinogramms, wobei I(t) zu I(t +
)
modifiziert wird, wobei
ein Betrag
proportional zu Δr ⇀ mal ϕ ist,
was dem Unterschied zwischen dem Strahlwinkel θ für jene Zeile des Sinogramms
und dem Winkel von Δr ⇀ entspricht. Diese
Korrektur allein ist für
Parallelstrahlsysteme ausreichend, bei denen jeder der Strahlen
der Hochenergiestrahlung
34 parallel ist (in
8a gezeigt), sie
ist jedoch nur ein Teil der Korrektur, die für ein System mit aufgefächertem
Strahl gewünscht
ist, bei dem jeder der Strahlen der Hochenergiestrahlung
34 von
einem gemeinsamen Ursprung um die Strahlachse divergiert, wie es
in
8b dargestellt ist.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass die Divergenz der Strahlen in einem
Fächerstrahlsystem
eine Vergrößerungswirkung
verursacht, die idealerweise ausgeglichen werden sollte. In 8b sorgt
hierauf irgendeine Bewegung eines Objekts um Δr ⇀ von Position 63 zu
Position 63' nicht
nur für
eine Verschiebung der Sinogrammzeilen I(t), sondern sie kann für eine Vergrößerung dieser
Funktion sorgen. Folglich bewirkt das Objekt bei der Position 63', das sich näher zu dem
Ursprung des aufgefächerten
Strahls sowie über
den Ursprung des aufgefächerten
Strahls bewegt, eine Verschiebung der Funktion I(t + α) und eine
Skalierung der Funktion I(βt),
die die relativen Vergrößerungswirkungen
wiedergeben, die durch eine Bewegung zu dem Ursprung des aufgefächerten
Strahls der Hochenergiestrahlung 34 und von diesem weg
bewirkt wird. Die Beträge α und β hängen von
den bestimmten Abmessungen der Strahlungstherapie-Maschine 10 ab
und hängen
allgemein von dem Betrag der Bewegung und dem Ursprung der Bewegung
ab und sie können
durch gut verstandene geometrische Techniken ermittelt werden. Im
Allgemeinen müssen
die Skalierung und die Verschiebung keine linearen Funktionen sein
und sie müssen
nicht einheitlich über
den Patienten sein.
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Eine
Korrektur des Behandlungs-Sinogramms, wie es zuvor beschrieben wurde,
kann auf eine Vielzahl von Arten vorgesehen werden. Bei einer im 9 gezeigten
ersten Ausführungsform
werden die Zeilen und Spalten des Behandlungs-Sinogramms einem „Rebinning" unterzogen, um ein
Sinogramm zurückzustrahlen,
das ein völlig
gleiches Strahlungsmuster, jedoch an einer Maschine mit parallelen
Strahlen liefert. Dieses „Rebinning"-Verfahren ist eine
geometrische Transformation, die auf dem Gebiet der Computertomographie
gut bekannt ist, und es kann direkt berechnet werden, indem mathematische
Formeln verwendet werden, oder sie kann im Voraus berechnet werden,
um eine Tabelle zu erzeugen, die Elemente des Behandlungs-Sinogramms 57 mit
aufgefächertem
Strahl auf entsprechende Elemente eines Sinogramms mit parallelen Strahlen
abbildet. Im Allgemeinen wird ein Interpolationsschritt erforderlich
sein, damit die Elemente auf die ganzzahligen Strahlen- und Strahlwinkelwerte des
Sinogramms abgebildet werden können.
Dieses „Rebinning" ist durch den Verfahrensblock 81 angegeben.
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Nun
wird bei dem Verfahrensblock 83 für jeden Strahlwinkeln die Komponente
der Bewegung senkrecht zu dem Strahlwinkel ermittelt und verwendet,
um die bestimmte Zeile des Sinogramms in direktem Verhältnis zu
jener Komponente zu verschieben. Eine Bewegung parallel zu dem Strahlwinkel kann
als ein Ergebnis der Parallelstrahlgeometrie vernachlässigt werden.
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Beim
Verfahrensblock 84 kann das resultierende verschobene Parallelstrahl-Sinogramm durch „Rebinning" in ein Sinogramm
mit divergentem Strahl umgesetzt werden, indem das umgekehrte Verfahren verwendet
wird, das im Verfahrensblock 81 beschrieben wurde. Das
resultierende Sinogramm muss sowohl bei einer parallelen als auch
bei einer senkrechten Bewegung des Patienten korrigiert werden.
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Wie
es alternativ in
10 dargestellt ist, kann für jede Zeile
des Behandlungs-Sinogramms, das sich auf einen bestimmten Strahlwinkel
bezieht, eine senkrechte Komponente
der
Bewegungen Δr ⇀ bestimmt
werden, wie es durch den Verfahrensblock
86 angegeben ist.
Bei dem Verfahrensblock
88 können hierauf die Zeilen proportional
zu dieser Komponente und zu der Vergrößerung, die durch die divergierenden
Strahlen des aufgefächerten
Strahls verursacht wird, verschoben werden. Nun kann bei dem Verfahrensblock
90 die
parallele Komponente der Bewegung
in
Bezug auf eine Strahlachse bei θ bestimmt
werden und bei dem Verfahrensblock
92 können die Zeilen geeignet skaliert
werden. Schließlich
können
bei dem Verfahrensblock
94 die skalierten und verschobenen
Zeilen neu abgetastet werden, um sie mit ganzzahligen Werten zu
versehen, die in dem Behandlungs-Sinogramm
57 erlaubt sind.
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Der
senkrechte Wert der Bewegung
und die
parallele Komponente der Bewegung
könne für eine beliebige
Verlagerung von Δx
und Δy innerhalb
eines feststehenden x-y-Koordinatensystems, das in der Ebene des
aufgefächerten
Strahls liegt, gemäß der folgenden
Formel abgeleitet werden:
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Für ein System
mit aufgefächertem
Strahl, das einen Mehrblatt-Kollimator nutzt, weist das korrigierte
Sinogramm I(βt
+ α) im
Allgemeinen Unstetigkeiten auf, die nicht an der Trennung zwischen
den Blättern
des Kollimators 38 liegen, die die Strahlen definieren.
Deswegen muss das Sinogramm erneut abgetastet werden, damit es in
die Grenzen des Behandlungs-Sinogramms 57 passt. Standardverfahren der
Interpolation können
für dieses
erneute Abtasten verwendet werden. Die Erfinder erkennen, dass es bei
diesem Ansatz zusätzliche
Fehler einschließlich des
Fehlers gibt, dass Streuung berücksichtigt
wird, es wird jedoch angenommen, dass diese Fehler klein sind oder
korrigiert werden können.
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In 12 können nun
die zuvor beschriebene Modifizierungstechnik für das Behandlungs-Sinogramm
oder die einfachere Behandlungs-Sinogrammmodifizierung,
die in dem Vorgängerpatent 5.673.300
beschrieben ist, genutzt werden, um eine Echtzeit-Bewegungskorrektur
bereitzustellen. Während
der Behandlung des Patienten 43 mit der Strahlungstherapie-Maschine 10' kann ein reguläres tomographisches
Projektionssignal erzielt werden, indem der Detektor 32 verwendet
wird, oder es kann ein tomographisches Megavolt-Projektionssignal
erzielt werden, indem ein Megavolt-Detektor 65 verwendet wird.
Die so erhaltenen Bilder können
verwendet werden, um ein Echtzeit-Bildgebungs-Sinogramm 67 zu schaffen,
das mit dem Planungs-Dämpfungs-Sinogramm 41 verglichen
werden kann, wie es durch den Vergleichsblock 93 gemäß der in
dem zuvor erwähnten
Patent beschriebenen Technik zur Bereitstellung eines Bewegungssignals 69 angegeben
ist.
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Im
Allgemeinen korreliert der Vergleich zwischen den zwei Dämpfungs-Sinogrammen 41 und 67 Zeilen
der Sinogramme bei bestimmten Strahlwinkeln, um eine Patientenbewegung
in einer oder mehreren rechtwinkligen Achsen festzustellen. Allgemeiner
kann diese Technik erweitert werden, um die Bewegung des Patienten 43 in
sechs Parametern bestehend aus x, y und z und Roll-, Gier und Stampfachse
vollständig
zu definieren.
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Alternativ
kann ein Patientenbewegungssensor 66 verwendet werden,
um ein physiologisches Signal von dem Patienten zu liefern, das
eine Bewegung angibt. Im einfachsten Fall kann der Sensor 66 eine
Druckmanschette sein, um eine Brustwandausdehnung zu erfassen, die
proportional zur Atmung ist, oder er kann einfach ein elektronisches
Signal wie etwa ein ECG-Signal erfassen. Das derart erfasste Signal 71 kann
einem mathematischen Modell 73 zugeführt werden, das den Signalverlauf
mit inneren Änderungen
in dem Patienten in Bezug setzt, sei es durch die Verwendung einer
einfachen mathematischen Modellierung des Patienten, beispielsweise Atmen
als eine Ausdehnung einer im Allgemeinen ovalen Brustwand, oder
indem verschiedene Phasen des Signalverlaufs mit gemessenen tomographischen
Bildern des Patienten oder eines Standardpatienten getastet werden,
wodurch Änderungen
der Stelle oder der Perspektiven von inneren Strukturen des Patienten 43 angegeben
werden würden.
Der Patientenbewegungssensor kann alternativ optisch sein, wobei äußere Bezugsmarkierungen
verwendet werden, die durch Laser oder dergleichen optisch erfasst
werden, oder er kann Signale von weiteren bekannten Bildgebungssystemen
wie etwa einer magnetischen Resonanzbildgebung (MRI) nutzen, oder er
kann durch Positionierungs-Fixierungseinrichtungen
bereitgestellt werden, die an dem Patienten befestigt sind, wobei
gut bekannte Orts- bzw. Orientierungsbestimmungstechnologien verwendet
werden wie etwa jene, die Hochfrequenz- oder Lichtsender und -empfänger nutzen,
wie sie von Realitätssimulations-Kopfhörern (Headsets)
und dergleichen bekannt sind.
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Diese
Signale
69 von irgendeiner Quelle können einem Sinogramm-Bearbeitungsprogramm
74 zur
Verfügung
gestellt werden, das als Software in einem Hochgeschwindigkeits-Computerprozessor eingebaut
ist, der die zuvor beschriebenen Transformationen durchführt, wobei
die Eingabewerte den
Wert
und absolute Koordinateninformationen beschreiben. Das Sinogramm-Bearbeitungsprogramm
74 empfängt folglich
ein Sinogramm, das, wie es in
7 beschrieben
wurde, zuvor erstellt wurde, um ein modifiziertes Behandlungs-Sinogramm
76 zu
erstellen, das dem Kollimator
38 auf einer Echtzeit-Basis
zur Verfügung
gestellt wird, um so die gegenwärtige
Strahlenbehandlung auf einer Echtzeit-Basis zu modifizieren.
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Die
Fähigkeit,
das Behandlungs-Sinogramm 57 durch einfache mathematische
Operationen wie etwa Verschieben und Skalieren zu modifizieren, schafft
die Möglichkeit,
die schnellen Korrekturen durchzuführen, die in Echtzeit erforderlich
sind. Ferner können
in dem Fall, bei dem ein Modell 73 verwendet wird, Modifikationen
vorhergesehen und im Voraus berechnet werden, und/oder viele modifizierte
Behandlungs-Sinogramme 76 können im
Voraus berechnet und bei Bedarf einfach mit dem Kollimator 38 in
Verbindung geschaltet werden.
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Ebenfalls
in 11 muss nun das Korrekturverfahren, das bei dem Sinogramm
angewendet wird, nicht nur eine Verlagerung von Objekten bewältigen,
sei es in dem Patienten oder einschließlich des ganzen Patienten,
sondern es muss dieses bis zu einem bestimmten Grad auch allgemeinen
Abmessungsänderungen
von Objekten in dem Patienten anpassen. Beispielsweise kann sich
das Objekt in der Betriebsweise 63 aufblähen, so
dass es wegen der vorhersagbaren Auswirkung des Ausdehnens durch
ein Skalieren der Sinogramm-Funktion I(t), die erforderlich ist,
um die Behandlung jener Struktur fortzusetzen, ein Objekt in der
Betriebsweise 63'' wird. Im Unterschied
zu der Ausdehnung von 4 wird jedoch in diesem Fall
eine ähnliche
Ausdehnung bei allen Strahlwinkeln gefunden. Folglich kann durch diese
Technik eine Anpassung an komplizierte Organabmessungsänderungen
ohne die Erfordernis einer Neuberechnung der Dosiskarte 55 erfolgen.
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Diese
Möglichkeit,
das Behandlungs-Sinogramm 57 zu modifizieren, um den Ort
und die Abmessungen der Strukturen zu ändern, die behandelt werden,
ermöglicht
ein neuartiges Verfahren einer schnellen Konstruktion von Behandlungs-Sinogrammen,
wodurch der Bedarf an herkömmlicher
Planungs-Software vermieden oder der Bedarf für derartige Software-Iterationen begrenzt
wird.
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Wieder
in 12 bereitet ein derartiges System eine Reihe von
partiellen Sinogrammen 80(a) bis 80(c) vor, von
denen jedes einem zuvor festegelegten Patientenelement 82(a) bis 82(c) entspricht,
und stellt eine Standard-Behandlung für jene Elemente bereit. Diese
partiellen Sinogramme 80(a) bis 80(c) können erstellt
werden, indem eine herkömmliche Planungs-Software
verwendet wird, und sie werden über
den Verlauf einer beliebig langen Zeitdauer optimiert und hierauf
für einen
späteren
Gebrauch in einer elektronisch zugänglichen Bibliothek zusammen mit
Darstellungen von Patientenelementen 82(a) bis 82(c) gespeichert,
wobei sie einen Bereich, möglicherweise
ein erwartetes Material, und eine gewünschte Behandlungsdosis angeben.
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Während des
Planungsverfahrens empfängt der
Dosiskarten-Editor 48 Darstellungen, die den Behandlungszonen
und Dosen von Patientenelementen 82(a) bis 82(c) entsprechen,
und ermöglicht,
dass diese in Bezug auf das tomographische Planungsbild 46 sowohl
durch Verschiebung in Bezug auf das tomographische Planungsbild 46 als
auch durch Ausdehnung und Zusammenziehen bearbeitet werden können. Diese
Bearbeitungsbefehle werden als Editierbefehle 53 empfangen
und werden außerdem über eine
Leitung 85 dem Sinogramm-Bearbeitungsprogramm 74 zugeführt.
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Wenn
die Patientenelemente 82(a) bis 82(c) bearbeitet
worden sind, modifiziert das Sinogramm-Bearbeitungsprogramm 74 die
partiellen Sinogramme 80(a) bis 80(c), wie es
zuvor beschrieben wurde, damit diese mit den neuen räumlichen
Orten und Abmessungen ihrer zugeordneten Patientenelemente 82 übereinstimmen.
Die Sinogramme 80(a) bis 80(c) für die ausgewählten Patientenelemente 82(a) bis 82(c),
die bei der Erzeugung einer Dosiskarte 55 verwendet wurden,
können
hierauf aufsummiert oder auf eine andere Weise kombiniert werden, um
das Behandlungs-Sinogramm 76 zu erzeugen. Die Kombination
wirkt auf Elementpaare von entsprechenden Zeilen und Spalten ein.
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Folglich
kann ein Physiker, der ein tumoröses
Organ zu behandeln wünscht,
auf der Grundlage von einigen gemittelten Personen ein Patientenelement 82(a) auswählen, das
eine zuvor geplante Behandlung für
jenes Organ darstellt, und es mit einem zweiten Patientenelement 82(a) kombinieren,
das eine in der Nähe
liegende empfindliche Struktur darstellt, bei der eine Bestrahlung
vermieden werden muss. Diese zwei Abschnitte können auf einer Darstellung
des Patientenkörpers
angeordnet werden, die außerdem
durch einen Abschnitt modelliert wurde, wie er gegenüber einem
tomographischen Bild eines tatsächlichen
Patienten ausgerichtet ist.
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Das
resultierende Behandlungs-Sinogramm 76 kann dem Kollimator 38 direkt
zugeführt
werden oder es kann als ein Ausgangspunkt für weitere Optimierungen verwendet
werden, indem die Iteration des Dosisrechners 61 und die
Planungssoftware 59 verwendet werden, wie es zuvor beschrieben
wurde.
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Die
Patientenelemente können
folglich sowohl Standard-Organe oder geometrische Standardformen
einer vorgegebener Dichte und einer gewünschten Dosis darstellen. Soweit
viele Patientenbehandlungen abgesehen von geringfügigen anatomischen Änderungen
in der Abmessung ähnlich
sind, ermöglich
ein derartiges System, dass der Physiker erprobte Strahlungstherapietechniken
bei den Patienten verwendet.
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Die
Technik zum Erstellen eines Behandlungs-Sinogramms aus partiellen
Sinogrammen 80 kann ferner durch die Bewegungserfassung,
die durch Signale 69 bereitgestellt wird, in dem Maß erweitert
werden, dass eine Bewegung, die bei einem bestimmten Organ identifiziert
wurde, als ein einzelnes partielles Sinogramm 80 identifiziert
werden kann und folglich von den anderen Komponenten des Behandlungs-Sinogramms 57 unterscheidbar
ist, wodurch eine Einstellung jenes Organs isoliert möglich ist.