DE69916871T2

DE69916871T2 - Verfahren und system zur physiologischen steuerung von radiotherapie

Info

Publication number: DE69916871T2
Application number: DE69916871T
Authority: DE
Inventors: L. Majid RIAZIAT; Stanley Mansfield; Hassan Mostafavi
Original assignee: Varian Medical Systems Technologies Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Technologies Inc
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: CA2347944A1; EP1123138B1; AU1228700A; US6690965B1; AU771104B2; DE69916871D1; ATE265253T1; EP1123138A1; JP2002528194A; WO2000024467A1; KR20010089335A; JP4713739B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 25.
Strahlentherapie beinhaltet medizinische Behandlungen, die selektiv bestimmte Bereiche eines menschlichen Körpers, wie beispielsweise krebsartige Tumore, hohen Dosen von Strahlung aussetzen. Das Ziel der Strahlentherapie ist, das biologische Zielgewebe so zu bestrahlen, dass das Schadgewebe zerstört wird. Bei bestimmten Strahlentherapiearten kann das Strahlungsvolumen auf die Größe und die Form des Tumor- oder Zielgewebe-Bereichs begrenzt werden, um zu vermeiden, dass gesundem Gewebe unnötige Strahlungsschäden zugefügt werden. Beispielsweise ist eine Konformationstherapie ein Strahlentherapieverfahren, das oft angewendet wird, um die Dosiszuteilung durch genaueres Anpassen des Behandlungsvolumens an den Zieltumor zu optimieren.
Normale physiologische Bewegung stellt bei der klinischen Planung und beim Zuführen von herkömmlicher Strahlentherapie und von Konformationstherapie eine Einschränkung dar. Normale physiologische Bewegung, wie beispielsweise die Atmungsbewegung oder die Herzbewegung, kann eine Positionsverlagerung des einer Bestrahlung unterzogenen Tumor- oder Gewebebereichs hervorrufen. Wenn der Bestrahlungsstrahl so ausgebildet wurde, dass das Behandlungsvolumen an die exakten Abmessungen eines Tumors angepasst ist, dann könnte eine Bewegung dieses Tumors während der Behandlung dazu führen, dass der Bestrahlungsstrahl nicht ausreichend dimensioniert oder ausgebildet ist, um das Ziel-Tumorgewebe vollständig zu überdecken.
Um dieses Problem anzupacken, kann die Größe und/oder die Form des Bestrahlungsstrahls um einen „Bewegungsspielraum" (d. h. die vorausberechnete Bewegungsdistanz in jeder Richtung des Zieltumors) ausgedehnt werden, so dass eine vollständige Bestrahlung des Zielgewebes erhalten wird. Der Nachteil dieses Lösungsansatzes ist, dass dieses erhöhte Strahlungsvolumen dazu führt, dass anderes, gesundes Gewebe, das sich innerhalb des Bereichs des Ausdehnungsvolumens befindet, mit Strahlung beaufschlagt wird. Mit anderen Worten erfordert eine Bewegung während einer Behandlung das Beaufschlagen eines eine vergrößerte Abmessung aufweisenden Strahlungsfeldes, das ein inakzeptabel großes Volumen von normalem, das Ziel-Behandlungsvolumen umgebenden Gewebe negativ beeinflussen könnte.
Ein anderer Lösungsansatz für dieses Problem beinhaltet physiologisches Steuern des Bestrahlungsstrahls während der Behandlung, wobei das Steuersignal mit der Bewegung des Patienten-Körpers synchronisiert wird. Bei diesem Lösungsansatz werden Messmittel verwendet, um den physiologischen Zustand des Patienten in Bezug auf die bestimmte, untersuchte physiologische Bewegung zu messen. Beispielsweise hat die Atmung gezeigt, dass sie Positionsverlagerungen eines Lungentumors im Körper eines Patienten hervorruft. Wenn der Lungentumor mit Strahlentherapie beaufschlagt wird, dann kann ein Temperatursensor, ein Dehnmessstreifen oder ein Pneumotachograph am Patienten angeschlossen werden, um den Atmungszyklus des Patienten zu messen. Der Bestrahlungsstrahl kann basierend auf bestimmten Schwellenwert-Punkten innerhalb des gemessenen Atmungszyklus so gesteuert werden, dass der Bestrahlungsstrahl während Perioden im Atmungszyklus, die übermäßiger Bewegung des Lungentumors entsprechen, ausgeschaltet wird.
Bekannte Verfahren zum Durchführen physiologischen Steuerns erfordern üblicherweise, dass Spezial-Messmittel in Kontakt mit oder invasiv an dem Patienten angeordnet werden müssen. Beispielsweise erfordern die bekannten Lösungsansätze für mit dem Atmungszyklus synchronisiertes physiologisches Steuern, dass ein Patienten-Kontakt-Messmittel, wie beispielsweise ein Dehnmessstreifen oder ein Atmungsmesser, am Patienten-Körper angeschlossen wird. Ein bekannter Lösungsansatz für mit dem Herzzyklus synchronisiertes Steuern erfordert, dass ein Elektrokardiograph mit dem Patienten-Körper gekoppelt wird. Das Erfordern, dass ein Messmittel in Kontakt mit dem Patienten-Körper anzuordnen oder invasiv in diesem anzubringen ist, könnte unter bestimmten Umständen Probleme verursachen. Beispielsweise ist ein Atmungsmesser ein Pneumotachograph-Gerät, das an einen Patienten angeschlossen wird, um das Luftvolumen zu messen, das während der Atmung durch den Atemweg des Patienten hindurch passiert. Das mit einem Verwenden eines Atmungsmessers verbundene Unbehagen kann, insbesondere wenn das Steuerverfahren die Benutzung dieses Messmittels für einen ausgedehnten Zeitraum erfordert, die Nützlichkeit dieses Messmittels beim Messen des Atmungszyklus eines Patienten einschränken. Ferner haben viele dieser Messmittel hinderliche Kabel oder Verbindungen, die die Verwendbarkeit dieser Messmittel innerhalb bestimmter, beschränkter Bereiche oder bei bestimmten Patienten-Körper-Gestalten einschränken. Ein anderer Nachteil ist, dass für jeden Körperteil, der hinsichtlich einer Bewegung vermessen wird, ein Spezial-Messmittel erforderlich ist. Dies erfordert nicht nur die Verwendung einer Mehrzahl von Messmitteln für die Vielzahl von Körperteilen, die hinsichtlich einer Bewegung auszumessen sein könnten, sondern in einigen Fällen kann der bestimmte, einer Überprüfung unterzogene Körperteil kein zugeordnetes Spezial-Messmittel zum Erfassen seiner Bewegung aufweisen.
Ein anderes Verfahren zum Durchführen physiologischen Steuerns verwendet eine Kamera zum Überwachen der Patientenbewegung mittels Erzeugens digitaler Bildsignale, die ein Bild eines oder mehrerer natürlicher oder künstlicher Bezüge am Patienten darstellen. Ein Prozessor bestimmt aufeinanderfolgende Bezugspositionen, und der Bestrahlungsstrahl wird abgeschaltet, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Bewegung eines der Bezüge bestimmte Schranken überschreitet. Ein mit der Atmung des Patienten synchronisiertes Steuersignal kann zum Steuern des Bestrahlungsstrahl-Generators aus den digitalen Bildsignalen extrahiert werden. Solch ein System für physiologisches Steuern ist im am 17. März 1998 für Kalend et al erteilten US-Patent Nr. 5,727,554 offenbart. Leider ist ein Nachteil solch eines Systems, dass die Bewegung der inneren Bereiche des Körpers, die der Bestrahlungsstrahl eigentlich anpeilt, mittels Untersuchens nur der äußeren Körperbewegungen eines Patienten nicht präzise ermittelt werden kann.
Daher besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung und ein Verfahren, die diese und andere Probleme des Standes der Technik anpacken. Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung für physiologisches Steuern, die nicht erfordern, dass Messmittel oder Sonden entweder außen oder invasiv am oder im Patienten-Körper angebracht werden. Ferner besteht ein Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, die unter Verwendung von eine Bewegung sowohl äußerer als auch innerer Bereiche des Körpers betreffende Daten präzise und dauerhaft das Planen für physiologisches Steuern von Strahlenbehandlungen ermöglichen.
Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für physiologisches Steuern einer Strahlentherapie bereit.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bzw. 25 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt weist die Erfindung die Verwendung einer optischen oder Video-Abbildungs-Vorrichtung zum Erzeugen von Bilddaten auf, um eine reguläre, physiologische Bewegung eines Patienten-Körpers zu messen. Eine optische oder Video-Abbildungs-Vorrichtung bietet ein nichtinvasives Verfahren zum Messen der Bewegung an einem Patienten-Körper. Die Bilddaten können genutzt werden zum Quantifizieren von absichtlicher oder von unabsichtlicher Bewegung des Patienten, die die Zufuhr von Strahlen zu einem Zielventil beeinflussen kann. Ein Steuersignal kann erzeugt werden, um die Strahlungszufuhr bei einem bestimmten, im Bewegungszyklus erfassten Schwellenwert-Ereignis zu unterbrechen.
Diese und andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung sind im Folgenden in der detaillierten Beschreibung, den Figuren und den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die anliegenden Figuren sind beigefügt, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu bieten, und dienen zusammen mit der detaillierten Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
1 zeigt die Komponenten einer Vorrichtung für physiologisches Steuern, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein Beispiel eines Atmungsbewegungssignal-Diagramms.
3 zeigt ein Bewegungssignal-Diagramm und ein Steuersignal-Diagramm.
4 ist ein Flussdiagramm, das Verfahrensschritte zeigt, die bei einer Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden.
5a zeigt die Komponenten einer Vorrichtung zum Durchführen von Steuerungssimulationen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5b zeigt eine Ausführungsform einer Benutzer-Schnittstelle für eine Steuerungssimulation.
6a zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Kamera, die bei der Erfindung verwendet werden kann.
6b zeigt eine Vorderansicht der Kamera von 6a.
7a zeigt einen retro-reflektiven Marker gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7b zeigt eine Querschnittsansicht des retroreflektiven Markers von 7a.
8 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen eines retroreflektiven Markers.
9 zeigt eine Ausführungsform eines Marker-Blocks.
10 zeigt einen alternativen Marker-Block.
1 zeigt die Komponenten einer Vorrichtung 100 für physiologisches Steuern von Strahlentherapie, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 100 weist eine Bestrahlungsstrahl-Quelle 102 (wie beispielsweise einen üblichen Linearbeschleuniger) auf, der positionsmäßig eingerichtet ist, einen Bestrahlungsstrahl auf einen auf einem Behandlungstisch 104 befindlichen Patienten 106 zu richten. Ein Schalter 116 ist mit der Bestrahlungsstrahl-Quelle 102 wirkgekoppelt. Der Schalter 116 kann betätigt werden, um das Aufbringen des Bestrahlungsstrahls auf den Patienten 106 zu unterbrechen. Bei einer Ausführungsform ist der Schalter 116 Teil der mechanischen und der elektrischen Struktur der Bestrahlungsstrahl-Quelle 102. Alternativ weist der Schalter 116 eine externe Vorrichtung auf, die mit der Steuerelektronik der Bestrahlungsstrahl-Quelle 102 gekoppelt ist.
Eine optische oder Video-Abbildungs-Vorrichtung, wie beispielsweise eine Videokamera 108, ist so ausgerichtet, dass zumindest ein Teil des Patienten 106 innerhalb des Kamerablickfeldes liegt. Die Kamera 108 überwacht den Patienten 106 hinsichtlich einer Bewegung in Bezug auf bestimmte, gemessene physiologische Aktivität. Wenn beispielsweise Atmungsbewegungen des Patienten überwacht werden, dann kann die Kamera 108 so eingerichtet sein, dass sie die Bewegung des Brustkorbs des Patienten überwacht. Gemäß einer Ausführungsform ist die Kamera 108 mit ihrer Achse in circa 45 Grad zur Längsachse des Patienten 106 angeordnet. Zur Messung von Atmungsaktivität, die in etwa 3–5 mm Brustkorbbewegung resultieren könnte, ist das Video-Abbildungs-Blickfeld vorzugsweise so eingestellt, dass es einen etwa 20 cm mal 20 cm-Bereich des Brustkorbs des Patienten zeigt. In 1 ist ausschließlich zu Zwecken der Erläuterung eine einzige Kamera 108 gezeigt. Jedoch kann die Anzahl von bei der Erfindung verwendeten Kameras 108 diese Anzahl überschreiten, und die genaue, bei der Erfindung zu verwendende Anzahl hängt von der speziellen Anwendung ab, auf die sie ausgerichtet ist.
Bei einer Ausführungsform projizieren eine oder mehrere Beleuchtungsquellen (welche bei der bevorzugten Ausführungsform Infrarot-Quellen sind) Licht auf den Patienten 106 auf dem Behandlungstisch 104. Das erzeugte Licht wird reflektiert von einer oder mehreren Markierungen auf dem Patienten-Körper. Die Kamera 108, die auf den Patienten 106 gerichtet ist, nimmt das von der einen oder den mehreren Markierungen reflektierte Licht auf und erfasst es. Die Markierungen sind basierend auf der untersuchten physiologischen Aktivität ausgewählt. Beispielsweise werden für Atmungsmessungen Markierungen aus einer oder mehreren Stellen auf dem Patientenbrustkorb ausgewählt.
Die Ausgabesignale der Kamera 108 werden zu einem Computer 110 oder einem anderen Typ von Verarbeitungseinheit gesendet, der Videobilder empfangen kann. Gemäß einer speziellen Ausführungsform weist der Computer 110 einen Intel-Pentium-basierten, Microsoft-Windows-NT-betriebenen Prozessor auf und hat eine Videoframegrabber-Karte mit einem separaten Kanal für jede bei der Vorrichtung verwendete Videoquelle. Die von der Kamera 108 aufgenommenen Bilder werden zur Verarbeitung zum Computer 110 gesendet. Wenn die Kamera 108 eine analoge Ausgabe erzeugt, wandelt der Framegrabber die Kamerasignale, vor dem Verarbeiten durch den Computer 110, in ein digitales Signal um. Basierend auf den vom Computer 110 empfangenen Videosignalen können vom Computer 110 Steuersignale zum Betätigen des Schalters 116 gesendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind ein oder mehrere passive Marker 114 auf dem Patienten in dem Bereich angeordnet, der hinsichtlich einer Bewegung zu detektieren ist. Jeder Marker 114 weist vorzugsweise ein reflektives oder retro-reflektives Material auf, das Licht, ob bei sichtbaren oder unsichtbaren Wellenlängen, reflektieren kann. Wenn sich die Beleuchtungsquelle mit der Kamera 108 an der gleichen Stelle befindet, dann weist der Marker 114 vorzugsweise retro-reflektives Material auf, das Licht im Wesentlichen in die Richtung der Beleuchtungsquelle reflektiert. Alternativ weist jeder Marker 114 seine eigene Lichtquelle auf. Der Marker 114 wird anstelle von oder in Verbindung mit physischen Markierungen am Patienten-Körper verwendet, der mittels der Kamera 108 abgebildet wird, um eine Patientenbewegung zu erfassen. Marker 114 werden vorzugsweise anstelle von Körpermarkierungen verwendet, da solche Marker 114 über das mittels der Kamera 108 erzeugte Videobild einfacher zu erfassen und zu verfolgen sind. Aufgrund der reflektiven oder retro-reflektiven Eigenschaften der bevorzugten Marker 114 bieten die Marker 114 für eine Lichterfassungs-Vorrichtung, wie beispielsweise die Kamera 108, inhärent einen größeren Kontrast in einem Videobild, insbesondere wenn die Kamera 108 und die Beleuchtungsquelle an der gleichen Stelle positioniert sind.
Ein Verwenden einer Video- oder optisch basierten Vorrichtung, um eine Patientenbewegung zu verfolgen, bietet verschiedene Vorteile. Erstens stellt eine Video- oder optisch basierte Vorrichtung einen zuverlässigen Mechanismus bereit zum Wiederholen von Messergebnissen zwischen Anwendungen an einem bestimmten Patienten. Zweitens ist das erfindungsgemäße Verfahren nichtinvasiv, und selbst wenn Marker verwendet werden, müssen am Patienten keine Kabel oder Verbindungen vorgesehen werden. Ferner kann die Vorrichtung, wenn die Verwendung von Markern unpraktisch ist, weiterhin ohne Marker eingesetzt werden, indem Messungen physiologischer Aktivität durchgeführt werden, die auf ausgewählte Körperstellen abgestimmt sind. Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren genauer, da es auf absoluter Messung äußerer, anatomischer, physischer Bewegung basiert.
Eine mögliche Unzulänglichkeit beim Verfolgen der Marker 114 ist, dass die Marker irgendwo im Videoframe erscheinen können, und alle der Bildelemente des Videoframes können zu überprüfen sein, um die Position des Markers 114 zu ermitteln. Daher beinhaltet bei einer Ausführungsform die initiale Ermittlung von Positionen für den Marker 114 eine Prüfung aller der Bildelemente im Videoframe. Wenn das Videoframe 640 mal 480 Bildelemente aufweist, dann werden initial alle 307200 (640*480) Bildelemente geprüft, um die Position der Marker 114 zu finden.
Für eine Echtzeit-Verfolgung des Markers 114 könnte das Prüfen jedes Bildelements für jedes Videoframe, um die Position des Markers 114 in Echtzeit zu ermitteln, eine signifikante Menge an Systemressourcen verbrauchen. Daher kann die Echtzeit-Verfolgung des Markers 114 bei einer Ausführungsform mittels Verarbeitens eines kleinen Bereichs des Videoframes, hierin als ein „Verfolgungs-Tor" bezeichnet, erleichtert werden, der positioniert wird basierend auf einer Berechnung der Position des bereits identifizierten Markers 114 im Videoframe. Die vorher bestimmte Position eines im vorherigen Videoframe definierten Markers 114 wird verwendet, um einen initialen Suchbereich (d. h. das Verfolgungs-Tor) für diesen selbigen Marker 114 in Echtzeit zu definieren. Das Verfolgungs-Tor ist ein relativ kleiner Bereich des Videoframes, der an der vorherigen Position des Markers 114 zentriert ist. Das Verfolgungs-Tor wird nur dann ausgedehnt, wenn es nicht die neue Position des Markers 114 enthält. Als ein Beispiel betrachte man die Situation, wenn die vorher bestimmte Position eines bestimmten Markers in einem Videoframe ein Bildelement (50, 50) ist. Wenn das Verfolgungs-Tor auf einen 50 mal 50-Bereich des Videoframes beschränkt ist, dann würde das Verfolgungs-Tor für dieses Beispiel die Bildelemente umfassen, die innerhalb des Bereichs zusammengefügt sind, der durch die Koordinaten (25, 50), (75, 50), (50, 25) und (50, 75) definiert ist. Die anderen Bereiche des Videoframes werden nur dann durchsucht, wenn der Marker 114 nicht innerhalb dieses Verfolgungs-Tores gefunden wird.
Die von der Kamera 108 zum Computer 110 gesendeten Videobildsignale werden verwendet, um Verfolgungs-Bewegungssignale zu erzeugen, die die Bewegung des Markers 114 und/oder von Markierungs-Strukturen am Patienten-Körper repräsentieren. 2 zeigt ein Beispiel eines Bewegungssignal-Diagramms 200 für Atmungsbewegung, das Informationen enthält hinsichtlich der Bewegung eines Markers 114 während einer vorgegebenen Messperiode. Die horizontale Achse stellt Zeitpunkte dar, und die vertikale Achse stellt die relative Position oder Bewegung des Markers 114 dar.
Ein wichtiger Aspekt physiologischen Steuerns von Strahlentherapie ist die Bestimmung der Grenzen der „Behandlungsintervalle" zum Beaufschlagen von Strahlung. Zu Steuerungszwecken können aus dem Amplitudenbereich des Bewegungssignals Schwellenwert-Punkte definiert werden, um die Grenzen der Behandlungsintervalle zu bestimmen. Bewegungen des Patienten, die aus den Grenzen der Behandlungsintervalle hinausfallen, entsprechen einer Bewegung, bei der vorhergesagt ist, dass sie inakzeptable Bewegungsniveaus für den für eine Bestrahlung vorgesehen Tumor oder das für eine Bestrahlung vorgesehene Gewebe verursacht. Gemäß einer Ausführungsform entsprechen die Behandlungs-Intervalle dem Abschnitt des physiologischen Zyklus, in dem die Bewegung des klinischen Zielvolumens minimiert ist. Andere Faktoren zum Bestimmen der Grenzen der Behandlungs-Intervalle umfassen das Identifizieren des Bereichs der Bewegungssignale, der die letzte Bewegung des Zielvolumens betrifft, oder des Bereichs des Bewegungssignals, der den größten Abstand des Zielvolumens von gefährdeten Organen betrifft. Daher kann das Bestrahlungsstrahl-Muster mit dem für eine Patientenbewegung zu berücksichtigenden minimal möglichen Spielraum ausgebildet werden.
Strahlung wird dem Patienten nur dann beaufschlagt, wenn sich das Bewegungssignal innerhalb der festgelegten Behandlungs-Intervalle befindet. Bezugnehmend auf 3 sind Beispiele von Behandlungs-Intervallen gezeigt, die durch einen Signalbereich 302 dargestellt sind, der aus den Bewegungsdaten definiert wurde, die im Bewegungssignal-Diagramm 200 gezeigt sind. Bei dem Beispiel von 3 fällt jede Bewegung der gemessenen Körperstelle, die den Wert von 0,8 (gezeigt durch eine obere Begrenzungslinie 304) überschreitet, oder welche sich unterhalb des Wertes von 0,0 (gezeigt durch eine untere Begrenzungslinie 306) bewegt, aus den Grenzen der Behandlungs-Intervalle heraus.
In 3 ist ein Beispiel eines Steuersignal-Diagramms 300 gezeigt, das zum Bewegungssignal-Diagramm 200 ausgerichtet ist. Jedes Bewegungssignal, das aus dem Behandlungsintervall-Signalbereich 302 herausfällt, resultiert in einem „Strahl-Stop"-Steuersignal-Schwellenwert 310, der die Beaufschlagung von Strahlung auf den Patienten stoppt. Jedes Bewegungssignal, das sich innerhalb des Behandlungsintervall-Signalbereichs 302 befindet, resultiert in einem „Strahl-Ein"-Steuersignal-Schwellenwert 312, der erlaubt, dass dem Patienten Strahlung beaufschlagt wird. Bei einer Ausführungsform werden digitale Signale, die die im Bewegungssignal-Diagramm 200 gezeigte Information repräsentieren, vom Computer 110 verarbeitet und mit den Schwellenwert-Stufen des Behandlungsintervall-Signalbereichs 302 verglichen, um Steuersignal-Schwellenwerte 310 und 312 zu erzeugen. Alternativ können Steuersignal-Schwellenwerte 310 und 312 erhalten werden, indem einem Komparator analoge Bewegungssignale zugeführt werden, die mit analogen Schwellenwert-Signalen zu vergleichen sind, die dem Behandlungsintervall-Signalbereich 302 entsprechen. In jedem Fall werden vom Computer 110 Steuersignal-Schwellenwerte 310 und 312 erzeugt und dem Schalter 116 zugeführt, der den Betrieb der Bestrahlungsstrahl-Quelle 102 (1) steuert, um die Beaufschlagung eines Bestrahlungsstrahls auf einen Patienten 106 zu stoppen oder zu starten.
4 ist ein Flussdiagramm der Verfahrensschritte, die bei einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden. Der erste Verfahrensschritt ist, aus dem Bereich von Bewegungssignalen, die mittels einer Kamera zu erfassen sind, Grenzen für die Behandlungs-Intervalle zu definieren (402). Wie oben angegeben, entspricht jede Bewegung, die aus den Grenzen der Behandlungs-Intervalle herausfällt, einer Bewegung, bei der vorhergesagt ist, dass sie in inakzeptablen Bewegungsniveaus des für eine Bestrahlung vorgesehenen Tumors oder Gewebes resultiert. Eine optische oder Video-Abbildungs-Vorrichtung, wie beispielsweise eine Videokamera, wird verwendet, um die physiologische Bewegung des Patienten zu messen (404), und die Ausgabesignale der optischen oder Video- Abbildungs-Vorrichtung werden verarbeitet, um die gemessenen Bewegungssignale mit den Schwellenwert-Grenzen der Behandlungs-Intervalle zu vergleichen (406).
Wenn sich das Bewegungssignal außerhalb der Grenzen der Behandlungs-Intervalle befindet, dann wird ein „Strahl-Aus"-Steuersignal-Schwellenwert an einen Schalter angelegt, der mit der Bestrahlungsstrahl-Quelle wirkgekoppelt ist (408). Wenn die Bestrahlungsstrahl-Quelle gegenwärtig den Patienten (410) bestrahlt, dann wird die Schalterstellung so gesteuert, dass der Bestrahlungsstrahl gestoppt oder abgeschaltet wird (411). Der Prozess kehrt dann zu Verfahrensschritt 406 zurück.
Wenn sich das Bewegungssignal innerhalb der Grenzen der Behandlungs-Intervalle befindet, dann wird ein „Strahl-Ein"-Steuersignal-Schwellenwert erzeugt (412) und an einen Schalter angelegt, der mit der Bestrahlungsstrahl-Quelle wirkgekoppelt ist. Wird die Bestrahlungsstrahl-Quelle gegenwärtig nicht dem Patienten beaufschlagt wird (413), dann wird die Schalterstellung so gesteuert, dass die Bestrahlungsstrahl-Quelle angeschaltet oder beaufschlagt wird, um den Patienten zu bestrahlen (414). Der Prozess kehrt dann zu Verfahrensschritt 406 zurück.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Bestrahlungsstrahl-Quelle ausgeschaltet werden, wenn in den regulären physiologischen Bewegungen des Patienten eine signifikante Abweichung erfasst wird. Solche Abweichungen können aus einer plötzlichen Bewegung oder aus einem Husten des Patienten resultieren. Die Position und/oder die Ausrichtung des Zielgewebes kann sich infolge dieser Abweichung inakzeptabel verschieben, selbst wenn während dieser Abweichung der Amplitudenbereich des Bewegungssignals immer noch in die Grenzen der Behandlungs-Intervalle fällt. Daher hilft eine Erfassung solcher Abweichungen, die geeigneten Zeitintervalle zu definieren zum Steuern der Strahlenbehandlung. Ein Verfahren zum Erfassen von Abweichungen von regulären physiologischen Bewegungen eines Patienten ist in der internationalen PCT-Anmeldung Nr. PCT/US99/24946 des Anmelders und der internationalen Offenlegungsschrift Nr. WO 00/24466 offenbart.
Während der Planungsphase der Strahlenbehandlung können Steuerungssimulationen durchgeführt werden, um die optimalen Grenzen der Behandlungs-Intervalle zu bestimmen. 5a zeigt eine Vorrichtung 500, die zum Durchführen einer Steuerungssimulation verwendet werden kann. Wie bei der in 1 gezeigten Vorrichtung 100 weist die Vorrichtung 500 eine Kamera 108 auf, die auf einen Patienten auf einem Behandlungstisch 104 gerichtet ist. Die Ausgabesignale der Kamera 108 werden zur Verarbeitung an einen Computer 110 gesendet. Die Vorrichtung 500 weist zusätzlich eine Bildgebungsvorrichtung auf, die Bilder erzeugen kann von inneren Strukturen im Patienten-Körper. Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung 500 eine digitale, Fluoroskopie-Bildgebungs-Vorrichtung mit einer Röntgenstrahl-Quelle 502 und einer Fluoroskopie-Röntgenstrahl-Erfassungseinrichtung 504 auf. Das resultierende Fluoreszenz-Video kann auf einer Fluoreszenz-Anzeigevorrichtung 506 angezeigt werden. Zusätzlich können die Ausgabesignale von der Fluoroskopie-Röntgenstrahl-Erfassungseinrichtung 504 an den Computer 110 gesendet werden.
Während einer Steuerungssimulation wird die Bewegung einer oder mehrerer Markierungen oder Marker 114 am Patienten-Körper unter Verwenden der Kamera 108 optisch gemessen. Die erfasste Bewegung der Markierung oder des Markers 114 resultiert in der Erzeugung von Bewegungssignalen gemäß dem unter Bezugnahme auf 2 erläuterten Verfahren. Während Bewegungsdaten gesammelt werden, erzeugt die Fluoroskopie-Videovorrichtung Bilddaten des für eine Bestrahlung vorgesehenen Tumors oder Gewebes. Bei einer Ausführungsform ist die Anordnungs-Geometrie der Fluoroskopie-Bildgebungsvorrichtung derart gestaltet, dass sie der Projektions-Geometrie der Bestrahlungsstrahl-Quelle entspricht, die verwendet wird, um zur Behandlung Bestrahlungsstrahlen zu beaufschlagen. Dies ermöglicht eine präzise Simulation der Zielvolumens, das bei der tatsächlichen Behandlung zu erreichen ist.
5b zeigt eine Ausführungsform einer Benutzer-Schnittstelle 510 zum Darstellen der aufgezeichneten Daten der Fluoreszenz-Bilder und der Bewegungssignale. Ein Bereich der Benutzer-Schnittstelle 510 stellt ein Diagramm 512 der gemessenen Bewegungssignale dar. Ein anderer Bereich der Benutzer-Schnittstelle 510 stellt ein Fluoreszenz-Video 514 dar. Während der Planungsphase der Behandlung kann das Fluoreszenz-Video 514 des Ziel-Tumors oder Ziel-Gewebes gleichzeitig mit der Anzeige der Bewegungssignale angezeigt werden. Die gleichzeitige Anzeige von beiden Datensätzen ermöglicht basierend auf dem Bereich von Bewegungen des Tumors oder Zielgewebes bei bestimmten Abschnitten der Bewegungssignale eine visuelle Art des Bestimmens der korrekten Grenzen der Behandlungs-Intervalle.
Steuerungssimulationen können mittels Durchführens einer „gesteuerten Wiedergabe" durchgeführt werden. Eine gesteuerte Wiedergabe beinhaltet ein Einstellen simulierter Schwellenwert-Grenzen für die Behandlungs-Intervalle. Während der gesteuerten Wiedergabe kann die Benutzer-Schnittstelle so gestaltet sein, das sie das Fluoreszenz-Bild nur anzeigt, wenn sich das Bewegungssignal innerhalb der Grenzen der simulierten Behandlungs-Intervalle befindet. Das Fluoreszenz-Video kann abgeschaltet oder angehalten werden, wenn sich das Bewegungssignal außerhalb der simulierten Behandlungs-Intervalle befindet. Der Steuerungs-Schwellenwert kann, während sowohl das Fluoreszenz-Video als auch die Bewegungssignale auf der Benutzer-Schnittstelle angezeigt werden, dynamisch angepasst werden. Das Wiedergabe/Anpass-Verfahren kann durchgeführt werden, bis der Arzt mit dem Steuerungs-Schwellenwert des Behandlungsfensters zufrieden ist. Die Anzeigerate kann, um die visuelle Wiedergabe des Fluoreszenz-Videos zu beschleunigen oder zu verlangsamen, dynamisch angepasst werden.
Bei einer Ausführungsform kann im Fluoreszenz-Video 514 ein visueller Anzeigerahmen um einen interessierenden Bereich e) herum ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein kastenartiger Rahmen um einen im Fluoreszenz-Video 514 gezeigten Tumor herum gezeichnet werden. Alternativ kann ein Anzeigerahmen, der im Wesentlichen mit der Form eines Tumors übereinstimmt, um diesen Tumor herum gezeichnet werden. Der visuelle Anzeigerahmen kann verwendet werden, um die Form eines beaufschlagten Bestrahlungsstrahls zu simulieren.
Während der Wiedergabe kann an bestimmten Punkten im Bewegungssignalbereich die Bewegung des Tumors in Bezug auf den visuellen Anzeigerahmen helfen, die korrekten Grenzen der Behandlungs-Intervalle zu bestimmen.
Das aufgezeichnete Fluoreszenz-Bild ermöglicht eine digitale Analyse und Quantifizierung des Betrages der aus regulärer physiologischer Bewegung resultierenden Tumorbewegung. Für jedes Bildframe können die dem Tumor oder Zielgewebe entsprechenden Bilddaten mittels des Computers 510 markiert oder anderweitig selektiert werden. Mit diesen Bilddaten können Berechnungen durchgeführt werden, um eine während der regulären physiologischen Bewegungen stattfindende Bewegung des Tumors oder Gewebes zu analysieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann diese Berechnung mittels digitaler Subtraktion von Bildframes durchgeführt werden. Beim Verwenden digitaler Subtraktion wird ein erstes Bildframe ausgewählt, das einem ersten Zeitpunkt in einem Bewegungszyklus entspricht. Ein zweites Bildframe, das einem zweiten Zeitpunkt im Bewegungszyklus entspricht, wird ausgewählt. Eine digitale Subtraktion wird zwischen den Bildelementen des ersten und des zweiten Bildframes durchgeführt, um die Differenz über den Bereich der Bildframes zu erhalten, der dem Tumor oder Zielgewebe entspricht. Bei einer Ausführungsform wird die Größe der Differenz unter Verwenden der Standardabweichung von Pixelwerten der Subtraktionsergebnisse berechnet. Der Verteilungsbereich über den Subtraktionsbereich wird analysiert, um den Betrag der zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt im Bewegungszyklus vom Tumor oder Zielgewebe durchgemachten Positionsverlagerung zu ermitteln. Diese Berechnung kann über komplette Aufzeichnungsperioden durchgeführt werden, um präzise Tumor- oder Zielgewebe- Bewegung in unterschiedlichen Stadien im Bewegungszyklus zu quantifizieren.
Die quantifizierten Bewegungsdaten des Tumors oder Zielgewebes ermöglichen eine präzise Bestimmung von Steuerungs-Schwellenwerten für die Behandlungs-Intervalle. Wenn der Arzt beispielsweise wünscht, dass die Behandlungs-Intervalle Bewegungsperioden enthalten, die einen bestimmten Schwellenwert-Bewegungsspielraum nicht überschreiten, dann können die quantifizierten Bewegungsdaten analysiert werden, um die exakten Grenzen der Behandlungs-Intervalle zu ermitteln, die den gewünschten Bewegungsspielraum erzielen. Alternativ können in den Computer 110 bestimmte, voreingestellte Bewegungsspielraum-Schwellenwerte einprogrammiert werden. Basierend auf den voreingestellten Bewegungsspielräumen kann die Vorrichtung eine Analyse der Bewegungsdaten durchführen, um die optimalen Steuerungs-Schwellenwerte für die Behandlungs-Intervalle zu ermitteln, so dass die voreingestellten Bewegungsspielräume erzielt werden. Dieser Steuerungs-Schwellenwert kann als die Standard- oder die vorgeschlagenen Behandlungs-Intervalle für den entsprechenden Patienten bestimmt sein.
Um die Steuerungs-Schwellenwert-Einstellungen für die Behandlungs-Intervalle zu bestätigen, kann eine Verifikation durchgeführt werden. Dies ist insbesondere nützlich während des Bereitstellens einer Teilbehandlung. Dies kann als eine zweite Simulationsprozedur durchgeführt werden, indem die während der Planungsphase verwendete Steuerungssimulation wiederholt wird. Alternativ kann während einer für den Patienten mit der Bestrahlungsstrahl-Quelle vorgesehenen Behandlungssitzung eine gesteuerte Verifikations-Bildverarbeitung durchgeführt werden. Gesteuerte elektronische Tor-Bilder können während der Zufuhr der Teil-Strahlenbehandlungen erhalten werden. Um dies zu erreichen, triggert die Steuervorrichtung eine einzige Belichtung oder eine Sequenz von Belichtungen, welche mit den Ursprungs-Referenzbildern automatisch oder visuell verglichen werden können. Die Verifikation kann an jedem Punkt wiederholt werden, der bei der Behandlungsplanung als klinisch geeignet erachtet wird.
Die 6a und 6b zeigen eine Ausführungsform einer Kamera 108, die bei der Erfindung verwendet werden kann. Die Kamera 108 ist eine Ladungskopplungs („CCD")-Kamera mit einer oder mehreren photoelektrischen Kathoden und einer oder mehreren CCD-Einheiten. Eine CCD-Einheit ist ein Halbleiterbauelement, das Ladung in lokalen Bereichen speichern kann und das bei geeigneten Steuersignalen diese Ladung an eine Auslesestelle überträgt. Wenn Lichtphotonen von der abzubildenden Szene auf die photoelektrischen Kathoden fokussiert sind, werden im Verhältnis zur in der Kamera empfangenen Lichtintensität Elektronen freigesetzt. Die Elektronen werden in in der CCD-Einheit angeordneten Ladungsbehältern eingefangen. Die Verteilung eingefangener Elektronen in den Ladungsbehältern repräsentiert das in der Kamera aufgenommene Bild. Der CCD überträgt diese Elektronen zu einem Analog-zu-Digital-Wandler. Die Ausgabe des Analog-zu-Digital-Wandlers wird zum Verarbeiten des Videobildes und zum Berechnen der Positionen der retro-reflektiven Marker 114 zum Computer 110 gesendet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kamera 108 eine monochromatische CCD-Kamera mit einem RS-170-Ausgang und einer 640 × 480-Pixelauflösung. Alternativ kann die Kamera 108 eine CCD-Kamera mit einem CCIR-Ausgang und einer 756 × 567-Pixelauflösung aufweisen.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist eine Infrarot-Beleuchtungseinrichtung 602 („IR-Beleuchtungseinrichtung") mit der Kamera an der gleichen Stelle angeordnet. Die IR-Beleuchtungseinrichtung 602 erzeugt einen oder mehrere Strahlen von Infrarotlicht, das in der gleichen Richtung wie die Kamera 108 ausgerichtet ist. Die IR-Beleuchtungseinrichtung 602 weist eine Fläche auf, die ringartig um die Linse 606 eines Kamerakörpers 608 herum ausgebildet ist. Die Fläche der IR-Beleuchtungseinrichtung 602 weist zum Erzeugen von Infrarotlicht eine Mehrzahl von einzelnen LED-Elementen 604 auf. Die LED-Elemente 604 sind an der IR-Beleuchtungseinrichtung 602 in einem Spiralmuster angeordnet. Infrarotfilter, die Teile der Kamera 108 sein können, sind entfernt oder deaktiviert, um die Empfindlichkeit der Kamera für Infrarotlicht zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform können digitale Videoaufnahmen des Patienten bei einer Sitzung über die Kamera 108 aufgezeichnet werden. Dieselbe Kamera 108, die zum Verfolgen einer Patientenbewegung verwendet wird, kann genutzt werden, um für eine zukünftige Bezugnahme Videobilder des Patienten aufzuzeichnen. Eine Normal-Umgebungslicht-Bildsequenz des Patienten kann synchron mit den gemessenen Bewegungssignalen von Markern 114 erhalten werden.
Die 7a und 7b zeigen eine Ausführungsform eines retro-reflektiven Markers 700, der bei der Erfindung verwendet werden kann. Der retro-reflektive Marker 700 weist zum Reflektieren von Licht eine erhabene Reflektionsfläche 702 auf. Die erhabene Reflektionsfläche 702 weist eine Halbkugelform auf, so dass Licht unabhängig vom Einfallwinkel der Lichtquelle reflektiert werden kann. Eine ebene Fläche 704 umgibt die erhabene Reflektionsfläche 702. Die Unterseite der ebenen Fläche 704 stellt einen Befestigungsabschnitt bereit, um den retro-reflektiven Marker 700 an bestimmten Stellen an einem Patienten-Körper anzubringen. Gemäß einer Ausführungsform besteht der retro-reflektive Marker 700 aus einem retro-reflektiven Material 3M#7610WS, das von der 3M Corporation verfügbar ist. Bei einer Ausführungsform weist der Marker 700 einen Durchmesser von etwa 0,5 cm und eine Höhe des höchsten Punktes der erhabenen Reflektionsfläche 702 von etwa 0,1 cm auf.
8 zeigt eine Vorrichtung 802, die verwendet werden kann, um retro-reflektive Marker 700 herzustellen. Die Vorrichtung 802 weist einen Basisabschnitt 804 mit einem daran befestigten elastischen Ring 806 auf. Der elastische Ring 806 ist am unteren Formenteil 808 angebracht, das eine von seiner Mitte vorstehende Ausbauchung aufweist. Ein Steuerhebel 810 kann betätigt werden, um den oberen Abschnitt 812 entlang von Stützstangen 814 zu bewegen. Der obere Abschnitt 812 weist ein unter Federspannung stehendes, oberes Formenteil 814 auf. Das obere Formenteil 814 ist an seiner Unterseite mit einer halbkugelförmigen Vertiefung ausgebildet. Im Betrieb wird ein Teil aus retro-reflektivem Material auf dem unteren Formenteil 808 platziert. Der Steuerhebel 810 wird so betätigt, dass der obere Abschnitt 812 zum Basisabschnitt 804 hin bewegt wird. Das retroreflektive Material wird zusammengedrückt und zwischen dem unterem Formenteil 808 und dem oberem Formenteil 814 geformt. Das obere Formenteil 814 bildet die obere Außenseite des retro-reflektiven Materials in einer Halbkugelform aus.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist der Marker 114 einen Markerblock mit einer oder mehreren Referenzstellen auf seiner Oberfläche auf. Jede Referenzstelle auf dem Marker-Block weist vorzugsweise ein retro-reflektives oder reflektives Material auf, das mittels einer optischen Abbildungs-Vorrichtung, wie beispielsweise der Kamera 108, erfassbar ist.
9 zeigt eine Ausführungsform eines eine zylindrische Form aufweisenden Marker-Blocks 900 mit mehreren aus retroreflektiven Elementen 902 bestehenden, auf seiner Oberfläche angeordneten Referenzstellen. Der Marker-Block 900 kann als ein starrer Block (beispielsweise aus Styropor) ausgebildet sein. Die auf diese Weise ausgebildeten Blöcke können selbst bei mehreren Patienten eine Vielzahl von Malen wiederverwendet werden. Die retro-reflektiven Elemente 902 können aus dem gleichen Material geformt sein, das verwendet wird, um die retro-reflektiven Marker 114 der 7a und 7b herzustellen. Der Marker-Block ist vorzugsweise aus einem Material geformt, das leichtgewichtig genug ist, die normale Atmung des Patienten nicht zu beeinträchtigen.
Ein Marker-Block kann in jeder Form oder Größe ausgebildet sein, solange die Größe, der Abstand und die Positionierung der Referenzstellen derart gestaltet sind, dass eine Kamera oder eine andere optische Abbildungs-Vorrichtung ein Bild aufnehmen und erzeugen kann, das präzise die Positionierung des Marker-Blocks zeigt. Beispielsweise zeigt 10 einen alternativen, eine Halbkugelform aufweisenden Marker-Block 1000, der eine Mehrzahl von auf seiner Oberfläche angebrachten, retro-reflektiven Elementen 1002 aufweist.
Der Marker-Block kann mit Formen ausgebildet sein, die an bestimmte Körperteile passen. Beispielsweise können als Marker-Blocks Formteile oder Gussteile verwendet sein, die mit bestimmten Stellen auf dem Körper übereinstimmen. Marker-Blocks, die so geformt sind, dass sie an bestimmte Bereiche des Körpers passen, erleichtern die wiederholbare Platzierung der Marker-Blocks an bestimmten Stellen am Patienten. Alternativ können die Marker-Blocks so ausgebildet sein, dass sie an bestimmte Befestigungsvorrichtungen passen, die an einem Patienten-Körper angebracht sind. Beispielsweise kann ein Marker-Block so in Vertiefungen und Nuten ausgebildet sein, das er an einer Brille angebracht werden kann. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Befestigungsvorrichtungen mit einem integralen Marker- Blocks) mit reflektiven oder retro-reflektiven Markern darauf ausgebildet.
Eine alternative Ausführungsform des Marker-Blocks weist auf ihrer Oberfläche lediglich ein einziges Referenzstellen-/Reflektions-Element auf. Diese Ausführungsform des Marker-Blocks wird anstelle des retro-reflektiven Markers 114 verwendet, um bestimmte Stellen an einem Patienten-Körper mit einer optischen Abbildungs-Vorrichtung zu erfassen.
In der obigen Beschreibung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen davon beschrieben. Es wird jedoch deutlich, dass unterschiedliche Modifikationen und Änderungen daran durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können innerhalb des Umfangs der Erfindung die vom Computer 110 durchgeführten Operationen durch jede Kombination von Hardware und Software durchgeführt werden und sollten nicht auf bestimmte Ausführungsformen beschränkt sein, die nur eine bestimmte Definition von „Computer" aufweisen. Die Beschreibung und die Figuren sind demgemäß, anstatt in einem einschränkenden, in einem veranschaulichenden Sinn zu betrachten.

Claims

Vorrichtung zum Festlegen von Behandlungs-Intervallen für Bestrahlungs-Therapie, aufweisend: eine optische Abbildungs-Vorrichtung (108), mit welcher reguläre physiologische Bewegung eines Patienten-Körpers betreffende Bewegungsinformation erzeugt wird; gekennzeichnet durch: eine Bildgebungsvorrichtung (502 und 504), mit welcher für Bewegung innerer Bereiche des Patienten-Körpers repräsentative Bilddaten erzeugt werden; und eine Benutzer-Schnittstelle (510), welche eine mit einer Anzeige der Bewegungsinformation synchronisierte Anzeige für die Bilddaten aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bildgebungs-Vorrichtung (502 und 504) eine Fluoroskopie-Bildgebungs-Vorrichtung aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die optische Abbildungs-Vorrichtung (108) eine oder mehrere zum Detektieren von regulärer physiologischer Bewegung konfigurierte Kameras aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei über die Bewegungs-Information ein simuliertes Behandlungs-Intervall bestimmt wird, und wobei die Bilddaten während des simulierten Behandlungs-Intervalls angezeigt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das simulierte Behandlungs-Intervall dynamisch einstellbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner digitale Analyse-Signale aufweisend, wobei die digitalen Analyse-Signale Ergebnisse einer digitalen Analyse zum Quantifizieren von Bewegung einer in den Bilddaten gezeigten inneren Struktur aufweisen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die digitalen Analyse-Signale mittels digitaler Subtraktion von Bildframes erzeugt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner einen Computer (110) aufweisend, welcher derart eingerichtet ist, dass er quantifizierte, einer Bewegung innerer Bereiche eines Patienten-Körpers zugeordnete Bewegungsdaten erzeugt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die quantifizierten Bewegungsdaten durch Quantifizieren des Ausmaßes der Bewegung innerer Bereiche eines Patienten-Körpers, welche von regulärer physiologischer Bewegung des Patienten-Körper-Äußeren herrührt, erzeugt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei digitales Subtrahieren von Bildrahmen verwendet wird, um das Ausmaß der Bewegung innerer Bereiche eines Patienten-Körpers, welche von regulärer physiologischer Bewegung des Patienten-Körper-Äußeren herrührt, zu quantifizieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend: eine Strahlungsquelle (102); und einen Schalter (116), welcher mit der Strahlungsquelle (102) wirkgekoppelt ist, wobei der Schalter (116) als ein Ergebnis eines Übertretens vorbestimmter Grenzen (304 und 306) von Behandlungs-Intervallen betätigbar ist, wobei diese Grenzen (304 und 306) unter Verwendung der quantifizierten Bewegungsdaten bestimmt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Strahlungsquelle (102); und einen Schalter (116), welcher mit der Strahlungsquelle (102) wirkgekoppelt ist, wobei der Schalter (116) als ein Ergebnis von speziellen, von der Bewegungsinformation angezeigten Bewegungs-Niveaus betätigbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, ferner einen Marker (114) aufweisend, welcher an dem Patienten-Körper angebracht werden kann, wobei sich die Bewegungsinformation auf die Bewegung des Markers (114) bezieht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Marker (114) ein retro-reflektierendes Material aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Marker (114) einen Marker-Block (900) mit einem oder mehreren reflektierenden Elementen (902) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die optische Abbildungs-Vorrichtung (108) eine Videokamera ist, und wobei die Bewegungs-Information Video-Daten aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die optische Abbildungs-Vorrichtung (108) eine CCD-Kamera aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Infrarotlichtquelle gemeinsam mit der optischen Abbildungs-Vorrichtung (108) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei aus der Bewegungs-Information ein Behandlungs-Intervall bestimmt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei Grenzen (304 und 306) des Behandlungs-Intervalls derart bestimmt sind, dass sie mit einer Bewegung korrespondieren, von welcher vorhergesagt wird, dass sie in unakzeptablen Bewegungs-Niveaus von zur Bestrahlung vorgesehenem Gewebe resultiert.
Vorrichtung gemäß Ansprüchen 12 und 19, wobei an den Schalter (116) ein auf einem Vergleich der Bewegungs-Information mit dem Behandlungs-Intervall basierendes Steuersignal angelegt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die von der Bewegungs-Information angezeigten speziellen Bewegungs-Niveaus, welche den Schalter (116) wirkbetätigen können, mit Bewegung korrespondieren, von welcher vorhergesagt wird, dass sie in unakzeptablen Bewegungs-Niveaus von zum Bestrahlen vorgesehenem Gewebe resultiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die von der Bewegungs-Information angezeigten speziellen Bewegungs-Niveaus, welche den Schalter (116) wirkbetätigen können, mit Bewegung korrespondieren, von welcher vorhergesagt wird, dass sie in reduziertem Bewegen des Ziel-Volumens resultiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die von der Bewegungs-Information angezeigten speziellen Bewegungs-Niveaus, welche Schalter (116) wirksam betätigen können, mit Bewegung korrespondieren, von welcher vorhergesagt wird, dass sie in größter Trennung des Ziel-Volumens von gefährdeten Organen resultiert.
Verfahren zum Bestimmen von Behandlungs-Intervallen für Bestrahlungs-Therapie, aufweisend: Erzeugen von Bewegungsdaten, welche physiologische Bewegungen des Patienten-Körper-Äußeren repräsentieren; gekennzeichnet durch: Aufzeichnen von Bilddaten, welche Bewegungen von zum Bestrahlen vorgesehenen inneren Bereichen eines Patienten repräsentieren; und gleichzeitiges Anzeigen der Bilddaten mit den Bewegungsdaten zum Bestimmen von Behandlungs-Intervallen für Bestrahlungs-Therapie.
Verfahren gemäß Anspruch 25, ferner aufweisend: Auswählen eines simulierten Behandlungs-Intervalls; Darstellen der Bilddaten nur dann, wenn die Bewegungsdaten sich innerhalb des simulierten Behandlungs-Intervalls befinden.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die Bilddaten eingefroren werden, wenn sich die Bewegungsdaten außerhalb des simulierten Behandlungs-Intervalls befinden.
Verfahren gemäß Anspruch 26, ferner aufweisend: Einstellen des simulierten Behandlungs-Intervalls, um eine andere Größe der Bilddaten anzuzeigen.
Verfahren gemäß Anspruch 25, ferner aufweisend: Analysieren der Bilddaten, um während der physiologischen Bewegung ein Ausmaß der Bewegung des angepeilten Gewebes zu quantifizieren.
Verfahren gemäß Anspruch 25, ferner aufweisend: Ausbilden einer Anzeige-Grenze rings eines Bereiches der Bilddaten.
Verfahren gemäß Anspruch 25, ferner aufweisend: Erzeugen quantifizierter Bewegungsdaten, welche Bewegung innerer Bereiche eines Patienten-Körpers betrifft.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei der Schritt des Erzeugens quantifizierter Bewegungsdaten ein Quantifizieren des Ausmaßes der von regulärer physiologischer Bewegung des Patienten-Körper-Äußeren herrührenden Bewegung innerer Bereiche eines Patienten-Körpers aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei der Schritt des Quantifizierens des Bewegungs-Ausmaßes innerer Bereiche eines Patienten-Körpers ausgeführt wird unter Verwendung von digitaler Subtraktion von Bildframes.