DE19626910A1

DE19626910A1 - System for adjusting radiation unit e.g. linear accelerator on coordinates of tumour

Info

Publication number: DE19626910A1
Application number: DE19626910A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Brenneisen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: DE19626910C2

Abstract

The adjusting system adjusts a radiation unit esp. on a tumour in the head region of a patient. A stereo appraisal frame is provided for a coordinate unit and a non-invasive fixation facility for the selective fixing of the patient head in the stereo appraisal frame. The fixation facility is arranged at a fixation frame (1) and the adjustment is reproducible. The fixation frame is insertable in the stereo appraisal frame (2), and is adjustable compared to the stereo appraisal frame. Adaption parts (4) are arranged pref. at the fixation frame (1), for the positional connection of the fixation frame with the stereo-appraisal frame. The fixation frame has a fixation facility, for determining at least three appraisal points at the head of the patient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen einer Bestrahlungseinrichtung insbesondere eines Linearbeschleu nigers, auf die Koordinaten eines Bestrahlungszieles, insbe sondere eines Tumors, im Kopfbereich eines Patienten für einen radiochirurgischen Eingriff, insbesondere mittels einer fraktio nierten Bestrahlung, umfassend einen Stereotaxierahmen für die Koordinateneinrichtung und nicht-invasive Fixationsmittel zur definierten Fixierung des Stereotaxierahmens am Patientenkopf.The invention relates to a device for adjusting a Irradiation device, in particular a linear accelerator nigers, on the coordinates of a radiation target, esp especially a tumor, in the head area of a patient for one radiosurgery, particularly by means of a fracture radiation, comprising a stereotaxic frame for the Coordinate device and non-invasive fixation means for defined fixation of the stereotaxic frame on the patient's head.

Eine vorgenannte Vorrichtung bzw. eine Positioniereinrich tung wird beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 195 30 013.0 vom 16. 8. 1995 vorgeschlagen.A aforementioned device or a positioning device tion is, for example, in German patent application 195 30 013.0 of August 16, 1995.

Bei der Radiochirurgie wird mit einer Bestrahlungseinrich tung, beispielsweise einem Linearbeschleuniger oder einem Gamma- Knife, ein Eingriff vorgenommen, um beispielsweise einen Tumor zu bestrahlen. Dazu muß der durch die Strahlachse der Bestrahlungseinrichtung und verschiedene Schwenkachsen eines Bestrahlungskopfes bzw. einer Patientenlagerung definierte Ziel bereich (Isozentrum) der Bestrahlungseinrichtung in sehr genaue Deckung mit dem im Patientenkopf enthaltenen Ziel, z. B. dem Tumor, gebracht werden. Dazu wird zunächst einmal der Patienten kopf mit dem in ihm enthaltenen Ziel durchleuchtet, wobei der Patient mit seinem Kopf in einem sogenannten Stereotaxierahmen gelagert wird, mit dessen Hilfe dem auf diese Weise erkennbaren Ziel Raumkoordinaten zugeordnet werden.Radiosurgery is performed using a radiation device device, for example a linear accelerator or a gamma Knife, an operation made, for example, a tumor to irradiate. To do this, the beam axis of the Irradiation device and different swivel axes one Radiation head or a patient positioning defined target area (isocenter) of the radiation device in very precise Cover with the target contained in the patient's head, e.g. B. the Tumor. First of all, the patient with the target contained in it, whereby the Patient with his head in a so-called stereotaxic frame is stored, with the help of the recognizable in this way Target space coordinates can be assigned.

Mit Hilfe des Stereotaxierahmens wird dann später vor der Strahlenbehandlung die Bestrahlungseinrichtung bzw. deren Iso zentrum auf die über den Stereotaxierahmen definierten Koordina ten des Bestrahlungszieles eingerichtet. Dieses Prinzip bist hinreichend bekannt.With the help of the stereotaxi frame will later in front of the Radiation treatment the radiation device or its iso center on the coordina defined by the stereotaxic frame th of the radiation target set up. That principle is well known.

Häufig wird der Stereotaxirahmen invasiv am Patientenkopf befestigt. Dazu weist der Stereotaxierahmen beispielsweise Dor nen auf, die in Knochen des Patientenschädels eingepreßt werden. Es werden also künstliche Öffnungen im Schädelbereich des Pa tienten produziert, die der Fixation des Stereotaxierahmens die nen.The stereotaxic frame is often invasive on the patient's head attached. For this purpose, the stereotaxic frame has, for example, Dor NEN, which are pressed into the bones of the patient's skull. So there are artificial openings in the skull area of the Pa produced the fixation of the stereotaxic frame nen.

Eine solche Befestigung des Stereotaxierahmens am Patienten kopf ist insbesondere dann möglich und vorteilhaft, wenn die er forderliche Bestrahlung in einem einzigen Arbeitsgang durchge führt werden kann.Such attachment of the stereotaxic frame to the patient Head is particularly possible and advantageous if he required radiation in a single operation can be led.

Häufig ist es jedoch notwendig, eine entsprechende Strahlen behandlung in Raten in zeitlichen Abständen, also fraktioniert, durchzuführen. In einem solchen Falle wird es, auch zur Schonung des Patienten, bevorzugt, nicht-invasive Befestigungsmöglich keiten für den Stereotaxierahmen zu wählen, indem also mit Hilfe von entsprechenden Befestigungsmitteln ohnehin vorhandene Kör peröffnungen im Schädel des Patienten für die Befestigung Ver wendung finden. However, it is often necessary to have an appropriate blasting treatment in installments at intervals, i.e. fractionated, perform. In such a case, it will also be a protection of the patient, preferably, non-invasive attachment possible to choose for the stereotaxic frame by using of appropriate fasteners already existing Kör Perforations in the patient's skull for attachment Ver find application.

Als bereits bekannte, nicht-invasive Befestigungsmöglichkei ten für einen Stereotaxierahmen sind insbesondere drei Methoden hervorzuheben, die in der Zeitschrift : "Seminars in Radiation Oncology", Vol. 5, No. 3 (July), 1995, Seiten 203 bis 212 ver öffentlicht sind, und zwar in dem Aufsatz von Mehta et al.: "Linear Accelerator Configurations for Radiosurgery". Hierbei handelt es sich um die in der Fig. 5 des vorzitierten Aufsatzes schematisch dargestellten Methoden von Clark, Laitinen und dem College Wisconsin.As already known, non-invasive fastening options for a stereotaxi frame, three methods are to be emphasized, which are described in the journal: "Seminars in Radiation Oncology", Vol. 5, No. 3 (July), 1995, pages 203 to 212, in the article by Mehta et al .: "Linear Accelerator Configurations for Radiosurgery". These are the methods of Clark, Laitinen and the College Wisconsin shown schematically in Fig. 5 of the above-cited article.

Bei der ersten Methode wird insbesondere ein Beißblock bzw. Gebißstück als Fixierungsmittel für einen Stereotaxierahmen ver wendet. Dieses Gebißstück wird dem Gebiß des Patienten angepaßt, so daß eine insbesondere spielfreie Fixierung des Stereotaxie rahmens möglich ist.In the first method, a bite block or Bit as a fixative for a stereotaxic frame ver turns. This bit is adapted to the patient's teeth, so that fixation of the stereotaxy, in particular without play frame is possible.

Bei der zweiten Methode wird eine Dreipunkt-Lagerung gewählt, mit Hilfe von zwei Ohrenstöpseln und einem Nasenrücken-Widerla ger. Hierbei werden also insbesondere zwei Ohrenstöpsel nicht invasiv in die Gehörgänge eingebracht.In the second method, a three-point bearing is chosen, with the help of two earplugs and a bridge of the nose ger. In particular, two earplugs are not used here introduced invasively into the ear canals.

Bei der dritten Methode wird eine an den Patientenkopf anmo delierte Maske zur definierten Fixierung des Stereotaxierahmens am Patientenkopf gewählt.In the third method, one is attached to the patient's head Deleted mask for defined fixation of the stereotaxic frame selected on the patient's head.

Gerade bei einer notwendigen fraktionierten radiochirurgi schen Behandlung können diese drei Methoden jedoch Probleme be reiten, da es für eine solche Behandlung notwendig ist, vor den einzelnen Behandlungsfraktionen den Stereotaxierahmen in dersel ben Stellung am Patientenkopf zu positionieren, die bei der vor hergehenden Behandlungsfraktion vorhanden war bzw., die insbe sondere bei der Festlegung der Koordinaten des zu bestrahlenden Zieles gegeben war, damit keine unbemerkten Koordinatenänderun gen stattfinden, die die Behandlung verfälschen.Especially with a necessary fractionated radiosurgery In treatment, these three methods can pose problems ride, as it is necessary for such treatment, before the individual treatment fractions within the stereotaxic frame to position ben on the patient's head, that at the front hereby treatment fraction was present or, in particular especially when determining the coordinates of the radiation to be irradiated The goal was given so that no unnoticed changes in coordinates conditions that distort treatment.

Die am Patientenkopf einmal gewählte Position des Stereo taxierahmens muß also besonders genau reproduzierbar sein.The position of the stereo once selected on the patient's head The tax framework must therefore be particularly reproducible.

Dies ist bei den drei bekannten Methoden entweder gar nicht möglich, weil beispielsweise auch kleinste Winkeländerungen oder kleinste Befestigungsspielräume die Koordinaten zu sehr verfäl schen, oder die Reproduktion der zunächst gewählten Position ist nur mit einem erheblichen Zeitaufwand möglich, zumal der Stereo taxierahmen mit seinen Fixationsmitteln recht unhandlich zu handhaben ist, jedenfalls soweit präzise Feineinstellungen not wendig sind.This is either not the case with the three known methods possible because even the smallest angle changes or Smallest leeway for fixing the coordinates too much or the reproduction of the initially selected position only possible with a considerable amount of time, especially since the stereo Taxierrahmen with its fixation means quite unwieldy handle, at least as far as precise fine adjustments are necessary are agile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, bei der die Repro duktion einer Position eines Patientenkopfes in dem Stereotaxie rahmen möglichst genau und schnell gewährleistet ist.The invention has for its object a device the genus mentioned at the beginning, in which the repro duction of a position of a patient's head in the stereotaxy frame is guaranteed as accurately and quickly as possible.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fixationsmittel an einem Fixationsrahmen angeordnet und repro duzierbar einstellbar sind, und daß der Fixationsrahmen in den Stereotaxierahmen einsetzbar und gegenüber dem Stereotaxierahmen reproduzierbar einstellbar ist.This object is achieved in that the Fixation means arranged on a fixation frame and repro are adjustable, and that the fixation frame in the Stereotaxi frame can be used and compared to the stereotaxi frame is reproducibly adjustable.

Die Erfindung schlägt also mit Vorteil vor, die Fixationsmittel zu einer zusammenhängend handhabbaren Halterung, einem Fixationsrahmen, zusammenzufassen und den Fixationsrahmen in den Stereotaxierahmen einsetzbar zu gestalten. Dabei ist die Position des Fixationsrahmens in dem Stereotaxierahmen reprodu zierbar einstellbar, womit sichergestellt sein kann, unter Um ständen im einfachsten Falle mit Fixierungsschrauben, daß der Fixationsrahmen in genau definierter und reproduzierbarer Weise wieder mit dem Stereotaxierahmen verbunden werden kann.The invention therefore advantageously proposes that Fixation means for a cohesive holder, a fixation frame, summarize and the fixation frame to be designed for use in the stereotaxi frame. Here is the Position of the fixation frame in the stereotaxy frame reprodu adjustable, which can be ensured under Um would be in the simplest case with fixing screws that the Fixation frame in a precisely defined and reproducible way can be connected to the stereotaxi frame again.

Diese erfindungsgemäße Lösung hat den entscheidenden Vorteil, daß der Fixationsrahmen als solcher mit seinen Fixationsmitteln sehr viel leichter zunächst zur Einstellung der Position gehand habt werden kann. Ohne den hierfür störenden, recht weiträumigen Stereotaxierahmen, können beispielsweise Fein-Einstellelemente des Fixationsrahmens sehr viel besser erfaßt und betätigt und kontrolliert werden. Erst danach kann dann der Fixationsrahmen mit dem Stereotaxierahmen verbunden werden, wonach bei Bedarf noch weitere Fixierungen -oder Nachregelungen durchgeführt werden können.This solution according to the invention has the decisive advantage that the fixation frame as such with its fixation means much easier at first to adjust the position can be had. Without the annoying, quite spacious Stereotaxi frames, for example, fine adjustment elements the fixation frame is much better grasped and operated and to be controlled. Only then can the fixation frame connected to the stereotaxi frame, after which if necessary even more fixations or readjustments are carried out can.

Zwischen dem Fixationsrahmen und dem Stereotaxierahmen können Adaptionsteile vorgesehen sein. Diese dienen zur reproduzierbar lagegenauen Verbindung zwischen Fixationsrahmen und Stereo taxierahmen. Die Adaptionsteile können dafür variabel ausgebil det sein, um nötigenfalls auch die Position zwischen dem Stereo taxierahmen und dem Fixationsrahmen definiert zu verändern. "Adaptionsteile" ist hier im weitesten Sinne zu verstehen. Es kann sich hierbei auch um Gelenkarme, Gerüste oder dergleichen handeln. Hierdurch wird insbesondere die Möglichkeit geschaffen, die günstigste Fixierung am Patientenkopf zu wählen.Can between the fixation frame and the stereotaxi frame Adaptation parts may be provided. These are used for reproducibility precise connection between fixation frame and stereo tax framework. The adapter parts can be variably trained for this det, if necessary, the position between the stereo to change the taxation framework and the fixation framework. "Adaptation parts" is to be understood here in the broadest sense. It can also be articulated arms, scaffolding or the like act. This in particular creates the possibility to choose the cheapest fixation on the patient's head.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Fixationsrahmen wenigstens drei Fixierpunkte am Patientenkopf bietende Fixationsmittel umfaßt. Mit wenigstens drei Fixations punkten kann eine Fixierung genau definiert und besonders fehlerfrei reproduziert werden. Hierfür kommen nach einer Wei terbildung der Erfindung insbesondere zwei als Ohrstöpsel dienende Ohroliven und ein Gebißstück in Betracht. Auf diese Weise würde also beispielsweise die Clark-Methode mit der Laitinen-Methode in vorteilhafter Weise kombiniert, indem die Ohren und die Mundhöhle nicht-invasiv als natürliche Körper öffnungen für die Fixierung genutzt werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders stabile und sehr genau definierbar und re produzierbare Fixierung.A next development of the invention provides that the Fixation frame at least three fixation points on the patient's head offering fixation means. With at least three fixations a fixation can be precisely defined and special reproduced without errors. For this come after a Wei terbildung the invention in particular two as earplugs serving ear olives and a bit. To this For example, the Clark method with the Laitine method advantageously combined by the Ears and the oral cavity are non-invasive as a natural body openings can be used for fixation. This gives a particularly stable and very precisely definable and re producible fixation.

Die Ohrenoliven werden vorzugsweise an den freien Enden einer Fixierungszange angeordnet, so daß sie mit einer Zangenbewegung einstellbar und in die Gehörgänge eingeführt und stabil fixiert werden können. Danach wird dann beispielsweise das Gebißstück in die Mundhöhle eingeführt.The ear olives are preferably at the free ends of one Fixation pliers arranged so that they move with a pliers adjustable and inserted into the ear canals and fixed securely can be. Then, for example, the bit in the oral cavity inserted.

Das Gebißstück umfaßt vorzugsweise einen plastischen, bevor zugt einen thermoplastischen Bereich bzw. ein entsprechendes Mittel zur Ausbildung eines Gebißabdruckes des Patienten, um auch in diesem Bereich die Fixierung möglichst spielfrei und genau reproduzierbar, sowie auch stabil durchführen zu können.The bit preferably includes a plastic one before moves a thermoplastic area or a corresponding one Means for forming a denture impression of the patient in order to in this area, the fixation is as free of play as possible and exactly reproducible and stable.

Zudem kann als weiterer Auflagepunkt ein Nasenrücken-Widerla ger vorgesehen sein. Dieses würde der Fixierung weitere Stabilität verleihen.In addition, a bridge of the nose can be used as a further point of contact ger be provided. This would further fixation Give stability.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: An embodiment of the invention, from which further inventive features result is shown schematically in the drawing shown. Show it:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausbildung eines Fixationsrahmens, Fig. 1 shows a preferred embodiment of a fixation frame,

Fig. 2 die Anordnung des Fixationsrahmens in einem Stereo taxierahmen und Fig. 2 shows the arrangement of the fixation frame in a stereo taxi frame and

Fig. 3 die Gesamtanordnung mit Bezug auf einen Patienten kopf. Fig. 3 shows the overall arrangement with respect to a patient's head.

Der Fixationsrahmen 1 ist im Ausführungsbeispiel etwa U- förmig ausgebildet und besitzt zwei Rahmenteile 6a, 6b, deren angewinkelte Enden zueinander parallel laufen und in einer Halterung 5 gegeneinander verschiebbar und feststellbar gehalten sind. Die freien Enden der Rahmenteile 6a, 6b sind je mit einem Zangenteil 7a, 7b gelenkig und winkelverstellbar verbunden. An den freien Enden der Zangenteile 7a, 7b sind Ohroliven 8 ange ordnet.The fixation frame 1 is approximately U-shaped in the exemplary embodiment and has two frame parts 6 a, 6 b, the angled ends of which run parallel to one another and are held in a holder 5 so as to be displaceable and lockable. The free ends of the frame parts 6 a, 6 b are each articulated and adjustable in angle with a pair of pliers 7 a, 7 b. At the free ends of the pliers parts 7 a, 7 b ear tips 8 are arranged.

Weiterhin ist an der Halterung 5 ein Mehrgelenkarm 9 für ein Gebißstück 10 angeordnet. Das Gebißstück ist mit einem plasti schen vorzugsweise thermoplastischen Material zur Ausbildung eines Gebißabdruckes des Patienten versehen. Im Ausführungsbei spiel weist der Fixationsrahmen 1 außerdem ein Nasenrücken- Widerlager 13a auf, das über einen Arm 13 mit der Halterung 5 verbunden ist.Furthermore, a multi-joint arm 9 for a bit 10 is arranged on the holder 5 . The bit is provided with a plastic rule preferably thermoplastic material to form a denture impression of the patient. In the game Ausführungsbei the fixation frame 1 also has a nose bridge abutment 13 a, which is connected via an arm 13 to the bracket 5 .

Fig. 2 zeigt die Anordnung des Fixationsrahmens 1 in dem Stereotaxierahmen 2. Zur Verbindung dienen Adaptionsteile 4, die einerseits mit dem Fixationsrahmen und andererseits mit dem Stereotaxierahmen verbindbar sind. Dabei sind die Adaptionsteile und die Verbindungsmittel so ausgebildet, daß die Verbindungen einstellbar sind und die Einstellungen reproduzierbar sind. Fig. 2 shows the arrangement of the fixing frame 1 in the stereotaxic frame 2. Adaption parts 4 are used for connection, which can be connected on the one hand to the fixation frame and on the other hand to the stereotaxic frame. The adaptation parts and the connecting means are designed so that the connections are adjustable and the settings are reproducible.

Hierzu können Stift-Schlitzverbindungen, Gelenkverbindungen mit zugeordneten Skalen, Fixierschrauben und dergleichen bekannte Mittel dienen.For this purpose, pin-slot connections, articulated connections with associated scales, fixing screws and the like known Serve means.

Fig. 3 zeigt die Kombination des Stereotaxierahmens 2 und des Fixationsrahmens 1 in der Anwendung zur Fixation eines Patientenkopfes. Der Patientenkopf 12 ist auf einer Basis 3 plaziert. Der Stereotaxierahmen 2 kann mit dieser Basis lösbar befestigt sein oder besonders vorteilhaft mittels der in oder deutschen Patentanmeldung 19 614 644.5 angegebenen Verbindungs einrichtung relativ zu dieser Basis 3 in zwei orthogonalen Ebenen verschiebbar sein. Damit kann der Stereotaxierahmen ohne Manipulation am Patienten zum Fixationsrahmen geführt werden und hier spannungsfrei, daß heißt, ohne Ausübung von Kräften mit dem Fixationsrahmen verbunden werden. Dies bewirkt eine erhebliche Steigerung der Wiederholgenauigkeit, da der Fixationsrahmen immer in der elastischen Mittelstellung der ihn tragenden Körpergewebe liegt. Der Fixationsrahmen 1 wird, wie vorbeschrieben, am Patientenkopf positioniert und danach mit dem Stereotaxierahmen 2 über die Adaptionsteile 4 verbunden. Damit ist dann eine- genaue und reproduzierbare Positionierung des Patientenkopfes erreicht und kann die Bestrahlung zielgenau durchgeführt werden. Fig. 3, the combination of the stereotactic frame 2 and the fixation frame 1 is in the application to the fixation of a patient's head. The patient's head 12 is placed on a base 3 . The stereotaxic frame 2 can be detachably fastened with this base or can be displaceable relative to this base 3 in two orthogonal planes by means of the connection device specified in or German patent application 19 614 644.5. The stereotaxic frame can thus be guided to the fixation frame without manipulation on the patient and can be connected to the fixation frame here without tension, that is to say without exerting any forces. This results in a considerable increase in repeatability, since the fixation frame is always in the elastic middle position of the body tissues that support it. As described above, the fixation frame 1 is positioned on the patient's head and then connected to the stereotaxic frame 2 via the adaptation parts 4 . A precise and reproducible positioning of the patient's head is then achieved and the irradiation can be carried out precisely.

Claims

1. Device for setting an irradiation device, in particular a linear accelerator, to the coordinates of an irradiation target, in particular a tumor, in the head region of a patient for a radiosurgical intervention, in particular by means of fractional irradiation, comprising a stereotaxic frame for the coordinate device and non-invasive fixation means Defined fixation of the patient's head in the stereotaxi frame, characterized in that the fixation means are arranged on a fixation frame ( 1 ) and can be reproducibly adjusted, and that the fixation frame can be inserted into the stereotaxi frame ( 2 ) and can be reproducibly adjusted with respect to the stereotaxi frame ( 2 ).

2. Device according to claim 1, characterized by preferably on the fixation frame ( 1 ) arranged adaptation parts ( 4 ) for positioned connection of the fixation frame ( 1 ) with the stereotaxic frame ( 2 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the fixation frame ( 1 ) has fixation means for detecting at least three fixing points on the patient's head ( 12 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the fixation frame ( 1 ) comprises two ear olives ( 8 ) and a bit ( 10 ) as a fixation means.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fixation frame ( 1 ) has two zueinan the angled approximately U-shaped frame parts ( 6 a, 6 b), the jointly angled ends of which run parallel to each other and in a holder ( 5 ) are slidable and lockable.

6. The device according to claim 5, characterized in that at the free ends of the frame parts ( 6 a, 6 b) a pair of pliers ( 7 a, 7 b) is arranged adjustable in angle, which has an ear olive ( 8 ) at its free end.

7. The device according to claim 5, characterized by a on the bracket ( 5 ) arranged multi-joint arm ( 9 ) for a bit ( 10 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the bit ( 10 ) is provided with a plastic, preferably thermoplastic material to form a denture of the patient.

9. The device according to claim 5, characterized in that an arm ( 13 ) for a nose bridge abutment ( 13 a) is arranged on the holder ( 5 ).