DE10100958C2 - Vorrichtung zur Verifikation einer therapeutischen Bestrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verifikation einer therapeutischen Bestrah­ lung mittels eines energiereichen modulierten Strahls, wobei dieser für die Verifikation mittels eines Mediums erfaßt wird, das zwischen einer Einrichtung zur Strahlenmodula­ tion und dem zu bestrahlenden Zielvolumen angeordnet ist.

Vorrichtungen zur Verifikation einer therapeutischen Bestrahlung, die nach dem Prinzip der Transitdosimetrie arbeiten, sind aus T. R. Mackie et al. ("Tomotherapy: A new concept for the delivery of dynamic conformal radiotherapy", Med. Phys. 20 (1993), 1709-­ 1719) und von David A. Jaffray et al. ("A Radiographic and Tomographic imaging system integrated into a medical linear accelerator for localization of bone and soft­ tissue targets" in Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., Volume 45, No. 3 (1999), 773-789) sowie aus der US 5,825,845 A bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, das Medium zur Erfassung des energiereichen modulierten Strahls unterhalb des Patiententisches anzuordnen, so daß der Strahl erst erfaßt wird, wenn er durch den Körper des Patienten hindurchgegangen ist. Bei dieser "Transitdosimetrie" genannten Methode kommt es jedoch beim Durchtritt des Strahls durch den Patienten und den Patiententisch zu Streuungen des Strahls sowie zu Schwächungen durch unterschiedliche Absorption. Es läßt sich somit weder die Abbildung der Kontur des Zielvolumens noch eine Stärkever­ teilung der Strahlendosis innerhalb der bestrahlten Fläche exakt erfassen. Dadurch ist nur unzureichend überprüfbar, ob die applizierte Strahlung mit dem Behandlungsplan übereinstimmt und es ist auch nicht möglich, bereits geringfügige Abweichungen einer sofortigen Korrektur zu unterziehen.

Weiterhin ist eine direkte, während der Bestrahlung vorgenommene Bildgebung bezüg­ lich der Anatomie des Patienten erwünscht. Diese ist mit Hilfe des Therapiestrahls schwierig, da eine solche Methode entweder zu einer erhöhten Dosisbelastung führen würde, was inakzeptabel ist, oder die Bildgebung unbefriedigend wäre. Außerdem ist der Strahl durch den Kollimator begrenzt, wodurch nur ein begrenzter Bildausschnitt abbildbar ist, also nicht die Umgebung des Zielvolumens. Außerdem sind auch keine Weichteile abbildbar.

Aus diesem Grund wurde von T. R. Mackie et al. (a. a. O) und David A. Jaffray et al. (a. a. O) vorgeschlagen, in einem Winkel von 90° zum Therapiestrahl eine Röntgenquelle und ein Medium zur Erfassung der Röntgenstrahlen derart anzuordnen, daß das Ziel­ volumen und die Umgebung desselben erfaßbar sind und dadurch verifizierbar ist, ob Lage und Form des Zielvolumens mit dem Behandlungsplan übereinstimmen. Dies ermög­ licht dann eine entsprechende Korrektur der Einstellung der Einrichtung zur Strahlen­ modulation. Bei einer derartigen Anordnung läßt sich jedoch nur eine senkrecht zum Therapiestrahl liegende Fläche des Zielvolumens erfassen. Wenn also die vorgeschla­ gene Thomotherapieeinrichtung beim Umkreisen des Patienten das Zielvolumen durch die Thomographie erfaßt wird, so gelangt der Therapiestrahl erst nach einer weiteren Drehung um 90° in diese Position. Dabei kann sich jedoch die Lage und die Form des Zielvolumens, z. B. durch Atmung, Muskelanspannung usw. verändert haben. Dies führt zu einer Ungenauigkeit und somit zu einer unzureichenden Korrektur, so daß auch mit dieser Methode eine optimale Bestrahlung nicht gewährleistet ist, welche darin besteht, daß das ganze Zielvolumen die vorgegebene Dosis enthält, aber umliegende Bereiche einer möglichst minimalen Dosis ausgesetzt sind.

Als weiteren Vorschlag sieht die DE 197 81 999 T1 vor, daß ein Feldlicht bei der Bestrahlungsquelle angeordnet sowie eine Bezugsstruktur um den Patienten gelegt und zu diesem fixiert wird. Dann wird die für die Bestrahlung vorbereitete Kollimatoröff­ nung mittels des Feldlichts auf der Bezugsstruktur abgebildet. Diese Abbildung wird zur Verifikation mit dem Behandlungsplan verglichen und bei Übereinstimmung die Bestrahlung vorgenommen. Hier wird nicht der energiereiche modulierte Strahl erfaßt, sondern das Feldlicht, das durch dieselbe Kollimatoröffnung geschickt wird. Da zwei Strahlungsquellen nicht zeitgleich am identischen Ort sein können, muß ein gewisser zeitlicher oder räumlicher Versatz vorgesehen sein. Letzteres führt zu einer Abbildung mit nicht identischem Strahlengang, ersteres weist einen Fehler auf, der der Verän­ derung im Zeitversatz entspricht. Derartige Veränderungen, zum Beispiel durch Herz­ schlag und Atmung, sind bereits im Bereich von Zehntelsekunden relevant. Mit Orts­ veränderungen von Strahlungsquellen läßt sich kein unkritisch kleiner Zeitversatz erreichen. Damit läßt sich die zeitliche und örtliche Übereinstimmung nicht in dem Maße erreichen, daß die Fehler vernachlässigbar sind. Jedenfalls ist die Erfassung des Feldlichts nicht mit der Erfassung des energiereichen modulierten Strahls gleichsetzbar, es ist eine andere technische Lösung mit weit geringeren Präzisionsanforderungen.

Schließlich ist aus der US 5,538,494 A eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Dort wird jedoch statt einer zeitnahen Ermittlung der Form und Lage des Zielvolumens der Weg gewählt, eine nicht zeitnah ermittelte Form und Lage des Zielvolumens durch Sensorerfassung von Atmung und Herzschlag mittels eines Rechenprozesses diesen Veränderungen anzupassen. Diese Methode hat den Nachteil, daß immer nur die durch Sensoren erfaßten Prozesse in eine Korrektur einbezogen werden und andere Bewegungen wie Muskelanspannungen nicht. Außerdem geht die rechnerische Einbeziehung von in mathematische Funktionen gekleideten Wirkungen des Herzschlags oder der Atmung aus, die den Ist-Zustand nur aus Erfahrungswerten erfassen können - von diesen kann die jeweilige reale Situation abweichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Verifikation der zu applizierenden Strahlung zu verbessern, insbesondere eine exakte Überprüfung der Übereinstimmung der applizierten Strahlung mit der durch den Behandlungsplan vorbestimmten Strahlung zu ermöglichen, um den Therapiestrahl besser und bereits bei geringfügigen Abwei­ chungen korrigieren zu können, wobei eine möglichst zeitnahe Überprüfung der Anatomie im Bereich des Zielvolumens und von dessen Lage ermöglicht wird, um den Therapiestrahl optimal dem Ist-Zustand anzupassen.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Verifikation der Übereinstimmung der Form des energiereichen modulierten Strahls mit der Form und Lage des Zielvolumens eine Strahlenquelle für einen Röntgenstrahl im Verhältnis zum Zielvolumen der Strahlungsquelle für den energiereichen Strahl derart gegenüberliegend angeordnet ist, daß die Richtungen der Strahlen entgegen­ gesetzt sind und daß ein Medium zur Erfassung des Röntgenstrahls bezüglich der Richtung desselben hinter dem Zielvolumen angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird der Therapiestrahl ohne eine Verfälschung durch Streuungen erfaßt, wodurch eine exakte Verifikation der Kontur der nacheinander aus verschie­ denen Richtungen zu applizierenden Strahlen möglich ist.

Bei der Erfindung beschränkt sich die Vorrichtung zur Verifikation nicht nur auf die Überprüfung, ob der applizierte Strahl dem geplanten entspricht, es ist weiterhin verifizierbar, ob die Anatomie des Patienten und deren Lage im Zeitpunkt der Bestrahlung der Anatomie und Lage entspricht, die der Ausarbeitung des Behandlungsplans zugrundelag. Es wird eine nahezu zeitidentische Verifikation der Anatomie und Lage und damit der Einhal­ tung des Behandlungsplans ermöglicht, so daß Änderungen ohne Verzögerung berücksichtigt werden können. Es ist möglich, die Änderungen in die Korrektur des Therapiestrahls einzubeziehen oder den Therapiestrahl abzuschalten. Dadurch ist es möglich, daß das Zielvolumen - selbst wenn es seine Lage und/oder seine Form verän­ dert - mit hoher Exaktheit die vorbestimmte Strahlungsdosis erhält und die Dosis exakt am Rand des Zielvolumens - in der Regel der Tumorrand - derart steil abfällt, daß umliegendes Gewebe möglichst nicht beschädigt wird. Dadurch erhöht die Erfindung den Therapieerfolg und verringert gleichzeitig die Nebenwirkungen. Insbesondere Tumore, die unmittelbar an Risikoorgane grenzen, können auf diese Weise besser und mit wesentlich verringertem Risiko behandelt werden.

Neben dieser Erhöhung der Exaktheit der Bestrahlung bezüglich Kontur und Dosisver­ teilung ermöglicht es die Erfindung außerdem, daß auf eine strenge Fixierung des Patienten verzichtet werden kann, da auch Lageveränderungen des Patienten erfaßbar und in die Korrektur einbeziehbar sind. Es ist dann nicht mehr erforderlich, einen Patienten in eng anliegenden starren Schalen zu lagern, die ihm zwar jegliche Bewe­ gungsmöglichkeit nehmen, letztlich jedoch keine völlige Garantie für eine unveränderte Anatomie geben können, da Atmungsbewegungen, Muskelanspannungen und die Verlagerung von Organen immer vorhanden sind. Durch den Einsatz der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Verifikation kann all dies erfaßt und berücksichtigt werden. Sowohl bei Lageveränderungen des Zielvolumens als auch von Risikoorganen oder bei Lageverän­ derungen des Patienten kann die Behandlung bei entsprechenden Abweichungen mit Korrekturen fortgesetzt oder auch unterbrochen werden, letzteres, wenn eine ausrei­ chend schnelle Korrektur nicht möglich ist.

Die folgenden Weiterbildungen der Erfindung dienen der Erreichung dieser Ziele mit einer Optimierung der Verifikations- und Korrekturmöglichkeiten.

Wird die Erfindung dahingehend weitergebildet, daß auch die Intensität des Strahls erfaßt wird, indem das den Strahl erfassende Medium auch zur Erfassung der Intensität des Strahls ausgebildet ist, so ist auch diese exakt verifizierbar, da keine Absorption von Anteilen der Strahlen vor ihrer Erfassung auftreten kann.

Die Vorrichtung wird zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß bei einem gepulsten energiereichen Strahl der Röntgenstrahl in den Sendepausen des energiereichen Strahls erfaßt wird. Dadurch ist eine exakte Erfassung der Röntgenstrahlung ohne Streustrahlen des energiereichen Strahls möglich. Um die Strahlenbelastung möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, wenn der Röntgenstrahl nur in den Sendepausen des energie­ reichen Strahls ausgesendet wird.

Wie bereits erwähnt, dient die Erfassung des Zielvolumens durch den Röntgenstrahl zweckmäßigerweise der Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß die Daten der Erfassung der Röntgenstrahlen umgehend zur Korrektur der Einstellung eines Multileafkollimators herangezogen werden. Dabei sind die Korrekturen um so genauer, je zeitnäher sie umgesetzt werden. Da die Pulse des energiereichen Strahls im Mikrosekundenbereich und die Pausen im Millisekundenbereich liegen, ist diese Größenordnung die untere Grenze für die Zeitgleichheit. Es läßt sich also mit einer hohen Rechengeschwindigkeit des einge­ setzten Computers eine derartige Zeitnähe erreichen, daß in diesen Zeiträumen keine relevanten Veränderungen mehr stattfinden. Dadurch kann eine optimale Genauigkeit erzielt werden.

Da sich komplizierte Formen oftmals erst durch eine allseitige Betrachtung erfassen lassen, wird vorgeschlagen, daß vor der Bestrahlung mit dem energiereichen Strahl durch eine Erfassung des Zielvolumens mittels eines Röntgenstrahls aus verschiedenen Richtungen die Form des Zielvolumens erfaßt wird und daß diese Information in die Verifikation und Korrektur des Modulation des energiereichen Strahls einbezogen wird.

Da es Behandlungspläne meistens vorsehen, daß verschiedene Bereiche mit einer unter­ schiedlichen Bestrahlungsdosis behandelt werden, werden diese Bereiche zweckmä­ ßigerweise in die Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls einbezogen.

Um Risikoorgane optimal zu schonen, wird weiterhin vorgeschlagen, diese in einer der vorgenannten Art und Weisen ebenfalls zu erfassen und bei der Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls zu berücksichtigen. Es ist dabei zweckmäßig, wenn auch die Lage und Form von Risikoorganen nahezu zeitgleich mit der Verifikation und Modulation des energiereichen Strahls durch den Röntgenstrahl ermittelt und für eine Korrektur der Modulation berücksichtigt werden.

Als vorteilhafte Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß beide Medien, das zur Erfas­ sung des energiereichen Strahls und das zur Erfassung des Röntgenstrahls, als ein Medium ausgebildet werden. Auf diese Weise wird ein Erfassungsmedium eingespart, was den gerätetechnischen Aufwand reduziert. Auch die Zuordnung der beiden Erfas­ sungen wird vereinfacht. Dabei lassen sich die einzelnen Erfassungselemente auch für die Erfassung beider Strahlen einsetzen, indem die Röntgenstrahlen beispielsweise unmittelbar an der Oberfläche und der Therapiestrahl bei der Durchstrahlung des Mediums erfaßt wird. Das Medium muß aus einem Material bestehen, das durch den harten Therapiestrahl nicht beschädigt wird. Beispielsweise kann das Medium ein Array von Fotodioden sein, wobei letztere aus amorphem Silizium bestehen. Bei diesen kann es zu keiner Zerstörung einer Gitterstruktur kommen. Werden diese Fotodioden in einem Kunststoffgehäuse angeordnet, so kommt es auch zu keiner nennenswerten Schwächung oder Streuung der zu erfassenden Strahlen.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet, daß die Strahlungsquellen, die Einrichtung zur Strahlenmodulation und das Medium oder die Medien zur Erfassung der Strahlen auf einem Gantry angeordnet sind, wodurch sie gemeinsam verschiedene Richtungen zum Zielvolumen einnehmen können. Am zweckmäßigsten ist die Anordnung eines Mediums zur Erfassung beider Strahlen, was zu den o. g. Vorteilen führt. Wird die Strahlenquelle für den Röntgenstrahl und ein Medium zur Erfassung beider Strahlen an ein übliches Bestrahlungsgerät angefügt, so kann auf einfache Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellt werden und es ist möglich, bestehende Geräte nachzurüsten.

Die Vorrichtung weist weiterhin einen Computer auf, der für die Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls aufgrund der durch das Medium bzw. die Medien aufgenommenen Daten ausgebildet und eingerichtet ist. Bei der Anfü­ gung an ein bestehendes Bestrahlungsgerät reicht die Einrichtung des Computers mittels entsprechender Software aus, falls dieser eine ausreichende Rechnerkapazität aufweist. Vorzugsweise wird der Computer für eine nahezu zeitgleiche Verifikation und Korrektur ausgebildet beziehungsweise eingerichtet als auch für die Einbeziehung vorher ermittelter anatomischer Daten in die nahezu zeitgleiche Verifikation und Korrektur.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Einsatz und

Fig. 3 eine Erläuterung des Prinzips einer optimalen Bestrahlung, welche erfindungsgemäß verifiziert werden soll.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung. Ein energiereicher Strahl 1 wird von einer Strahlenquelle 11 erzeugt und von einer Einrichtung zur Strahlenmodulation 2, beispielsweise einem Multileafkollimator, entsprechend dem Behandlungsplan moduliert und auf ein Ziel­ volumen 3 gerichtet. In der Regel ist dies ein Tumor eines Patienten 21, der auf einem Patiententisch 19 liegend behandelt wird. Zwischen der Einrichtung 2 zur Strahlen­ modulation und dem Patienten 21 wird erfindungsgemäß im Strahlengang 9 ein Medium 8 zur Erfassung des energiereichen modulierten Strahls 1 angeordnet, damit die Formgebung und Intensitätsmodifikationen durch die Einrichtung 2 zur Strahlenmodu­ lation erfaßt und überwacht werden können. Weicht die Modulation des Strahls 1 von ihrem Sollwert ab, kann eine Abschaltung oder eine Korrektur erfolgen.

Gegenüber der Strahlenquelle 11 für dem energiereichen Strahl 1 ist eine Strahlenquelle 10 für einen Röntgenstrahl 4 angeordnet. Die Anordnung erfolgt derart, daß ein Strah­ lengang 9 entsteht, bei dem die Richtung 5 des Röntgenstrahls 4 der Richtung 6 des energiereichen Strahls 1 genau entgegengesetzt ist. Der Röntgenstrahl 4 dient der Erfas­ sung des Zielvolumens 3 und der Anatomie und Lage des Patienten 21 in der bereits oben beschriebenen Art und Weise. Zur Erfassung des Röntgenstrahls 4 ist nach dem Hindurchtreten desselben durch den Patienten 21 ein Medium 12 angeordnet. Zweck­ mäßigerweise sind jedoch die Medien 8 und 12 als ein Medium 13 zur Erfassung des energiereichen Strahls 1 und des Röntgenstrahls 4 ausgebildet. Bezüglich einer zweck­ mäßigen Ausgestaltung wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.

Die Anordnung der Strahlenquellen 11 und 10 erfolgt derart, daß durch den Therapie­ strahl 1 das Zielvolumen 3 erfaßt wird und durch den Röntgenstrahl 4 das Zielvolumen 3 und dessen Umgebung, die bei der Modulation des Therapiestrahls 1 ebenfalls berücksichtigt werden sollte. Aus diesem Grund ist der Röntgenstrahl 4 weiter ausein­ anderlaufend gezeichnet als der Therapiestrahl 1, wobei er natürlich auch schmäler als gezeichnet ausgebildet sein kann, also nicht den gesamten Patienten 21 erfassen muß.

Wird ein Erfassungsmedium 13 vorgesehen, so muß dessen Fläche derart bemessen sein, daß diese die konisch auseinanderlaufenden Strahlen 1 und 4 in der Position der Anordnung des Erfassungsmediums 13 erfaßt.

Die Durchführung einer Behandlung erfolgt zweckmäßigerweise in folgenden Schritten:
In einem ersten Schritt der Verifikationsprozedur wird unmittelbar vor Beginn der Strahlentherapie mit Hilfe des Computer-Tomographie-Systems, also des Röntgen­ strahls 4 und eines Mediums 12 oder 13, ein aktueller Computer-Tomographie-Daten­ satz vom Patienten 21 in Therapiesituation gewonnen. Hiermit lassen sich Veränderun­ gen in der Zielregion 3 und Lagerungsfehler des Patienten 21 direkt erkennen, so daß die nachfolgende Therapie auf diese neuen Daten abgestimmt werden kann.

In einem zweiten Schritt wird während der Applikation der Therapiestrahlenfelder 24 (siehe Fig. 3) die Feldform und die Intensitätsverteilung des Therapiestrahls 1 gemessen und protokolliert. Damit und auf der Basis des aktuellen Computer-Tomographie- Datensatzes kann die dem Patienten 21 applizierte Strahlendosisverteilung 16, 16', 16" (siehe Fig. 3) rekonstruiert und online verifiziert werden. Gegebenenfalls kann die Strahlenapplikation bei etwaigen Abweichungen unterbrochen bzw. mit entsprechenden unmittelbaren Korrekturen fortgesetzt werden. Durch die Art der Anordnung der Rönt­ genstrahlquelle 10 und des Mediums 13 zur Erfassung der Strahlen 1 und 4 ist es auch möglich, die relative Lage von Strukturen (Zielvolumen 3, mit unterschiedlicher Dosis zu bestrahlende Bereiche 16, 16', 16" des Zielvolumens 3 und Risikoorgane 17) mit niedrigem Kontrast (Weichteilkontrast) im Therapiestrahlenfeld 24 und dessen Umgebung (siehe Fig. 3) mit Hilfe des Röntgenstrahls 4 während der Applikation der einzelnen Therapiestrahlenfelder 24 zu überwachen und wenn möglich, eine unverzügliche, möglichst fast zeitgleiche Korrektur vorzunehmen.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Einsatz. Es handelt sich dabei um einen üblichen Aufbau eines Bestrahlungsgeräts 18 mit einer Strahlenquelle 11 für den Therapiestrahl 1, einem Patiententisch 19 und einer Einrichtung 2 zur Strahlenmodu­ lation, um die medizinisch indizierte Strahlung auf ein Zielvolumen 3, beispielsweise am Kopf 20 eines Patienten 21, so zu richten, daß ein Tumor maximal geschädigt und das umliegende Gewebe maximal geschont wird. Zu diesem Zweck ist ein Gestell (Gantry) 14 vorgesehen, das den Patienten 21 allseitig umkreisen kann. Das Gantry 14 enthält die Strahlenquelle 11 für den Therapiestrahl 1, wobei die energiereiche Strahlung 1 beispielsweise durch einen Linearbeschleuniger 22 erzeugt wird. Der Strahlenquelle 11 gegenüberliegend ist auf dem Gantry 14 die Strahlenquelle 10 für den Röntgenstrahl 4 in der bereits zu Fig. 1 beschriebenen Weise angeordnet. Diesbezüglich wird auf die obige Beschreibung verwiesen, wobei gleiche Bezugszeichen funktions­ identische Bauteile bezeichnen.

Das Gantry 14 ist um eine horizontale Rotationsachse 23 drehbar, wobei die Strahlen 1 und 4 auf das Zielvolumen 3 beziehungsweise dessen Umgebung gerichtet sind. Das Zielvolumen 3 befindet sich im Isozentrum der Strahlen 1 und 4, wobei die Strahlen­ quellen 11 und 10 und eine Einrichtung 2 zur Strahlenmodulation durch die Rotation des Gantry 14 um die Achse 23 den Patienten 21 umkreisen. Gleichzeitig kann eine Verschiebung oder Drehung des Behandlungstisches 19 stattfinden, um eine exakte Einstellung der Einstrahlung des Therapiestrahls 1 auf das Zielvolumen 3 des Patienten 21 vorzunehmen.

Der Zweck einer solchen Gantry besteht darin, daß durch die unterschiedlichen Bestrahlungsrichtungen 7 (siehe Fig. 3) das Zielvolumen 3 eine maximale Bestrahlung erfährt, jedoch das umliegende Gewebe maximal geschont wird, da es immer nur kurzzeitig den energiereichen Strahlen 1 ausgesetzt ist. Außerdem ist es oft erforderlich, daß bestimmte Bereiche des Körpers, wie beispielsweise das Rückenmark oder andere Risikoorgane 17 von der energiereichen Strahlung 1 möglichst völlig verschont werden, also durch die Ausgestaltung der Therapiestrahlenfelder 24 aus den verschiedenen Richtungen 7 (siehe Fig. 3) möglichst weitgehend ausgespart sind.

Die Lage und das Profil des Zielvolumens 3 sowie die Lage von Risikoorganen 17 oder von Bereichen 16, 16', 16", die für unterschiedliche Bestrahlungsdosen vorgesehen sind, wird vom Medium 13 mit Hilfe des Röntgenstrahls 4 erfaßt. Gleichzeitig wird auch der Ist-Zustand des modelierten Therapiestrahls 1 erfaßt. Diese Daten werden derart umgesetzt, daß der Kollimator 2 eine entsprechende Kollimatoröffnung ausbildet, wobei durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die exakte Form des Zielvolumens 3 mit der gewünschten Strahlendosisverteilung 16, 16', 16" (siehe Fig. 3) bestrahlt werden kann. Bei einem Kollimator 2 wird die Strahlendosisverteilung 16, 16', 16" dadurch erzielt, daß auch aus mehreren Richtungen 7 ein oder mehrere Therapiestrahlenfelder 24 unterschiedlicher Zeitdauer appliziert werden.

Um alle Einstellungen vornehmen zu können, ist ein Computer 15 vorgesehen, der auf der Grundlage einer Bestrahlungsplanung und der laufenden Verifikation derart einge­ richtet ist, daß er das Gantry 14, die Einrichtung 2 zur Strahlenmodulation und gege­ benenfalls auch den Patiententisch 21 steuert. Bei der Einrichtung 2 kann es sich sowohl um einen Kollimator als auch um einen Scanner handeln. Die jeweils zu behandelnden Therapiestrahlenfelder 24 werden durch den Kollimator begrenzt oder durch Scannen eines Therapiestrahls 1 erzeugt.

Fig. 3 zeigt eine Erläuterung des Prinzips einer Tumorbestrahlung, wobei die Appli­ kation einer medizinisch indizierten energiereichen Strahlung 1 aus verschiedenen Richtungen 7 vorgenommen wird. Um ein zu bestrahlendes Zielvolumen 3, beispiels­ weise einen Tumor, in der bereits dargelegten Weise in optimaler Weise zu bestrahlen und das angrenzende Gewebe möglichst zu schonen, ist es erforderlich, daß verschie­ dene Therapiestrahlenfelder 24 für jede der verschiedenen Bestrahlungsrichtungen 7 ausgebildet werden. Dazu dient die Einrichtung 2 zur Strahlenmodulation, die als Kollimator oder als Scanner ausgebildet sein kann. Um zu erreichen, daß das zu bestrahlende Zielvolumen 3 die notwendige Dosis erhält, aber Risikoorgane 17 geschont werden, ist vorgesehen, daß die Therapiestrahlenfelder 24 als Matrizen 25 von Einzelfeldern 26 mit verschiedener Bestrahlungsdosis gebildet sind. Derartige Matrizen 25 lassen sich durch die Leafverstellungen eines Multileafkollimators in fast jeder erdenklichen Form nachbilden, wobei durch dünne Leafs eine möglichst feine Nachbildung der zu bestrahlenden Therapiestrahlenfelder 24 erzielt wird. Zusätzlich zur Darstellung können aus einer Richtung 7 mehrere verschiedene Therapiestrahlenfelder 24 mit unterschiedlicher Zeitdauer appliziert werden, um in optimaler Weise Bereiche 16, 16', 16" mit einer unterschiedlichen Bestrahlungsdosis zu erzielen. Bei diesem Vorgang findet die nahezu zeitidentische Verifikation und Korrektur in bereits oben beschriebener Weise statt.

Die Darstellung der Figuren ist nur eine beispielhafte Darstellung der Erfindung. Denkbar wäre es auch, daß die Therapiestrahlenfelder 24 statt durch einen Kollimator durch einen Scanner erzeugt werden. Dann dient dieser als Einrichtung 2 zur Strahlen­ modulation und das Medium 8 oder 13 muß die gescannten Therapiestrahlenfelder 24 erfassen, damit auf entsprechende Weise die Verifikation sowie eine Korrektur, gegebenenfalls auch ein Abbruch der Behandlung erfolgen kann. Selbstver­ ständlich sind noch weitere Ausgestaltungen denkbar, die vom Grundgedanken der Erfindung Gebrauch machen.

Bezugszeichenliste

1

Energiereicher modulierter Strahl (Therapiestrahl)

2

Einrichtung zur Strahlenmodulation

3

Zielvolumen

4

Röntgenstrahl

5

Richtung des Röntgenstrahls

6

Richtung des energiereichen Strahls

7

Verschiedene Richtungen der Erfassung und Bestrahlung des Zielvolumens

8

Medium zur Erfassung des energiereichen modulierten Strahls

9

Strahlengang

10

Strahlenquelle für Röntgenstrahl

11

Strahlenquelle für energiereichen Strahl

12

Medium zur Erfassung des Röntgenstrahls

13

Medium zur Erfassung des energiereichen Strahls und des Röntgenstrahls

14

Gantry

15

Computer

16

,

16

',

16

" Bereiche unterschiedlicher Bestrahlungsdosis (Strahlendosisverteilung)

17

Risikoorgane (z. B. Rückenmark)

18

Bestrahlungsgerät

19

Patiententisch

20

Kopf

21

Patient

22

Linearbeschleuniger

23

Rotationsachse der Gantry

24

Therapiestrahlenfelder

25

Matrizen

26

Einzelfelder

27

Gehirn

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Verifikation einer therapeutischen Bestrahlung mittels eines energiereichen modulierten Strahls (1), wobei dieser für die Verifikation mittels eines Mediums (8, 13) erfaßt wird, das zwischen einer Einrichtung zur Strahlen­ modulation (2) und dem zu bestrahlenden Zielvolumen (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verifikation der Übereinstimmung der Form des energiereichen modulier­ ten Strahls (1) mit der Form und Lage des Zielvolumens (3) eine Strahlenquelle (10) für einen Röntgenstrahl (4) im Verhältnis zum Zielvolumen (3) der Strahlungsquelle (11) für den energiereichen Strahl (1) derart gegenüberliegend angeordnet ist, daß die Richtungen (5, 6) der Strahlen (1, 4) entgegengesetzt sind und daß ein Medium (12) zur Erfassung des Röntgenstrahls (4) bezüglich der Richtung (5) desselben hinter dem Zielvolumen (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (8, 13) auch zur Erfassung der Intensität des Strahls (1) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß bei einem gepulsten energiereichen Strahl (1) der Röntgenstrahl (4) in den Sendepausen des energiereichen Strahls (1) erfaßt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß der Röntgenstrahl (4) nur in den Sendepausen des energiereichen Strahls (1) ausgesendet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß die Erfassung des Zielvolumens (3) durch den Röntgenstrahl (4) der Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls (1) dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß die Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls (1) auf der Basis eines nahezu zeitgleich erfaßten Röntgenstrahls (4) erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sie derart ausgebildet ist, daß vor der Bestrahlung mit dem energiereichen Strahl (1) durch eine Erfassung des Zielvolumens (3) mittels des Röntgenstrahls (4) aus verschiedenen Richtungen (7) die Form des Zielvolumens (3) erfaßt wird
und daß diese Information in die Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls (1) einbezogen wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß in die Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls (1) Bereiche (16) unterschiedlicher Bestrahlungsdosis einbezogen werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß bei der Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls (1) die Form und Lage von Risikoorganen (17) berücksichtigt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß auch die Lage von Risikoorganen nahezu zeitgleich mit der Verifikation und Modulation des energiereichen Strahls (1) durch den Röntgenstrahl (4) ermittelt und für eine Korrektur der Modulation berücksichtigt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Medien (8, 12) als ein Medium (13) zur Erfassung des energiereichen Strahls (1) und des Röntgenstrahls (4) ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (13) ein Array von aus amorphem Silizium bestehenden Fotodioden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodioden in einem Kunststoffgehäuse angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (10, 11), die Einrichtung zur Strahlenmodulation (2) und das Medium (13 oder 8 und 12) auf einem Gantry (14) angeordnet sind, wodurch sie gemeinsam verschiedene Richtungen (7) zum Zielvolumen (3) einnehmen können.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Computer (15) aufweist, der für die Verifikation und Korrektur der Modulation des energiereichen Strahls (1) aufgrund der durch das Medium (13 oder 8 und 12) aufgenommenen Daten ausgebildet und eingerichtet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer (15) für eine nahezu zeitgleiche Verifikation und Korrektur ausgebildet und eingerichtet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer (15) für die Einbeziehung vorher ermittelter anatomischer Daten in die nahezu zeitgleiche Verifikation und Korrektur ausgebildet und eingerichtet ist.