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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einstellen einer Relativposition einer Bestrahlungseinrichtung und eines Patienten. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestrahlungstherapie zur gezielten, selektiven Zerstörung von Tumoren.
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Zur Bestrahlung von Patienten werden meist Photonen (z. B. Röntgenstrahlen) eingesetzt. Eine neuere Entwicklung ermöglicht es jedoch Protonenstrahlen einzusetzen, um das bösartige Gewebe zu zerstören. Zur Planung der Bestrahlung können hoch aufgelöste Bilder des zu bestrahlenden Gebietes, also des Patienten aufgenommen und ein entsprechender dreidimensionaler Bilddatensatz gespeichert werden. Derartige dreidimensionale Bilddaten werden vorzugsweise durch ein Computertomografie(CT)-Verfahren oder durch ein Magnetresonanz(MR)-Verfahren gewonnen. Der Arzt kann dann die hoch aufgelösten Bilddaten mittels rechnergestützten Bildverarbeitungstechniken auswerten. Nachdem der Arzt die Planung der Bestrahlung abgeschlossen hat, wird der Patient mit der Bestrahlungseinrichtung bestrahlt.
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Um die Bestrahlung wie geplant durchführen zu können, muss der Patient möglichst genau relativ zu der Bestrahlungseinrichtung positioniert werden. Bereits ein geringer Fehler bei der Positionierung führt zu der Zerstörung von gesundem Gewebe und/oder zu einer nicht ausreichenden Bestrahlung von Tumorgewebe.
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Es kann daher ein beispielsweise zweidimensionales Vergleichsbild aufgenommen werden, wobei wieder invasive Strahlung eingesetzt wird (z. B. Röntgenstrahlung). Das Vergleichsbild kann nun mit einem aus dem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten rekonstruierten zweidimensionalen Rekonstruktionsbild verglichen werden. Daraus können der Fehler in der aktuellen Position des Patienten ermittelt werden und die Position korrigiert werden. Insbesondere ist es möglich, dass das Rekonstruktionsbild ein mit der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommenes Bild simuliert. Das Rekonstruktionsbild entspricht folglich einer geschätzten oder angenommenen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung. Derartige Rekonstruktionsbilder können beispielsweise so genannte DRRs (Digitally Reconstructed Radiographs) sein.
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Wegen der großen Datenmenge der hoch aufgelösten Bilddaten ist es sehr zeitaufwändig, systematisch aus verschiedenen Blickwinkeln und entlang verschiedener Blickrichtungen rekonstruierte Bilder mit dem Vergleichsbild zu vergleichen. Mit zunehmender Zeitdauer bis zum Beginn oder zur Fortsetzung der Bestrahlung wächst die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Position des zu bestrahlenden Gebietes wieder geändert hat und die durch den Vergleich ermittelte Positionskorrektur aus diesem Grund falsch ist. Auch sind die Kosten für eine Strahlungsbehandlung abhängig von der Dauer. Wird daher die Zeit für die Positionierung des Patienten reduziert, können Kosten gespart werden.
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Um die Rechenzeit zu verkürzen, kann die Auflösung der für den Vergleich verwendeten Bilddaten absichtlich verringert werden. Damit ist jedoch ein Verlust an Genauigkeit bei der Positionierung verbunden.
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Daher wurden bereits Verfahren vorgeschlagen, die sich an eindeutig erkennbaren Strukturen (z. B. Knochengrenzen) im Körper des Patienten oder an künstlichen mit dem Körper des Patienten verbundenen Markern (so genannte natürliche und künstliche Landmarken) orientieren. Mit diesen Verfahren lässt sich der Zeitaufwand beim Vergleich der Bilder reduzieren, da nur bekannte Strukturen in Teilbereichen der Bilder aufgefunden werden müssen. Je unschärfer jedoch die aufzufindenden Strukturen sind (z. B. in zweidimensionalen Bildern unscharf sichtbare Ränder von runden Knochen) desto ungenauer wird die Positionierung des Patienten. Auch stellen sich die Strukturen in dem Vergleichsbild und in dem Rekonstruktionsbild unterschiedlich dar, wenn die dreidimensionalen Bilddaten und die Vergleichsbilder mit unterschiedlichen Bildaufnahmeverfahren aufgenommen wurden. Außerdem ist in vielen Fällen keine auf den Bildern klar erkennbare Struktur in der Nähe des zu bestrahlenden Bereichs vorhanden. Je größer der Abstand der Landmarken von dem zu bestrahlenden Bereich ist desto ungenauer ist das Ergebnis der Positionierung.
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DE 34 36 444 A1 beschreibt eine Einrichtung und ein Verfahren zum dreidimensional reproduzierbaren Positionieren eines Patienten, worin wenigstens zwei Bezugsbilder des Patienten in zwei verschiedenen Bildebenen mit einer ersten exakten Positionierung des Patienten aufgenommen und bei einer späteren zu reproduzierenden Positionierung des Patienten mit entsprechenden aktuellen Bilden, vorzugsweise durch digitale Subtraktion, verglichen werden, welche denselben Positionen und mit denselben Einstellungen der Aufnahmeoptik aufgenommen werden. Die Positionierung des Patienten wird solange verändert, bis die jeweiligen Bezugsbilder mit den entsprechenden aktuellen Bildern übereinstimmen.
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DE 101 47 633 A1 offenbart ein Bestrahlungssystem mit einem Messabschnitt für Position und Richtung zum Berechnen der relativen Position und Richtung zwischen verschiedenen Komponenten des Systems. Es ist eine Bestrahlungsziel-Positionierungsvorrichtung vorgesehen zum Positionieren eines Gegenstandes mit einem der Bestrahlung zu unterziehenden Bestrahlungsziel. Eine Bestrahlungsziel-Abbildungsvorrichtung nimmt Bilder eines Bestrahlungszielbereichs auf. Eine Messvorrichtung misst Positionen und Richtungen der Bestrahlungsziel-Positionierungsvorrichtung, der Bestrahlungsziel-Abbildungsvorrichtung und der Bestrahlungsvorrichtung. Durch Vergleich der Bestrahlungszielbereiche in den Bildern, die aufeinanderfolgend auf der Bestrahlungsziel-Abbildungsvorrichtung erhalten wurden, werden Position und Richtung des Bestrahlungszielbereichs erhalten.
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DE 199 53 177 A1 beschreibt ein Verfahren zur exakten Positionierung eines Patienten für die Strahlentherapie. Der Patient wird gegenüber einem Linearbeschleuniger vorpositioniert. Es wird mindestens eine Röntgenaufnahme des Patienten erstellt. Die Röntgenaufnahme wird lokalisiert. Mindestens ein der Röntgenaufnahme entsprechendes, aus einem dreidimensionalen Patientendatensatz rekonstruiertes Bild wird erstellt. Das rekonstruierte Bild und die Röntgenaufnahme werden überlagert und anhand bestimmter Landmarken in beiden Bildern wird der Positionsfehler elektronisch bzw. computergesteuert ermittelt.
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DE 103 01 075 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Positionieren eines Patienten zum Empfangen einer Strahlentherapiebehandlung. In einer ersten Position wird eine Computertomographieabtastung des Patienten ausgeführt. Der Patient wird zum Empfangen einer Behandlungszufuhr in einer zweiten Position vorbereitet. Eine oder mehrere Bilder des Patienten werden in der zweiten Position erlangt. Bilder des Patienten in der ersten Position und in der zweiten Position werden miteinander verglichen und der Patient wird umpositioniert, bis der Patient sich im Wesentlichen in der gleichen Position befindet, wie sie in dem einen oder den mehreren Bildern des Patienten in der ersten Position gezeigt ist. Insbesondere wird in der zweiten Position ein Videokamerabild des Patienten aufgenommen. Ein Computer bestimmt, ob das Videokamerabild mit einem von einer virtuellen Kamera aus dreidimensionalen Bilddaten des Patienten erzeugten Bild übereinstimmt. Es wird die Ähnlichkeit oder dessen Fehlen zwischen dem virtuellen Bild und dem realen Videobild als Grundlage für die Entscheidung herangezogen, ob der Patient korrekt positioniert ist. Die Beurteilung der Übereinstimmung kann auf einer manuellen Betrachtung beruhen, wobei das virtuelle Bild und das reale Videobild gemischt werden können. Für den Bildvergleich können die Bilder auch alternierend auf einem Bildschirm dargestellt werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die in möglichst kurzer Zeit eine exakte Positionierung des Patienten relativ zu der Bestrahlungseinrichtung ermöglichen. Dabei soll das Bestrahlungsziel in beliebigen Gebieten in dem Körper eines Patienten liegen können. Insbesondere sollen für die Aufnahme des Vergleichsbildes und für die Aufnahme des dreidimensionalen Datensatzes des Patienten unterschiedliche bildgebende Verfahren angewendet werden können.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Einstellen einer Relativposition einer Bestrahlungseinrichtung und eines Patienten nach Anspruch 1 und durch eine Anordnung nach Anspruch 7 gelöst. Insbesondere werden die folgenden Schritte ausgeführt:
- a) es wird jeweils zumindest ein örtlich zweidimensionales Vergleichsbild verwendet, wobei das Vergleichsbild mit einer Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung gewonnen wird oder wurde und wobei das Vergleichsbild einer aktuellen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht,
- b) aus einem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten rekonstruierte örtlich zweidimensionale Bilder (Rekonstruktionsbilder) werden verwendet, wobei die Rekonstruktionsbilder z. B. jeweils zumindest einen Teil eines mit der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildes simulieren, das einer geschätzten oder angenommenen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht,
- c) für ein Vergleichsbild und ein erstes Rekonstruktionsbild, die ein erstes Bildpaar bilden, wird ein Maß für eine gegenseitige Bildinformation der beiden Bilder des ersten Bildpaares bestimmt, wobei die gegenseitige Bildinformation als diejenige Information definiert ist, die jeweils das eine Bild über das andere Bild enthält, oder wobei die gegenseitige Bildinformation der so definierten Information äquivalent ist,
- d) das Vergleichsbild und/oder das Rekonstruktionsbild werden ohne Verzerrung von Bildinhalten verändert, sodass zumindest eines der Bilder einer anderen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht, (erste Variante) und/oder ein zweites Rekonstruktionsbild wird aus dem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten rekonstruiert, sodass das zweite Rekonstruktionsbild und das erste Rekonstruktionsbild einer zweiten und einer ersten Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entsprechen, (zweite Variante)
- e) es wird erneut das Maß für die gegenseitige Bildinformation für die beiden aus dem vorangegangenen Schritt d) resultierenden Bilder bestimmt,
- f) unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus werden die beiden vorangegangenen Schritte d) und e) wiederholt, bis ein Maximum der gegenseitigen Bildinformation für ein entsprechendes resultierendes Bildpaar aufgefunden ist,
- g) durch Auswertung von Veränderungen der den Bildern entsprechenden Relativpositionen des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung, die ausgehend von dem ersten Bildpaar bis zu dem Auffinden des resultierenden Bildpaars entstehen und/oder entstanden sind, wird eine geometrische Transformation der tatsächlichen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung oder einer anderen tatsächlichen Relativposition oder Position des Patienten berechnet und
- h) die Schritte c) bis g) werden wiederholt, wobei das erste Rekonstruktionsbild so gewählt wird, dass es der um die berechnete geometrische Transformation veränderten Relativposition oder Position entspricht.
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Mit dem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz stehen Informationen über das Innere des Patienten zur Verfügung, insbesondere Informationen über die Anordnung, die Größe und die Struktur (einschließlich etwaiger pathologischer Veränderungen) von Organen des Patienten. Dementsprechend können die Vergleichsbilder unter Verwendung invasiver Strahlung aufgenommen werden, z. B. mit Röntgenstrahlung, die den Patienten oder ein Teilgebiet des Patienten durchdringt.
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Die Rekonstruktionsbilder simulieren zumindest einen Teil eines mit der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildes. Dieses Bild ist ein hypothetisches Bild, das nur dann mit dem tatsächlich aufgenommenen Bild der Aufnahmeeinrichtung übereinstimmt, wenn die Positionierung des Patienten ohne verbleibenden Positionierungsfehler abgeschlossen ist. Insbesondere können die Rekonstruktionsbilder so erzeugt werden, dass die tatsächlich aufgenommenen Bilder gleich groß sind oder sogar kleiner sind. Bei der Bestimmung der gegenseitigen Bildinformation des Vergleichsbildes und des Rekonstruktionsbildes werden vorzugsweise lediglich die Teilbereiche der Bilder berücksichtigt, die einander überlappen.
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Unter einer Position oder Relativposition von nicht punktförmigen Objekten (z. B. des Patienten) wird eine Position verstanden, die hinsichtlich aller Freiheitsgrade der Bewegung des als starr angenommenen Körpers bzw. hinsichtlich aller Freiheitsgrade der relativen Bewegungen der beiden Objekte (Bestrahlungseinrichtung und Patient) definiert ist. In der Praxis kommen zusätzlich zeitliche Veränderungen der Objekte vor. Insbesondere ist regelmäßig mit Veränderungen der Lage, Struktur und/oder Form von Organen des Patienten zu rechnen. Daher werden vorzugsweise kleinere Teilvolumina des Patienten als Objekt betrachtet.
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Vor dem Beginn der Behandlung kann optional eine Vorpositionierung des Patienten stattfinden. Hierzu wird der Patient beispielsweise auf einem Behandlungsstuhl oder Behandlungstisch vorpositioniert. Dabei können Hilfsmittel wie Fixations-Masken und/oder Fixationsmatratzen verwendet werden. Weiterhin können dabei Positionierungssysteme (etwa unter Verwendung von Laserstrahlung) eingesetzt werden, die Informationen über die Außenoberfläche des Patienten auswerten. Zum Beispiel werden dabei auf der Haut angebrachte Marker verwendet, deren Positionen mit Hilfe eines Trackingsystems bestimmt werden.
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In Schritt c) wird für ein Vergleichsbild und ein erstes Rekonstruktionsbild, die ein erstes Bildpaar bilden, ein Maß für eine gegenseitige Bildinformation der beiden Bilder des ersten Bildpaares bestimmt. Dabei ist die gegenseitige Bildinformation als diejenige Information definiert, die jeweils das eine Bild über das andere Bild enthält, oder ist die gegenseitige Bildinformation der so definierten Information äquivalent. Ein Beispiel für die Bestimmung gegenseitiger Information (englisch: mutual information) von dreidimensionalen Bilddatensätzen und die Nutzung der Information für die Registrierung der Bilddatensätze ist in dem Artikel „Comparative evaluation of multiresolution optimization strategies for multimodality image registration by maximization of mutual information” von Frederik Maes et al., „Medical Image Analysis” (1999) volume 3, number 4, Seiten 373–386 beschrieben. Im Unterschied hierzu werden jedoch bei der hier vorgeschlagenen Lösung zweidimensionale Bilder miteinander verglichen und die gegenseitige Bildinformation bestimmt.
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Die Anwendung der Methode der gegenseitigen Bildinformation für die Bewertung einer Übereinstimmung des Vergleichsbildes und des Rekonstruktionsbildes hat den Vorteil, dass die Bilder nicht mit demselben Verfahren aufgenommen werden müssen. Ein Grund hierfür liegt darin, dass eine maximale Übereinstimmung gefunden werden kann, selbst wenn die Bildstrukturen nicht identisch sind.
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In Schritt d) werden das Vergleichsbild und/oder das Rekonstruktionsbild (beispielsweise durch eine Drehung um eine senkrecht zur Bildebene stehende Achse und/oder durch eine Verschiebung in der Bildebene) ohne Verzerrung von Bildinhalten verändert. Durch Auffinden des Bildpaars mit dem Maximum der gegenseitigen Information (Schritt f) und Berechnung der geometrischen Transformation der tatsächlichen Relativposition oder Position kann somit der Positionierungsfehler verringert werden. Die geometrische Transformation ist dabei beispielsweise lediglich durch eine Verschiebung entlang der Koordinatenachsen in der Bildebene des Rekonstruktionsbildes und/oder durch den Drehwinkel um die zur Bildebene senkrechte Drehachse bestimmt.
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Alternativ oder zusätzlich wird in Schritt d) ein zweites Rekonstruktionsbild aus dem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten rekonstruiert, sodass das zweite Rekonstruktionsbild und das erste Rekonstruktionsbild einer zweiten und einer ersten Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entsprechen. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Variante wird also ein neues Rekonstruktionsbild berechnet. Dabei wird während der in Schritt f) durchgeführten Optimierung vorzugsweise lediglich ein Freiheitsgrad (insbesondere ein rotatorischer Freiheitsgrad, d. h. ein Freiheitsgrad einer Drehbewegung um eine Drehachse) zugelassen. Mit anderen Worten wird dabei vorzugsweise dasjenige Bildpaar aufgefunden, das die beste Übereinstimmung aufweist, wenn lediglich die geometrischen Transformationen zugelassen sind, die dem einen Freiheitsgrad entsprechen. In Schritt g) wird dann die geometrische Transformation berechnet. Dabei wird beispielsweise lediglich derjenige Wert der Drehung um die Drehachse aus einem Datenspeicher ausgelesen, der dem Bildpaar mit der besten Übereinstimmung entspricht. Dieser Wert wurde schon vorher ermittelt, um das Bildpaar in der entsprechenden Iteration von Schritt d) zu bilden.
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Ein Unterschied bei den beiden Varianten in Schritt d) besteht also darin, dass bei der ersten Variante in ihren Proportionen übereinstimmende Bildbereiche in dem Vergleichsbild und in dem Rekonstruktionsbild zur Deckung gebracht werden können. Dagegen können die Bildinhalte bei den jeweiligen Bildpaaren gemäß der zweiten Variante in Schritt d) grundsätzlich verschieden sein. Somit kann die Korrektur des Positionsfehlers auf einfache Weise durch Wiederholung der Schritte c) bis g) hinsichtlich verschiedener Freiheitsgrade der Translation und der Rotation durchgeführt werden, wobei in zumindest einer Ausführung der Schritte c) bis g) die eine Variante von Schritt d) und in zumindest einer anderen Ausführung die andere Variante von Schritt d) gewählt wird. Gleichzeitig werden die Freiheitsgrade zumindest teilweise voneinander entkoppelt, wodurch sich wiederum die insgesamt benötigte Zeit für die Ausführung des Verfahrens verringert.
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Bei beiden Varianten stehen jedoch am Ende von Schritt g) Informationen darüber zur Verfügung, wie der Positionierungsfehler des Patienten relativ zu dem dreidimensionalen Bilddatensatz (d. h. die Registrierung) verbessert werden kann.
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Beispiele für den in Schritt g) angewendeten Optimierungsalgorithmus werden in der oben zitierten Veröffentlichung von F. Maes et al. beschrieben.
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Unter der Auswertung von Veränderungen der Relativpositionen in Schritt g) wird auch eine indirekte Auswertung der Relativpositionen verstanden, bei der beispielsweise lediglich die Positionsänderung einer Behandlungseinrichtung ausgewertet wird, auf der der Patient gelagert ist, z. B. eines Behandlungstisches, auf dem der Patient liegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Positionsänderung der Bestrahlungseinrichtung und/oder einer mit ihr verbundenen Einrichtung (zum Beispiel einer beweglichen Wand einer Behandlungskammer) ausgewertet werden. Dementsprechend kann sich die berechnete geometrische Transformation auf die Veränderung der Position einer oder mehrerer der genannten Einrichtungen beziehen.
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Der Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zu Grunde, dass zumindest bei einer einmaligen Ausführung der mit Schritt g) abgeschlossenen Iteration in der Regel noch nicht das beste Ergebnis für die zur Korrektur des Positionsfehlers durchzuführende geometrische Transformation gefunden ist.
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Dies gilt insbesondere für Fälle, in denen zur Korrektur eine Drehung des Patienten um eine Drehachse (oder eine äquivalente Transformation) erforderlich ist, wobei die Drehachse senkrecht zu der Bildebene des Vergleichsbildes steht (also parallel zur Bildebene oder in der Bildebene verläuft) und wobei die Bildpaare entsprechend der ersten Variante in Schritt d) variiert wurden. Ein Grund hierfür besteht darin, dass eine Drehung um diese Drehachse bei der ersten Variante in Schritt d) zu veränderten Bildinhalten in dem Rekonstruktionsbild führt. Hierauf wird noch näher unter Bezugnahme auf eine beigefügte Figur eingegangen. Da das Vergleichsbild mit invasiver Strahlung aufgenommen wurde und daher nicht von vornherein eine Bildebene definiert ist, kann beispielsweise die Ebene eines Bildaufnehmers zur Aufnahme des Vergleichsbildes oder eine dazu parallele Ebene in der Mitte zwischen dem Bildaufnehmer und einer Strahlungsquelle der invasiven Strahlung als Bildebene bezeichnet werden.
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Darüber hinaus kann in Schritt g) lediglich ein lokales Maximum der gegenseitigen Information bestimmt worden sein, das jedoch nicht das absolute Maximum ist.
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Daher werden gemäß der Erfindung die Schritte c) bis g) wiederholt, wobei das erste Rekonstruktionsbild für die Wiederholung so gewählt wird, dass es der um die berechnete geometrische Transformation veränderten Relativposition oder Position entspricht. Bei mehrfacher Wiederholung der Schritte c) bis g) handelt es sich bei der berechneten geometrischen Transformation vorzugsweise um die insgesamt berechnete geometrische Transformation aus allen vorangegangenen Ausführungen der Schritte c) bis g).
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Wiederholungen der Schritte c) bis g) gehen folglich von einer Relativposition des Patienten und der Bestrahlungseinrichtung aus, die das Ergebnis der gefundenen geometrischen Transformation ist. Es wird zumindest zu Beginn der Wiederholung der Schritte c) bis g) ein neues Rekonstruktionsbild ermittelt, sodass lokale Maxima der gegenseitigen Information überwunden werden können und das tatsächliche absolute Maximum der gegenseitigen Information gefunden werden kann. Dabei ist jede der Wiederholungen der Schritte c) bis g) auf Grund des Optimierungsalgorithmus (z. B. eines Downhill-Simplex-Algorithmus) in kurzer Zeit durchführbar. Insgesamt ist das vorgeschlagene Verfahren daher wesentlich schneller durchführbar als bei systematischem Vergleich aller möglichen Rekonstruktionsbilder mit dem Vergleichsbild.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die zweite Variante von Schritt d), wobei die zweite Relativposition (d. h. die Relativposition, die dem neu rekonstruierten Rekonstruktionsbild entspricht) durch eine Drehbewegung des Patienten um eine definierte Drehachse in die erste Relativposition (d. h. die Relativposition, die dem früheren Rekonstruktionsbild entspricht) überführt werden kann. Diese Ausgestaltung wurde bereits oben als Beispiel erwähnt. Darüber hinaus kann vorzugsweise bei einer Wiederholung der Schritte d) und e), um in Schritt f) unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus das Bildpaar mit dem Maximum der gegenseitigen Bildinformation aufzufinden, jeweils ein weiteres Rekonstruktionsbild aus dem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten rekonstruiert werden, sodass das weitere Rekonstruktionsbild einer weiteren Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht, und wobei die weitere Relativposition durch eine Drehbewegung des Patienten um die definierte Drehachse in die erste Relativposition überführt werden kann. Vereinfacht dargestellt wird also bei den Iterationen eine Mehrzahl der Rekonstruktionsbilder mit dem Vergleichsbild verglichen und das am besten übereinstimmende Rekonstruktionsbild ermittelt. Da jedoch lediglich ein Rotationsfreiheitsgrad besteht, wird das am besten übereinstimmende Bildpaar schnell identifiziert. Versuche haben ergeben, dass das Ergebnis stabil ist und nicht erheblich von anderen Freiheitsgraden der Translation und Rotation abhängt, wenn die Rotationsachse bzw. Drehachse parallel zur Bildebene des Vergleichsbildes verläuft. Daher ist in der Regel eine Ausführung der Schritte d) bis f) gemäß dieser Ausgestaltung ausreichend.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird in Schritt c) für zwei Vergleichsbilder, die jeweils mit einer Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommen wurden, und für jeweils ein den Vergleichbildern zugeordnetes Rekonstruktionsbild ein Maß für die gegenseitige Bildinformation des Vergleichsbildes und des zugeordneten Rekonstruktionsbildes (Bildpaar) bestimmt. Dabei nehmen die Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtungen Vergleichsbilder des Patienten aus unterschiedlichen Aufnahmerichtungen auf. In Schritt d) werden dann für beide Bildpaare das Vergleichsbild und/oder das Rekonstruktionsbild (z. B. durch eine Drehung um eine senkrecht zur Bildebene stehende Achse und/oder durch eine Verschiebung in der Bildebene) verändert, sodass zumindest eines der Bilder einer anderen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht. Schritte e) und f) werden für beide Bildpaare getrennt ausgeführt. Bei der Ausführung von Schritt g) werden Optimierungsergebnisse aus Schritt f) für beide Bildpaare berücksichtigt.
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Insbesondere können bei dieser Ausgestaltung die Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtungen Vergleichsbilder des Patienten aufnehmen, wobei die Aufnahmerichtungen (z. B. die Mittelsenkrechten der Bildebenen) senkrecht (oder nahezu senkrecht) zu derselben Drehachse stehen. Positionskorrekturen durch Drehbewegungen um diese Drehachse werden in diesem Fall aus keinem der beiden Vergleichsbilder bestimmt, da sich die entsprechenden Positionsfehler lediglich durch verzerrte Bildinhalte bemerkbar machen. Bei der Ausführung von Schritt g) wird dann die berechnete geometrische Transformation durch Wiederholung der Berechnung iterativ verbessert.
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Ein Ausführungsbeispiel dieser Ausgestaltung wird noch unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die Verwendung von zwei Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtungen ermöglicht es, die mit den beiden Vergleichbildern erhaltenen Ergebnissen miteinander zu vergleichen bzw. die Ergebnisse aneinander zu überprüfen. Daher wird die Genauigkeit gesteigert. Außerdem können Korrekturen des Positionsfehlers hinsichtlich mehrerer Freiheitsgrade in besonders kurzer Zeit bestimmt werden.
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Weiterhin wird eine Anordnung zum Einstellen einer Relativposition einer Bestrahlungseinrichtung und eines Patienten vorgeschlagen, wobei
- • eine Bilddaten-Auswertungseinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Schnittstelle zum Übertragen von Bilddaten verbunden ist, wobei die Bilddaten-Auswertungseinrichtung ausgestaltet ist, zumindest ein örtlich zweidimensionales Vergleichsbild und Rekonstruktionsbilder zu verarbeiten, wobei das Vergleichsbild mit einer Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung unter Einsatz invasiver Strahlung gewonnen wird oder wurde und wobei das Vergleichsbild einer aktuellen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht, wobei die Rekonstruktionsbilder aus einem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten rekonstruierte örtlich zweidimensionale Bilder sind, wobei die Rekonstruktionsbilder jeweils zumindest einen Teil eines mit der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildes simulieren, das einer geschätzten oder angenommenen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht,
- • die Bilddaten-Auswertungseinrichtung eine Bestimmungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, für ein Vergleichsbild und ein erstes Rekonstruktionsbild, die ein erstes Bildpaar bilden, ein Maß für eine gegenseitige Bildinformation der beiden Bilder des ersten Bildpaares zu bestimmen, wobei die gegenseitige Bildinformation als diejenige Information definiert ist, die jeweils das eine Bild über das andere Bild enthält, oder wobei die gegenseitige Bildinformation der so definierten Information äquivalent ist,
- • die Bilddaten-Auswertungseinrichtung eine Bildverarbeitungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, das Vergleichsbild und/oder das Rekonstruktionsbild ohne Verzerrung von Bildinhalten zu verändern, sodass zumindest eines der Bilder einer anderen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entspricht, und/oder die ausgestaltet ist, ein zweites Rekonstruktionsbild aus dem örtlich dreidimensionalen Bilddatensatz des Patienten zu rekonstruieren, sodass das zweite Rekonstruktionsbild und das erste Rekonstruktionsbild einer zweiten und einer ersten Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung entsprechen,
- • eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die mit der Bestimmungseinrichtung und der Bildverarbeitungseinrichtung verbunden ist und die ausgestaltet ist, den Betrieb der Bestimmungseinrichtung und der Bildverarbeitungseinrichtung derart zu steuern, dass wiederholt für ein von der Bildverarbeitungseinrichtung bereitgestelltes Bildpaar das Maß für die gegenseitige Bildinformation bestimmt wird und unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus ein Maximum der gegenseitigen Bildinformation für ein entsprechendes resultierendes Bildpaar aufgefunden wird,
- • eine Transformations-Berechnungseinrichtung vorgesehen ist, zur Auswertung von Veränderungen der den Bildern entsprechenden Relativpositionen des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung, die ausgehend von dem ersten Bildpaar bis zu dem Auffinden des resultierenden Bildpaars entstehen und/oder entstanden sind, wobei die Transformations-Berechnungseinrichtung ausgestaltet ist, eine geometrische Transformation der tatsächlichen Relativposition des Patienten und der Vergleichsbild-Aufnahmeeinrichtung oder eine andere tatsächliche Relativposition oder Position des Patienten zu berechnen,
wobei die Steuereinrichtung ausgestaltet ist, den Betrieb der Anordnung so zu steuern, dass ausgehend von einem neu berechneten ersten Rekonstruktionsbild und für das entsprechende Vergleichsbild wiederholt die geometrische Transformation berechnet wird, wobei das erste Rekonstruktionsbild so gewählt wird, dass es der um die berechnete geometrische Transformation veränderten Relativposition oder Position entspricht.
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Insbesondere kann die Anordnung einen Bilddatenspeicher aufweisen, in dem der dreidimensionale Bilddatensatz gespeichert ist, wobei der Bilddatenspeicher mit der Bilddaten-Auswertungseinrichtung verbunden ist.
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Vorteile und Ausgestaltungen der Anordnung ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm, das bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführt.
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Weiterhin gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.
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Außerdem gehört zum Umfang der Erfindung ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführen kann.
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Auch gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
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Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger und kann insbesondere über ein Datenübertragungsnetz verteilt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
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1 eine besonders bevorzugte Anordnung zum Einstellen einer Relativposition einer Bestrahlungseinrichtung und eines Patienten,
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2 einen Querschnitt durch eine Behandlungsanordnung zur Bestrahlung eines Patienten,
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3 ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das der besten Ausführungsform entspricht,
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4 ein Flussdiagramm für eine Ausgestaltung des in 3 dargestellten Verfahrens,
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5 Teile der in 2 dargestellten Behandlungsanordnung mit zugehörigen Koordinatensystemen
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6 vier Rekonstruktionsbilder, die durch Drehungen um eine Drehachse ineinander transformiert werden können.
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1 zeigt eine Anordnung 1 mit einer Auswertungseinrichtung 3, die mit einer Steuereinrichtung 11 verbunden ist. Die Auswertungseinrichtung 3 ist mit einem Bilddatenspeicher 13 verbunden und weist eine Bestimmungseinrichtung 6, eine Bildverarbeitungseinrichtung 7 und eine Berechnungseinrichtung 9 auf. Außerhalb der Anordnung sind eine weitere Steuereinrichtung 18 zum Einstellen der Relativposition eines Patienten und einer Bestrahlungseinrichtung und ein erster Bildaufnehmer 22 zum aufnehmen eines Vergleichsbildes vorgesehen. Die Steuereinrichtung 18 und der erste Bildaufnehmer 22 sind mit der Auswertungseinrichtung 3 verbunden. Es können weitere Bildaufnehmer zur Aufnahme weiterer Vergleichsbilder vorgesehen sein.
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Die in 1 gezeigte Anordnung 1 ist beispielsweise durch einen handelsüblichen Computer, insbesondere durch einen Personalcomputer (PC) realisiert. Grundsätzlich können die Einrichtungen 6, 7, 9, 11 durch Hardware und/oder Software realisiert werden.
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Die Auswertungseinrichtung 3 empfängt aus dem Bilddatenspeicher 13 über die Schnittstelle 5 Bilddaten eines dreidimensionalen Bilddatensatzes des Patienten und berechnet daraus zweidimensionale Rekonstruktionsbilder (z. B. in der Bildverarbeitungseinrichtung 7). Von dem ersten Bildaufnehmer 22 empfängt die Auswertungseinrichtung 3 über eine Schnittstelle 4 Bilddaten eines Vergleichsbildes. Die Bestimmungseinrichtung 6 bestimmt für jeweils ein Vergleichsbild und ein zugeordnetes Rekonstruktionsbild ein Maß für die gegenseitige Information der Bilder. Die Bildverarbeitungseinrichtung 7 erzeugt neue Bildpaare oder Teilbilder von Bildpaaren, für die die Bestimmungseinrichtung 6 wiederum das Maß für die gegenseitige Information bestimmt. Unter Steuerung der Steuereinrichtung 11 wird jeweils ein Bildpaar mit maximaler gegenseitiger Information ermittelt, wobei die Berechnungseinrichtung 9 für dieses Bildpaar Korrekturparameter ermittelt, die eine Korrektur der Relativposition des Patienten und der Bestrahlungseinrichtung definieren. Die Steuereinrichtung 11 steuert den Betrieb der Auswertungseinrichtung 3 außerdem so, dass ausgehend von einem neuen Bildpaar, das mit Hilfe der Korrekturparameter erzeugt wird, wiederum ein Bildpaar mit maximaler gegenseitiger Information ermittelt wird. Dieser Vorgang kann einmal oder mehrfach wiederholt werden. Als Ergebnis stehen am Ende der Iteration optimierte Korrekturparameter zur Verfügung. Durch Ausgabe entsprechender Signale an die Steuereinrichtung 18 wird die Relativposition korrigiert.
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Aus dem in 2 dargestellten Querschnitt der Behandlungsanordnung ist eine röhrenartige Behandlungskammer mit einer Wand 28 erkennbar (sogenannte Gantry). Die Röhre erstreckt sich bei etwa gleich bleibendem Querschnitt senkrecht zur Ebene der 2. Bei einer Ausgestaltung der Behandlungskammer sind eine beispielsweise als Protonenstrahleneinrichtung ausgestaltete Bestrahlungseinrichtung 20, zwei Bildaufnehmer 22, 24 und jeweils eine den Bildaufnehmern 22, 24 zugeordnete Strahlungsquelle 21, 23 vorgesehen, die alle mit der Wand 28 verbunden sein können. Auf diese Weise ist es möglich, eine Positionskorrektur der Relativposition dadurch vorzunehmen, dass die Wand bewegt wird (insbesondere um ihre zentrale Längsachse 29 als Drehachse gedreht wird). Dieselbe Korrektur der Relativposition kann jedoch auch durch entsprechende Drehung eines in der Behandlungskammer angeordneten Behandlungstisches 26 erzielt werden, auf dem ein Patient 27 gelagert ist. Der Behandlungstisch 26 ist außerdem hinsichtlich weiterer Freiheitsgrade bewegbar, um die Positionskorrektur vorzunehmen. Die Positionskorrektur wird (wie schematisch in 2 dargestellt ist) von der Steuereinrichtung 18 gesteuert und unter Verwendung zumindest eines Motors 19 durchgeführt, der über einen Antrieb 16 mit dem jeweiligen beweglichen Teil der Behandlungsanordnung verbunden ist.
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Die Strahlungsquellen 21, 23 weisen z. B. jeweils eine Röntgenröhre auf. Der ersten Strahlungsquelle 21 ist der erste Bildaufnehmer 22 zugeordnet. Die von der ersten Strahlungsquelle 21 ausgehende Strahlung durchdringt den Patienten 27 und trifft entsprechend geschwächt auf den ersten Bildaufnehmer 22. Auf diese Weise entsteht ein Vergleichsbild, insbesondere ein Röntgenbild. Die zweite Strahlungsquelle 23 und der zweite Bildaufnehmer 24 sind entsprechend angeordnet und ausgestaltet. Z. B. liegen die Mittelpunktstrahlen der von den Strahlungsquellen 21, 23 ausgehenden Strahlung in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zu der Längsachse 29 der Behandlungskammer steht. Die Mittelpunktstrahlen verlaufen quer zueinander, stehen jedoch vorzugsweise nicht senkrecht zueinander. Wenn die Mittelpunktstrahlen senkrecht zueinander verlaufen, ist zusätzlicher Aufwand bei der Auswertung des Vergleichs von Bildpaaren erforderlich, wie bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens noch näher erläutert wird.
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Anhand von 3 wird nun eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. In einem Schritt S1 wird ausgehend von zumindest einem Bildpaar, das aus einem Vergleichsbild und einem Rekonstruktionsbild besteht, ein hinsichtlich der Relativposition verändertes Bildpaar bestimmt, dessen gegenseitige Bildinformation maximal ist. Hierbei werden keine Verzerrungen von Bildinhalten zugelassen, um ein neues Bildpaar zu erhalten. Folglich wird eine Positionskorrektur ermittelt, die ausschließlich durch Verschiebungen in der Bildebene des Rekonstruktionsbildes und/oder durch eine Drehung um eine senkrecht zur Bildebene stehende Drehachse beschrieben werden kann. Wie durch einen gebogenen Pfeil dargestellt ist, wird Schritt S1 vorzugsweise solange wiederholt, bis ein optimiertes Ergebnis für die Positionskorrektur feststeht. Stehen zwei Vergleichsbilder zur Verfügung, kann Schritt S1 parallel für beide Vergleichsbilder durchgeführt werden und können die Ergebnisse miteinander verglichen werden, beispielsweise indem die Positionskorrekturen in ein gemeinsames Koordinatensystem (z. B. das Koordinatensystem des Patienten) umgerechnet werden. In der Regel stimmen die Ergebnisse nicht exakt miteinander überein, sodass ein Fehler bzw. eine Abweichung der Ergebnisse berechnet werden kann. Schritt S1 wird in diesem Fall solange durchgeführt, bis der Fehler einen zuvor definierten Fehlergrenzwert erreicht oder unterschreitet.
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Nun werden noch Positionskorrekturen hinsichtlich zumindest einer weiteren Drehachse berechnet, nämlich einer Drehachse, die in der Bildebene des Vergleichsbildes beziehungsweise parallel zur Bildebene des Vergleichsbildes verläuft. Wie anhand von 6 erkennbar ist, sind solche Positionskorrekturen nicht zuverlässig ermittelbar, wenn (wie in Schritt S1) keine Verzerrungen von Bildinhalten zugelassen werden bzw. keine neuen Rekonstruktionsbilder mit veränderten Bildinhalten berechnet werden. In 6 sind die Außenrahmen von vier Bildern dargestellt. Das mit a bezeichnete Bild ist ein erstes Rekonstruktionsbild. Die drei weiteren drei Bilder in 6 wurden durch Drehung um verschiedene Drehachsen aus dem Bild a erzeugt. Zur Erläuterung der Lage der Drehachsen relativ zur Bildebene von Bild a wird auf 5 Bezug genommen. 5 zeigt den Behandlungstisch 26 aus 2 oder eine andere Einrichtung, auf der der Patient gelagert wird. Das Koordinatensystem der Einrichtung 26 ist durch die Koordinatenachsen x, y und z dargestellt. Weiterhin sind die Koordinatensysteme der Bildebenen des ersten Bildaufnehmers 22 (Koordinatenachsen x'' und y'') und des zweiten Bildaufnehmers 24 (Koordinatenachsen x' und y') dargestellt. Die Drehachse, um die das Bild b in 6 gegenüber dem Bild a verdreht wurde, ist die x-Achse des Koordinatensystems der Einrichtung 26. Man erkennt an Bild b, dass die Bildinhalte nur geringfügig gegenüber den Bildinhalten von Bild a verzerrt sind, da die x-Achse quer zur Bildebene des ersten Bildaufnehmers 22 verläuft. Entsprechendes gilt für Bild c, das durch Drehung um die z-Achse aus Bild a erzeugt wurde. Sowohl die x-Achse als auch die z-Achse verlaufen ebenfalls quer zur Bildebene des zweiten Bildaufnehmers 24. Dagegen verläuft die y-Achse parallel zur Bildebene des ersten Bildaufnehmers 22 und parallel zur Bildebene des zweiten Bildaufnehmers 24. Das Bild d wurde aus dem Bild a durch Drehung um die y-Achse erzeugt. Die Bildinhalte von Bild d sind wesentlich gegenüber den Bildinhalten von Bild a verzerrt.
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Daraus kann umgekehrt geschlossen werden, dass aus Schritt S1 Positionskorrekturen bezüglich von Drehungen um die x-Achse und um die z-Achse ermittelt werden können, sowie von Verschiebungen in y-Richtung. Drehungen um die y-Achse können jedoch nicht aus Schritt S1 ermittelt werden.
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Steht nur ein Bildaufnehmer zur Verfügung existieren zwei zueinander senkrecht stehende Drehachsen, die parallel zu der Bildebene des Bildaufnehmers verlaufen. In diesem Fall wird Schritt S2 (z. B. nacheinander) zur Bestimmung der Positionsfehler bezüglich beider entsprechenden Freiheitsgrade ausgeführt.
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Im Fall von zwei Bildaufnehmern, deren Normalen quer oder windschief zueinander verlaufen, reicht jedoch die Ausführung von Schritt S2 bezüglich eines Freiheitsgrades der Rotation (d. h. bezüglich der definierten Drehachse, im Fall von 5 die y-Achse) aus. Dieser Fall wird im Folgenden beschrieben.
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Zunächst wird in Schritt S2a ein Rekonstruktionsbild berechnet, wobei zuvor die in Schritt S1 ermittelte Positionskorrektur durchgeführt wurde. Weiterhin wird in dem folgenden Schritt S2b das Maß für die gegenseitige Bildinformation des Rekonstruktionsbildes und des Vergleichsbildes zumindest eines der Bildaufnehmer bestimmt. Schritte S2a und S2b werden unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus wiederholt, bis ein Bildpaar mit maximaler gegenseitiger Bildinformation gefunden ist. Dabei wird in Schritt S2a gegenüber anderen Rekonstruktionsbildern der in Schritt S2 verwendeten Bildpaare ausschließlich eine Rotation um die definierte Drehachse zugelassen. Einzige Variable der Optimierung ist also beispielsweise der Drehwinkel um die definierte Drehachse. Als Ergebnis erhält man beispielsweise den optimalen Drehwinkel für die Fehlerkorrektur um die definierte Drehachse.
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Ein Vorteil der zuvor beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass in Schritt S1 keine neuen Rekonstruktionsbilder berechnet werden müssen. Hierdurch wird Rechenzeit gespart. Dagegen reicht meist eine einzige Ausführung von Schritt S2 aus, um die noch fehlende Positionskorrektur für eine der in der Bildebene des Vergleichsbildes (bzw. parallel dazu) verlaufenden Drehachsen zu bestimmen.
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Das in 4 dargestellte Flussdiagram ist durch eine waagerechte gestrichelte Linie in einen oberen Teil und in einem unteren Teil unterteilt. Der obere Teil enthält eine spezielle Ausführungsform von Schritt S1 gemäß 3. Der untere Teil enthält Schritt S2 gemäß 3. Es wird daher teilweise auf 3 Bezug genommen.
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In Schritt S5 werden dreidimensionale Bilddaten des Patienten bereitgestellt, aus denen in Schritt S6 Rekonstruktionsbilder berechnet werden, und zwar für zwei Bildaufnehmer, die in Schritt S8a für den ersten Bildaufnehmer und in Schritt S8b für den zweiten Bildaufnehmer zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. In Schritt S7a wird ein Vergleichsbild des ersten Bildaufnehmers und in Schritt S7b wird ein Vergleichsbild des zweiten Bildaufnehmers zur Weiterverarbeitung bereitgestellt.
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In Schritt S9a wird unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus (z. B. eines Downhill Simplex-Algorithmus, der auf den negierten Wert der gegenseitigen Bildinformation des Bildpaares angewendet wird) das Bildpaar mit der größten gegenseitigen Informationen ermittelt. Dabei wird beispielsweise lediglich das Rekonstruktionsbild verändert, um neue Bildpaare zu erhalten, und werden keine Verzerrungen der Bildinhalte bei der Erzeugung der neuen Bilder zugelassen. Schritt S9b wird in entsprechender Weise für das Vergleichsbild und das Rekonstruktionsbild des zweiten Bildaufnehmers durchgeführt.
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In Schritt S10a werden die Positions-Korrekturparameter aus der Optimierung in Schritt S9a ermittelt. In Schritt S10b werden die Positions-Korrekturparameter aus der Optimierung in Schritt S9b ermittelt. Somit liegen zwei Sätze von Korrekturparametern vor, aus denen in Schritt S11a bzw. S11b jeweils ein Satz von Korrekturparametern, beispielsweise in dem Koordinatensystem des Patienten oder in dem Koordinatensystem eines Behandlungstisches, berechnet wird.
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Für einen speziellen Fall, bei dem die Normalen der Bildebenen der Bildaufnehmer senkrecht zu derselben Drehachse der Anordnung (insbesondere senkrecht zu der Längsachse der Behandlungskammer) stehen, wird nun eine Optimierung durchgeführt. In Schritt S13 wird zunächst ein erster gemeinsamer Satz von Korrekturparametern gebildet. Da auf Grund der speziellen geometrischen Anordnung der Bildaufnehmer keine ausreichenden Informationen für eine eindeutige Lösung bei der Bestimmung des gemeinsamen Satzes von Korrekturparametern vorhanden sind, werden in Schritt S14a bzw. S14b die in Schritt S13 gefundenen Korrekturparameter variiert und unter Wiederholung von Schritten S11a, S11b und Schritt S13 optimiert (beispielsweise wiederum durch Anwendung eines Downhill-Simplex-Optimierungsalgorithmus). Durch die Optimierung werden die Abweichungen aus den Auswertungen der beiden Vergleichsbilder minimiert. Weiterhin wird die Abweichung der aus den beiden Bildaufnehmer ermittelten Korrekturparameter durch ein Fehler-Maß bewertet.
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In Schritt S15 stehen somit das Fehler-Maß und die Korrekturparameter zur Verfügung. Nun wird anhand von dem Fehler-Maß überprüft, ob der Fehler zu groß ist und daher die Schritte S6 bis S15 wiederholt werden. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt S16 eine aus den Korrekturparametern ermittelte geometrische Transformation durchgeführt, so dass in Schritt S6 Rekonstruktionsbilder entsprechend der korrigierten Relativposition des Patienten und der Bestrahlungseinrichtung berechnet werden.
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Wird in Schritt S15 festgestellt, dass der Fehler nicht zu groß ist, wird mit Schritt S18 fortgefahren, in dem geprüft wird, ob die folgenden Schritte bereits ausgeführt wurden. Ist dies der Fall, wird das Ergebnis der Positionskorrektur festgestellt (Schritt S19) und das Verfahren in Schritt S20 beendet. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt S21 die aus den Ergebnissen der Schritte S6 bis S15 resultierende geometrische Transformation durchgeführt, sodass in dem bereits beschriebenen Schritt S2a das Rekonstruktionsbild ausgehend von der korrigierten Relativposition des Patienten und der Bestrahlungseinrichtung berechnet wird. Auf Schritt S2a folgte der ebenfalls bereits beschriebene Schritt S2b, wobei diese Schritte im Rahmen der Optimierung wiederholt werden. Als Ergebnis der Optimierung steht in Schritt S4 ein weiterer Korrekturparameter zur Verfügung, der die Rotationskorrektur um die zu den Bildebenen beider Bildaufnehmer parallel verlaufende Drehachse beschreibt.
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Nun folgt Schritt S16, in dem außer dem Ergebnis der Positionskorrektur aus den Schritten S6 bis S15 auch das Ergebnis der Rotationskorrektur berücksichtigt wird, sodass in Schritt S6 nach Durchführung beider Korrekturen (bzw. der insgesamt resultierenden Positionskorrektur) neue Rekonstruktionsbilder berechnet werden. Es folgt eine erneute Ausführung der folgenden Schritte zumindest bis Schritt S15. Erreicht das Verfahren erneut Schritt S18, wird es wie oben beschrieben beendet.