DE69529857T2

DE69529857T2 - Strahlentherapie-System

Info

Publication number: DE69529857T2
Application number: DE69529857T
Authority: DE
Inventors: Masaharu Otawara-shi Tsuyuki; Yasuhiro Otawara-shi Seki; Hisahiro Otawara-shi Shinohara; Masao Otawara-shi Yamahana; Takeo Nasu-gun Nabatame
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2015-03-25
Also published as: US5754623A; US5734692A; EP0673661A2; EP0673661B1; US5651043A; EP0673661A3; DE69529857D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungstherapiesystem. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Strahlungstherapiesystem, das ein Strahlungstherapieplanungs-CT-System mit einem Röntgen-CT-Scanner umfasst und ein vollständiges Verfahren von der Bilderzeugung eines Subjekts bis zur Strahlungstherapieplanung auf der Basis der Bilder durchführen kann, sowie eine Strahlungstherapievorrichtung zum Einstrahlen von Strahlen auf ein Subjekt zur Durchführung einer Strahlungstherapie, und das bei Behandlung von Karzinomen oder dergleichen wirksam ist.
In der Vergangenheit wurde eine Strahlungstherapie, bei der eine Strahlung auf eine Läsion wie z. B. ein Karzinom eingestrahlt wurde, in den klinischen Einsatz gebracht. Die Nützlichkeit wurde sehr geschätzt.
Als Strahlungstherapievorrichtung wird zur Durchführung einer Strahlungstherapie im Allgemeinen ein Linearbeschleuniger verwendet. Der Linearbeschleuniger strahlt eine Strahlung (Röntgenstrahlen), die durch Schießen eines beschleunigten Elektronenstrahls auf ein Target erzeugt wird, auf eine Läsion eines Patienten, der auf einer Patientenliege liegt.
Bei Behandlungen, bei denen die Strahlungstherapievorrichtung verwendet wird, müssen im Vorhinein verschiedene Vorbereitungen durchgeführt werden. In der ersten Stufe wird ein Röntgenstrahl-CT-Scanner oder dergleichen zur Erfassung von Bildern einer Läsion eingesetzt. In der zweiten Stufe werden die Bilder zur genauen Messung des Orts, der Größe und der Kontur jeder Läsion und der Anzahl der Läsionen verwendet. Anschließend werden die Position eines Isozentrums, eine Dosisverteilung und Strahlungsparameter (Strahlungsfeld, Winkel, Anzahl der Öffnungen) bestimmt, was ein genaues Einstrahlen von Strahlung nur auf die Läsion ermöglicht. In der dritten Stufe wird ein Röntgenstrahlsimulator zur endgültigen Festlegung eines Isozentrums, zur Positionierung eines Patienten durch Fluoroskopie und zum Zeichnen von Markierungen auf eine Körperoberfläche (Isozentrum-Markierungen oder Strahlungsfeldmarkierungen) auf der Basis der bestimmten Position eines Isozentrums, der Dosisverteilung und von Strahlungsparametern und zur anschließenden Simulation unter Verwendung der bestimmten Strahlungsparameter eingesetzt.
Wenn die Simulation abgeschlossen ist, wird nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit die Behandlung unter Verwendung der Strahlungstherapievorrichtung fortgesetzt. Vor der Be handlung werden verifikationsorientierte fluoroskopische Bilder zur Verifizierung des Strahlungsfelds verwendet. Von allen auf der Körperoberfläche des Patienten aufgebrachten Markierungen werden die Isozentrum-Markierungen zur Positionierung des Patienten verwendet und anschließend werden die Strahlungsfeld-Markierungen zur Definition der Öffnung eines Kollimators eingesetzt. Danach wird die Strahlungstherapie unter Verwendung der bestimmten Bestrahlungsparameter praktisch durchgeführt.
In den vergangenen Jahren gab es verschiedene Ansätze zur Behandlung von Karzinomen. Die Signifikanz der Strahlungstherapie wurde als Mittel zur radikalen oder palliativen Behandlung neu bewertet. Es gibt einen steigenden Bedarf für die genauere Lokalisierung einer Läsion, eine ausgefeiltere Therapieplanung und eine präzisere Therapie.
Dabei umfasst ein herkömmliches bekanntes Strahlungstherapiesystem einen Röntgenstrahl-CT-Scanner zur Erzeugung tomographischer Bilder oder von Abtastbildern, ein Strahlungstherapieplanungssystem, das von einem Bediener zur Erstellung eines Therapieplans verwendet wird, der für eine Läsion auf der Basis der Bilder geeignet ist, einen Röntgenstrahlsimulator zur Verwendung bei der Positionierung eines Patienten unter der Annahme einer tatsächlichen Behandlung gemäß den Plandaten, und eine Strahlungstherapievorrichtung zur praktischen Ausführung der Behandlung. In integrierten Systemen sind von den vier Vorrichtungen der Röntgenstrahl-CT-Scanner und der Röntgenstrahlsimulator auf der gleichen Patientenliege angeordnet. Vorschläge für ein Strahlungstherapieplanungsverfahren oder ein Positionierungsverfahren wurden z. B. in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 3-26278 (Titel: „A method of controlling a positioning apparatus for radiotherapy planning") und in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 3-224547 (Titel: „A method of setting irradiation Parameters for a CT scanner") gemacht.
In der Positionierungsvorrichtung, die in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 3-26278 beschrieben ist, sind drei Zeiger (in Armmodulen montiert) zum Projizieren von Lichtstrahlen auf die Körperoberfläche eines Subjekts als Isozentrum-Markierung am oberen Teil (Decke) und der rechten und linken Wand eines Untersuchungsraums angeordnet. Die Armmodule werden einzeln unter Verwendung eines Antriebs betätigt. Eine Fehlausrichtung zwischen den projizierten Lichtstrahlen aufgrund der mechanischen Spannungen der Zeiger, die von den Zeigern auf der rechten und der linken Wand ausstrahlen, werden kompensiert, um die Positionen der Kreuzmarkierungen, die von dem rechten und dem linken Zeiger bereitgestellt werden, in Übereinstimmung zu bringen.
In dem Verfahren zur Einstellung von Strahlungsparametern, das in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 3-224547 beschrieben ist, werden ein tomographisches Bild, das einen Zielbereich der Bestrahlung eines betroffenen Patienten liefert, ein Mehrebenen-Rekonstruktionsbild (MPR-Bild), das von dem tomographischen Bild bezüglich eines Querschnitts gebildet wird, der eine Körperachse parallel zu einer Bestrahlungsrichtung enthält, und ein MPR-Bild, das einen Querschnitt bezüglich einer Körperachse senkrecht zur Bestrahlungsrichtung liefert, auf einem Bildschirm einer Anzeigeeinheit angezeigt, so dass die Strahlungsparameter mit Hilfe des angezeigten Bilds bestimmt werden können, das die Beziehungen zwischen dem Zielbereich und den angrenzenden Geweben zeigt.
Wie es aus dem vorstehend genannten Stand der Technik deutlich wird, ist es dann, wenn Zeiger zum Projizieren von Kreuzlicht-Markierungen an den Wänden und der Decke eines Raums angeordnet sind, denkbar, dass die Bezugsposition der Positionierungsvorrichtung zum Projizieren von Markierungen relativ zu einem Gebäude aufgrund von Einflüssen wie Störungen, einschließlich äußeren und inneren Schwingungen, die vernachlässigbar sind, sich jedoch auf lange Sicht auf das Gebäude ausbreiten, und Erdbeben, verschoben werden kann. Wenn eine solche Verschiebung stattgefunden hat, verschlechtert sich die Genauigkeit der Markierung eines Isozentrums. Jedes Mal, wenn der Installationsort der Positionierungsvorrichtung geändert wird, müssen die Positionen der Zeiger verändert werden. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Positionierungsvorrichtung und die Zeiger auszurichten. Zur Wartung muss viel Arbeit und Zeit investiert werden.
Bezüglich des vorstehend genannten Verfahrens des Einstellens der Bestrahlungsparameter, während ein tomographisches Bild und zwei Arten von MPR-Bildern angezeigt werden, ergeben die MPR-Bilder parallele und vertikale Ebenen, die durch einen Zielbereich hindurchlaufen, bei dem es sich um eine Läsion handelt. Zur Definition eines Strahlungsfelds, das für die dreidimensionale Läsion geeignet ist, kann die Position einer vertikalen Ebene nicht immer genau spezifiziert werden, da das tomographische Bild nicht notwendigerweise ein Projektionsbild bereitstellt, das den Zielbereich mit der längsten Kontur ergibt. Die MPR-Bilder oder insbesondere das MPR-Bild, das die vertikale Ebene ergibt, muss daher auf einer Versuch-und-Irrtum-Basis angezeigt und betrachtet werden. Dies ist eine ärgerliche Tatsache und erfordert viel Zeit zur Planung. Wenn jedoch der Bedienungsvorgang vereinfacht wird, kann sich die Genauigkeit der Einstellung der Bestrahlungsparameter verschlechtern.
Neben dem vorstehend genannten Verfahren zum Einstellen der Bestrahlungsparameter unter Verwendung eines tomographischen Bilds und von MPR-Bildern ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem axiale (tomographische) Bilder und ein Abtastbild (fluoroskopisches Bild) verwendet werden. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass die Öffnung eines Kollimators für jede Bestrahlungsrichtung während der Drehbestrahlung nicht genau definiert werden kann, da die Bilder keine Ebene ergeben, die einem bestimmten Bestrahlungswinkel der Strahlung gegenüberliegen. Aufgrund dieses und anderer Nachteile kann das Verfahren nicht mit dem neuen Trend in Richtung einer Therapieplanung mit höherer Genauigkeit schritthalten.
In den vorstehenden Verfahren zur Einstellung der Bestrahlungsparameter ändert sich die Kontur oder die Größe des Strahlungsfelds nicht, wenn ein Strahlungsfeld definiert und die Strahlfächerlinien eines Strahlungswegs in einem axialen Bild überprüft werden, und zwar selbst dann nicht, wenn die Positionen der Strahlfächerlinien verändert werden. Wenn gefunden wird, dass die Positionen der Strahlfächerlinien unzureichend sind, muss ein anderes Strahlungsfeld durch erneutes Starten des Verfahrens vom Beginn an spezifiziert werden.
Ferner werden zur Therapieplanung gewöhnlich ein Abtastbild (ein Transmissionsbild, das von einem Röntgenstrahlbild oder einem CT-Bild rekonstruiert wird) eines Subjekts und rekonstruierte axiale Bilder (CT-Bilder) verwendet. D. h., ein Abtastbild oder etwas dazu äquivalentes wird zur Definition eines Strahlungsfelds verwendet, das eine Läsion (Zielvolumen) abdeckt und die axialen Bilder werden zur Identifizierung von Strahlfächerlinien eingesetzt. Die axialen Bilder werden auch zum Auftragen der Energieverteilung auf einem Schnitt verwendet.
Bei dem vorstehend genannten Stand der Technik gibt es aufgrund der nachstehend beschriebenen Nachteile bei der Erfüllung eines fortlaufenden Bedürfnisses für eine Therapieplanung mit höherer Genauigkeit Schwierigkeiten.
Wenn beispielsweise axiale Bilder zur Abgrenzung von Strahlfächerlinien verwendet werden, wie es in 1 gezeigt ist, durchdringt, obwohl ein Strahlungsweg vertikal eine axiale Ebene (d. h. ein axiales Bild) durchquert, die unmittelbar unterhalb einer Strahlungsquelle liegt, ein weiterer Strahlungsweg T eine axiale Ebene (axiales Bild) PL_AX, das von einem Isozentrum entlang einer Körperachse entfernt liegt. Folglich können abhängig von der Stelle einer axialen Ebene Strahlfächerlinien (Grenzlinien eines Strahlungswegs) nicht abgegrenzt werden. Selbst wenn die Strahlfächerlinien eingezeichnet sind, ist die Trajektorie des abgegrenzten Strahlfächers häufig schwer verständlich.
Bei der herkömmlichen Therapieplanung muss selbst dann, wenn Strahlfächerlinien in einem axialen Bild identifiziert werden können, ein Transmissionsbild (Abtastbild oder Röntgen strahlbild) verwendet werden, um die Kontur eines Strahlungsfelds zu korrigieren. Die Strahlfächerlinien können in keinem Bild abgegrenzt werden, das von einem Bild verschieden ist, das eine Ebene (axiale Ebene) ergibt, die sich senkrecht zu einer Längsachse befindet. Bildschirmanzeigen müssen daher abhängig von den Arten der Bilder geändert werden. Dies ist ziemlich unbequem und verschlechtert die Betriebseffizienz.
Zur Definition eines Strahlungsfelds wird ein Abtastbild oder ein Röntgenstrahlbild verwendet. In diesem Fall kann nur ein Strahlungsfeld in einer Richtung der Erfassung von Bilddaten definiert werden. Zur Bestimmung einer Bestrahlungsrichtung werden axiale Bilder verwendet. Wenn einige Organe jedoch nicht einer Strahlung ausgesetzt werden dürfen, muss ein Strahlungsfeld für jedes axiale Bild definiert werden.
Ferner kann gemäß eines herkömmlichen Therapieplanungsverfahrens auf der Basis eines Abtastbilds und von axialen Bildern ein CT-Bild, das einen geeigneten Abschnitt einer Läsion ergibt, bei dem ein Isozentrum eingestellt werden sollte, nicht in den Bildern enthalten sein, die während des vorhergehenden Abtastens erzeugt werden, da (axiale) Bilder, die während des vorhergehenden Abtastens erzeugt worden sind, zur Therapieplanung verwendet werden. In diesem Fall ist ein erneutes Abtasten unbedingt erforderlich. Die Therapieplanung erfordert daher zu viel Zeit. Darüber hinaus wird die Belastung für einen Bediener oder einen Patienten größer.
Selbst wenn ein CT-Bild, das einen geeigneten Abschnitt einer Läsion ergibt, in die Bilder einbezogen wird, die während des vorherigen Abtastens erzeugt worden sind, ist das Rekonstruktionszentrum des Bilds nicht immer mit einer Position konsistent, bei der ein Isozentrum eingestellt werden sollte. Darüber hinaus stimmt eine Schnittdicke selten mit der Breite jedes Blatts eines Mehrblatt-Kollimators überein. Folglich können hochqualitative Bilder, die Ebenen ergeben, die mit Strahlungswegen ausgerichtet sind und bei der Therapieplanung unterstützen, kaum bereitgestellt werden.
Die EP 0 562 644 A1 beschreibt ein Strahlungstherapiesystem mit einem Strahlungstherapieplanungscomputertomographiesystem, das von einer Strahlungstherapievorrichtung getrennt ist. Eine Integration der Komponenten des Planungssystems ist nicht beschrieben. Mit der Hochenergie-Strahlungstherapievorrichtung kann ein Durchlässigkeitsaufklärungsbild erfasst werden.
Die WO 92/02277 A1 beschreibt eine Strahlungsbehandlungsvorrichtung mit einem Portalbildsystem.
Die EP 0 561 533 A2 beschreibt eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung sucht die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Strahlungstherapiesystems, das eine Verminderung der Anzahl von Vorrichtungen ermöglicht, aus denen ein Strahlungstherapiesystem aufgebaut ist, das eine einfache und kompakte Hardwarekonfiguration für das System realisiert und zu einer präziseren Therapieplanung und einer kürzeren Planungszeit beiträgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Strahlungstherapiesystems, das Konturdaten, die ein Strahlungsfeld betreffen, das während der Therapieplanung erzeugt wird, direkt an eine Strahlungstherapievorrichtung liefern kann, die automatisch die Öffnung eines Kollimators in der Strahlungstherapievorrichtung steuern, wodurch eine effiziente Therapieplanung und eine kürzere Planungszeit ermöglicht werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Strahlungstherapieplanungs-CT-Systems, das eine Lichtprojektionseinrichtung umfasst, welche die Positionen von Positionierungsprojektoren zum Projizieren eines Isozentrum-Punkts optimieren, der während der Therapieplanung auf einer Körperoberfläche bestimmt worden ist, und die Markierungsgenauigkeit stabilisieren und verbessern kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verkürzung der Zeit, die zur Therapieplanung erforderlich ist, durch Automatisieren eines Therapieplanungsverfahrens, das von der Bestimmung eines Isozentrums bis zur Lichtprojektion zur Markierung reicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Strahlungstherapieplanungs-CT-Systems, das eine hochpräzise Therapieplanung ermöglicht, einschließlich einer Definition eines optimalen Strahlungsfelds gemäß eines Bestrahlungswinkels, einer Realisierung einer einfachen Korrektur eines Therapieplans auf einem Monitorbildschirm und einer Vereinfachung und Verbesserung der Effizienz der Planungsarbeit.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Abgrenzung einfach zu erkennender Strahlfächerlinien und somit das Ermöglichen einer genaueren Therapieplanung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Ermöglichen eines effizienten Betrachtens von Bildern mit dem gleichen Bildschirm, das Ermöglichen einer einfachen und wenig aufwändigen Korrektur der Kontur eines Strahlungsfelds und somit die Realisierung einer schnellen Therapieplanung mit größerer Präzision.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise die Ermöglichung einer Ausführung eines Bohrens zur Vereinigung eines beliebigen Querschnitts mit einem Vorderansichtbild im Lauf der Therapieplanung, und die Realisierung einer schnellen Therapieplanung mit höherer Präzision.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung einer Therapieplanung, bei der ein Strahlungsfeld in einer beliebigen Richtung definiert, eine Bestrahlungsrichtung einfach bestimmt werden kann und eine höhere Präzision und eine hervorragende Betriebseffizienz sichergestellt sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ermöglichung einer präziseren Therapieplanung auf der Basis von Bildern, die durch starkes Betonen einer Position erzeugt werden, an der ein Isozentrum eingestellt werden sollte.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ermöglichung einer präziseren Therapieplanung auf der Basis von Bildern, die durch starkes Betonen einer Position erzeugt werden, an der ein Isozentrum eingestellt werden sollte, und der Dicke jedes Blatts eines Mehrblatt-Kollimators.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Strahlungstherapiesystem gemäß Anspruch 1 bereit.
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist bzw. sind
1 ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Problems des Standes der Technik betrifft,
2 eine schematische Ansicht, welche die Gesamtkonfiguration eines Strahlungstherapiesystems gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt,
3 ein Blockdiagramm, das alle elektrischen Verbindungen zeigt,
4 ein Blockdiagramm, das schematisch ein Strahlungstherapieplanungs-CT-System zeigt,
5 eine perspektivische Ansicht, die ein Gestell und die Zustände der montierten Positionierungsprojektoren zum Markieren eines Isozentrums zeigt,
6 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Schaltung in einem Positionierungsprojektor zeigt,
7 ein Blockdiagramm, das schematisch eine Strahlungstherapievorrichtung zeigt,
8 ein erläuterndes Diagramm, das einen Mehrblatt-Kollimator betrifft,
9 ein Fließdiagramm, welches das gesamte Therapieplanungsverfahren beschreibt,
10 ein Fließdiagramm, das eine Sequenz einer Abtastbildplanung beschreibt,
11A und 11B erläuternde Diagramme, welche die Abtastbildplanung betreffen,
12 ein erläuterndes Diagramm, das die Abtastbildplanung betrifft,
13A und 13B erläuternde Diagramme, welche die Abtastbildplanung betreffen,
14 ein erläuterndes Diagramm, das die Abtastbildplanung betrifft,
15A und 15B erläuternde Diagramme, welche die Abtastbildplanung betreffen,
16 ein erläuterndes Diagramm, das die Abtastbildplanung betrifft,
17 ein erläuterndes Diagramm, das die Abtastbildplanung betrifft,
18 ein erläuterndes Diagramm, das die Abtastbildplanung betrifft,
19 ein erläuterndes Diagramm, das die Abtastbildplanung betrifft,
20 ein Fließdiagramm, das partiell eine automatische Korrektur eines Strahlungsfelds zeigt,
21 ein Fließdiagramm, das eine Sequenz einer schrägen Planung beschreibt,
22 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
23 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
24 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
25 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
26 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
27 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
28 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
29 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
30A und 30B erläuternde Diagramme, die eine Schrägplanung betreffen,
31A und 31B erläuternde Diagramme, die eine Schrägplanung betreffen,
32 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
33 ein erläuterndes Diagramm, das eine Schrägplanung betrifft,
34 ein Fließdiagramm, das partiell eine automatische Korrektur eines Strahlungsfelds zeigt,
35 ein Fließdiagramm, das eine Kollimatoröffnungssteuerung für eine Behandlung beschreibt,
36A bis 36C erläuternde Diagramme, die Steuermodi für die Kollimatoröffnungssteuerung betreffen,
37 ein Fließdiagramm, das eine Therapieplanung beschreibt, die von einer Hauptsteuereinheit in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird,
38 eine Figur, welche die Beziehungen zwischen einem Draufsichtabtastbild, einem Isozentrum und einem Strahlungsfeld zeigt,
39 eine Figur, die ein Beispiel für die Beziehungen zwischen einem Seitenansichtabtastbild und Schnittpositionen zeigt,
40 ein erläuterndes Diagramm, das die Erzeugung eines MPR-Bilds betrifft,
41 ein erläuterndes Diagramm, das die Erzeugung eines MPR-Bilds betrifft,
42 ein erläuterndes Diagramm, das die Erzeugung eines MPR-Bilds betrifft,
43 ein erläuterndes Diagramm, das die Erzeugung eines MPR-Bilds betrifft,
44 eine Figur, die ein MPR-Bild und Strahlfächerlinien in der zweiten Ausführungsform zeigt,
45 ein erläuterndes Diagramm, das Querschnitte entlang Strahlungswegen in der zweiten Ausführungsform betrifft,
46 ein Fließdiagramm, das die Therapieplanung in der dritten Ausführungsform beschreibt,
47 ein erläuterndes Diagramm, das die Spezifizierung eines Isozentrums betrifft,
48 ein erläuterndes Diagramm, das die Spezifizierung eines Isozentrums betrifft,
49 ein erläuterndes Diagramm, das die Bezeichnung der Kontur eines Strahlungsfelds betrifft,
50 ein erläuterndes Diagramm, das die Definition von Strahlfächerlinien in einem CT-Bild betrifft,
51 ein erläuterndes Diagramm, das die Definition von Strahlfächerlinien in einem Seitenansichtabtastbild betrifft,
52 eine Figur, die ein Bild mit Einsätzen zeigt,
53 ein erläuterndes Diagramm, das die Korrektur der Kontur eines Strahlungsfelds betrifft,
54 ein Fließdiagramm, das von einer Hauptsteuereinheit in der vierten Ausführungsform ausgeführt wird,
55 ein Fließdiagramm eines Unterprogramms, das die Bestätigung und/oder Korrektur von Strahlfächerlinien und eines Strahlungsfelds zeigt,
56 ein erläuterndes Diagramm, das die Ebene eines Strahlwegs (BP) betrifft,
57 ein erläuterndes Diagramm, das die Ebene einer Strahlaugenansicht (BEV) betrifft,
58 ein erläuterndes Diagramm, das die Bestätigung von Positionen von Strahlfächerlinien unter Verwendung der BP-Ebene betrifft,
59 ein erläuterndes Diagramm, das die Bestätigung einer Kontur eines Strahlungsfelds unter Verwendung der BEV-Ebene betrifft,
60A und 60B erläuternde Diagramme, die das Bohren betreffen,
61 ein Fließdiagramm, das die Bohrsequenz beschreibt, die im Verlauf der Strahlungstherapieplanung in der fünften Ausführungsform ausgeführt wird,
62 ein erläuterndes Diagramm, das eine Änderung der Tiefenrichtung der Kontur eines ROI (interessierenden Bereichs) während des Rohrens betrifft,
63A bis 63D erläuternde Diagramme, die ein Verfahren zur Erzeugung eines normalen Maximalwert-Projektionsbilds betreffen,
64 ein erläuterndes Diagramm, das die Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds während der Strahlungstherapieplanung betrifft,
65 eine Figur, die verschiedene Richtungen der Projektion eines fluoroskopischen Bilds entsprechend eines Maximalwert-Projektionsbilds zeigt,
66 ein erläuterndes Diagramm, das die Positionsbeziehungen von Maximalwert-Projektionsbildern und Pixelgrößen zeigt,
67 die Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von Maximalwert-Projektionsbildern im ersten Beispiel der sechsten Ausführungsform zeigt,
68 die Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von Maximalwert-Projektionsbildern im zweiten Beispiel der sechsten Ausführungsform zeigt,
69 die Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von Maximalwert-Projektionsbildern im dritten Beispiel der sechsten Ausführungsform zeigt,
70 eine Figur, die ein Beispiel einer Bildschirmanzeige im dritten Beispiel zeigt,
71 eine Figur, die ein weiteres Beispiel einer Bildschirmanzeige im dritten Beispiel zeigt,
72 ein Fließdiagramm, das eine Therapieplanung beschreibt, die durch eine Hauptsteuereinheit in der siebten Ausführungsform ausgeführt wird,
73 eine Figur, welche die Beziehungen zwischen einem Abtastbild, einem Isozentrum und einem Strahlungsfeld zeigt,
74 eine Figur, welche die Beziehungen zwischen einer Strahlungsquelle, einem Isozentrum und einem Strahlungsfeld zeigt,
75 ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Schnitts betrifft,
76 ein erläuterndes Diagramm, das die Berechnung eines Schwenkwinkels eines Gestells und eine Bewegung eines Liegenoberteils zeigt,
77 ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel von Schnitten betrifft, die unter Berücksichtigung einer Blattdicke festgelegt worden sind,
78 ein erläuterndes Diagramm, das einen Bereich der Rekonstruktion von Bildern betrifft, die in der achten Ausführungsform durch ein helikales Abtasten erfasst worden sind,
79 ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel von Schnitten betrifft, auf die zur Bildrekonstruktion eine helikale Abtastung angewandt wird,
80 ein Fließdiagramm, das eine Sequenz des Anzeigens eines MPR-Bilds für jedes Volumen beschreibt, das einem Paar von Blättern zugeordnet ist, die durch eine Steuereinheit in der neunten Ausführungsform ausgeführt wird,
81 ein erläuterndes Diagramm, das einen Schritt der Sequenz des Anzeigens eines MPR-Bilds betrifft,
82 ein erläuterndes Diagramm, das einen Schritt der Sequenz des Anzeigens eines MPR-Bilds betrifft,
83 ein erläuterndes Diagramm, das ein Volumen betrifft, das einem Paar von Blättern in der neunten Ausführungsform zugeordnet ist und
84 eine Figur ist, die einen Bildschirm zeigt, der ein Beispiel eines MPR-Bilds anzeigt.
Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strahlungstherapiesystems wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 36 beschrieben.
Die 2 und 3 zeigen einen Überblick über ein Strahlungstherapiesystem. Das Strahlungstherapiesystem umfasst ein Strahlungstherapieplanungs-CT-System 1 zum Ausführen eines strahlentherapeutischen Verfahrens, das von der Bilderfassung über die Therapieplanung bis zur Positionierung (Simulation) reicht, und eine Strahlungstherapievorrichtung 2 zur Durchführung einer Strahlungstherapie auf der Basis der Therapieplandaten, die sich aus der Planung und der Simulation ergeben, die von dem Strahlungstherapieplanungs-CT-System 1 ausgeführt worden sind. Zur automatischen Steuerung eines Kollimators, der später beschrieben wird und der in die Strahlungstherapievorrichtung 2 einbezogen ist, wird ein Koaxialkabel 3, das als Signalübertragungsleitung verwendet wird, zum Verbinden des Strahlungstherapieplanungs-CT-Systems 1 und der Strahlungstherapievorrichtung 2 verwendet. In der Mitte des Koaxialkabels 3 ist eine Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 platziert, so dass ein Bediener die Öffnung des Kollimators fein einstellen kann, die für die praktische Strahlungstherapie optimal ist. Ein anwendungsspezifischer Therapieplanungs prozessor 5, der für Berechnungen durch einen Fachmann, einschließlich der Berechnung der Strahlungsdosisverteilung, eingesetzt wird, und ein Laserdrucker 6 zur Ausgabe von Plandaten sind mit den Übertragungsleitungen 7 und 8 mit dem Strahlungstherapieplanungs-CT-System 1 verbunden.
Von den vorstehend genannten Komponentenelementen wird nachstehend das Strahlungstherapieplanungs-CT-System 1 (nachstehend aus Gründen der Kürze als CT-System bezeichnet) beschrieben.
Das CT-System 1 ist unter Verwendung eines gewöhnlichen Röntgenstrahl-CT-Scanners aufgebaut. Wie es in den 2 und 4 gezeigt ist, umfasst das CT-System 1 ein Gestell 11, eine Patientenliege 12 und ein Steuerpult 13 und wird z. B. gemäß eines Dreh-Dreh-Verfahrens angetrieben. Ein Liegenoberteil 12a ist so auf der Liege 12 platziert und gehalten, dass es in der Längsachsenrichtung (z-Achse (Körperachse)) gleiten kann. Ein Subjekt P liegt auf dem Liegenoberteil 12a. Das Liegenoberteil 12a wird von einem Gleitmechanismus angetrieben, der durch einen Elektromotor 12b dargestellt ist, und ist so in eine diagnostische Öffnung OP des Gestells 11 eingesetzt, dass es sich frei vor- oder zurückbewegen kann.
Eine Röntgenstrahlröhre 20 und ein Röntgenstrahldetektor 21, die einander gegenüberliegen, wobei sich das Subjekt P in der Öffnung OP zwischen diesen befindet, wie es in 4 gezeigt ist, sind in das Gestell 11 eingebaut. Ein schwacher elektrischer Strom, der mit den übertragenen Röntgenstrahlen vergleichbar ist, die von dem Röntgenstrahldetektor 21 detektiert worden sind, wird mit einem Datensammler 22 in ein digitales Signal umgewandelt. Das digitale Signal wird dann zu dem Pult 13 geschickt. In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 23 einen Kollimator und einen Filter in dem Gestell 11. 24 bezeichnet einen Röntgenstrahlfächer.
Drei Positionierungsprojektoren 27a, 27b und 27c sind innerhalb einer Frontabdeckung 11a platziert, bei der es sich um die Frontfläche des Gestells 11 handelt und die auf die Patientenliege 12 gerichtet ist. Die Positionierungsprojektoren 27a bis 27c befinden sich an Positionen mit einer gegebenen Höhe an der rechten und linken Seite der diagnostischen Öffnung OP und einer Mittelposition über der diagnostischen Öffnung OP. Die Emissionsöffnungen der Projektoren 27a bis 27c sind auf das Subjekt P gerichtet, das sich auf die diagnostische Öffnung OP zu bewegt.
Jeder der Positionierungsprojektoren 27a bis 27c in dieser Ausführungsform ist vom Lasertyp und ist im Wesentlichen aus einer Laserquelle 28 wie z. B. Helium- und Neon, einer optischen Faser 29 zum Leiten eines Ausgangsstrahls der Laserquelle 28, einem Bewegungsmechanismus 30 zum Bewegen des distalen Endes der optischen Faser 29 in eine Richtung, die in Übereinstimmung mit der Position eines Positionierungsprojektors (d. h. in einer y -Achsenrichtung für den rechten und den linken Positionierungsprojektor 27a und 27c und in eine x-Achsenrichtung für den oberen mittleren Positionierungsprojektor 27b) vorbestimmt worden ist, und einer Lichtemittiereinrichtung 31 zum Erzeugen einer Kreuzmarkierung unter Verwendung des Ausgangsstrahls der optischen Faser 29 und zum Emittieren derselben in Richtung des Subjekts P zusammengesetzt, wie es in 5 gezeigt ist. Der Bewegungsmechanismus 30 umfasst z. B. einen Schrittmotor 30a und eine Leitspindel 30b, die durch den Motor 30a gedreht wird. Mit der Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Schrittmotors 30a bewegt sich das distale Ende der optischen Faser 29, bei der es sich um die Lichtemittiereinrichtung 31 handelt, in der y- oder x-Achsenrichtung (vgl. die Pfeile m1 bis m3 in 5). Als Folge davon emittieren die Positionierungsprojektoren 27a bis 27c Kreuzlaserstrahlen durch die Lichtemittiereinrichtung 31 zu dem Subjekt P und bilden somit Kreuzschattierungen der Markierungen M1 bis M3 an den Seiten und der Oberseite der Körperoberfläche.
Die Drehungen der Schrittmotoren 30a der Positionierungsprojektoren 27a bis 27c und die Bewegung des Liegenoberteils 12a werden an dem Steuerpult 13 automatisch gesteuert. Die Markierungen M1 und M3, die durch den rechten und den linken Positionierungsprojektor 27a und 27c gebildet werden, sind so gesteuert, dass sie sich an vertikal identischen Positionen befinden.
Jede der elektrischen Schaltungen der Positionierungsprojektoren 27a bis 27c weist einen Schaltungsaufbau auf, wie er in 6 gezeigt ist. Insbesondere wird eine Versorgungsspannung von 200 V Wechselspannung mittels eines Transformators 33 auf 100 V Wechselspannung heruntertransformiert und einer Steuereinheit 34 zum Steuern der Laserquelle 28 zugeleitet. Die heruntertransformierte Versorgungsspannung wird auch über einen Ein/Aus-Schalter 35 der Laserquelle zugeführt. Andererseits wird die Versorgungsspannung von 200 V Wechselspannung dem Schrittmotor 30a in dem Bewegungsmechanismus 30 als solcher zugeführt. Ein Drehmechanismus 36 (vgl. 6), der in 5 nicht speziell gezeigt ist, ist eingebaut, um den Bewegungsmechanismus 30 und die Lichtemittiereinrichtung 31 in einer gemeinsamen Weise mit einer Bestrahlungsrichtung als Drehachse zu drehen. Die Drehmechanismen 36 werden zum Schwenken des Gestells verwendet, wodurch die Markierungsemittierenden Funktionen in den Positionierungsprojektoren 27a bis 27c nicht nur zur Einstellung des Isozentrums, sondern auch zur Positionierung des Patienten im normalen Be triebsmodus verwendet werden können. Das CT-System 1 in dieser Ausführungsform kann folglich nicht nur als Strahlungstherapieplanungs-CT-System verwendet werden, sondern auch als normaler Röntgenstrahl-CT-Scanner. Der Drehmechanismus 36 und der Ein/Aus-Schalter 35 werden gegebenenfalls von einer Hauptsteuereinheit 40 gesteuert.
Aus 4 ist ersichtlich, dass das Steuerpult 13 die Hauptsteuereinheit 40 zum Steuern des gesamten CT-Systems sowie eine Patientenliegensteuereinheit 41 und eine Gestellsteuereinheit 42 umfasst, die als Reaktion auf einen Befehl betrieben wird, der von der Hauptsteuereinheit 40 gesendet wird. Diese Steuereinheiten sind über einen internen Bus miteinander verbunden. Die Hauptsteuereinheit 40 ist mit einer Röntgenstrahlsteuereinheit 43 verbunden, die außerhalb des Pults installiert ist. Ein Hochspannungsgenerator 44 wird als Reaktion auf ein Ansteuerungssignal betrieben, das von der Röntgenstrahlsteuereinheit 43 gesendet wird. Die von dem Hochspannungsgenerator 44 erzeugte Hochspannung wird der Röntgenstrahlröhre 20 zugeführt, wodurch Röntgenstrahlen abgestrahlt werden. Das Pult 13 umfasst ferner eine Bildrekonstruktionseinrichtung 45 zum Rekonstruieren von Bilddaten als Reaktion auf ein Sammelsignal, das von dem Datensammler 22 gesendet wird, einen Bildspeicher 46 zum Speichern von Bilddaten, eine Anzeigeeinheit 47 zum Anzeigen von rekonstruierten Bildern und eine Eingabeeinheit 48, die einem Bediener ermöglicht, einen Befehl einzugeben, der an die Hauptsteuereinheit 40 gesendet wird. Jede der Steuereinheiten und Steuereinrichtungen wird gemäß den Programmen betrieben, die in einem Speicher in dem Computer gespeichert sind.
Der interne Bus des Pults 13 ist mit einer Verlängerungsplatte 48 aus Koaxialkabeln verbunden. Eine Projektorsteuereinrichtung 49 zum Steuern der Positionen, bei denen die Positionierungsprojektoren 27a bis 27c Markierungen projizieren, ist mit der Verlängerungsplatte 48 mittels eines Koaxialkabels 50 verbunden. Der Laserdrucker 6 und die Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 sind mit der Verlängerungsplatte 48 mittels Koaxialkabeln 8 und 3 verbunden. Die Positionsdaten, die ein Isozentrum betreffen, das an einem Subjekt platziert werden soll, wird von der Hauptsteuereinheit 40 an die Projektorsteuereinrichtung 49 geliefert. Als Reaktion auf die Daten steuert die Projektorsteuereinrichtung 49 automatisch die Positionen der Lichtemittiereinrichtungen 31 in den Positionierungsprojektoren 27a bis 27c.
Die Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 wird z. B. mit einem Personalcomputer realisiert. Zur Strahlungstherapie verwendet ein Bediener die Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 zur erneuten Verifizierung der Öffnung des Kollimators in der Strahlungstherapievorrichtung 2 und stellt die Öffnung gegebenenfalls fein ein. Darüber hinaus kann die Bestrahlungsdosis und die Bestrahlungsinformation mittels der Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 eingestellt oder modifiziert werden.
Als nächstes wird die Strahlungstherapievorrichtung 2 beschrieben.
Bei der Strahlungstherapievorrichtung 2 werden in dieser Ausführungsform Röntgenstrahlen zur Behandlung verwendet und sie umfasst eine Patientenliege 50, auf der sich ein Subjekt P hinlegt, ein Gestell 51, das mit einer Körperachse (z-Richtung) des Subjekts P als Drehachse drehbar ist, eine Gestellhaltesäule 52 zum Halten des Gestells 51 derart, dass sich das Gestell 51 drehen kann, und ein Pult 54, wie es in den 2 und 7 gezeigt ist (vgl. 7).
Auf der Patientenliege 50 ist ein Liegenoberteil 50a platziert. Die Höhe der Patientenliege 50 ist mittels eines internen Antriebsmechanismus einstellbar, wodurch das Liegenoberteil 50a vertikal (in Richtung der y-Achse) bewegt werden kann. Mit einem Antrieb, der von einem anderen internen Antriebsmechanismus bereitgestellt ist, bringt die Patientenliege 50 das Liegenoberteil 50a zur Bewegung innerhalb eines gegebenen Bereichs in der Längsrichtung (z-Achse) oder der lateralen Richtung (x-Richtung). Durch einen weiteren Antriebsmechanismus betätigt, bringt die Patientenliege 50 das Liegenoberteil 50a zur Drehung um einen Liegenoberteilhalter oder ein Isozentrum. Diese Betätigungen der Patientenliege 50 sind zur Positionierung des Subjekts P auf dem Liegenoberteil 50a oder für eine Bestrahlung mit Strahlen erforderlich und werden mit einem Steuersignal gesteuert, das von dem Pult 54 gesendet wird.
Das Gestell 51 umfasst einen Bestrahlungskopf 51a, der die von einer Klystronröhre austretenden beschleunigten Elektronen ablenkt, so dass die Elektronen auf ein darin befindliches Target auftreffen, wodurch Röntgenstrahlen erzeugt werden, und der die Röntgenstrahlen auf das Subjekt P einstrahlt. Der Bestrahlungskopf 51a weist einen Kollimator 55 auf, der ein Strahlungsfeld auf der Körperoberfläche des Subjekts P definiert, und der zwischen dem Target, bei dem es sich um eine Strahlungsquelle handelt, und einer Bestrahlungsöffnung angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Kollimator 55 ein Mehrblatt-Kollimator, der die Struktur einer Mehrblatt-Diaphragma aufweist. D. h., zwei Gruppen von Blättern 56A und 56B, die jeweils aus einer Mehrzahl plattenartiger Wolframblätter 56 bestehen (z. B. die Blätter 29), liegen aufrecht einander gegenüber, wobei ein Röntgenstrahlweg, der von einer Strahlungsquelle S stammt, dazwischen angeordnet ist, wie es in 8 gezeigt ist. Die Blätter 56 können unabhängig in deren Längsrichtung (x-Achsenrichtung) mittels Bewegungsmechanismen 57 angetrieben werden, die jeweils eine Leitspindel umfassen. Die Be wegungsmechanismen 57 werden gemäß eines Steuersignals angetrieben, das von dem Pult 54 gesendet wird, wodurch die Größe oder die Kontur einer Öffnung in Echtzeit verändert wird, die mit den beiden Gruppen der Blätter 56A und 56B definiert wird (entsprechend der Größe oder der Kontur eines Strahlungsfelds auf einer Körperoberfläche).
Unter Verwendung eines eingebauten Antriebsmechanismus verursacht die Gestellhaltesäule 52 eine Drehung des gesamten Gestells 51 im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn. Die Betätigung des Antriebsmechanismus basiert auf einem Steuersignal, das von dem Pult 54 gesendet wird.
Das Pult 54 umfasst, wie es veranschaulicht ist, nicht nur eine Hauptsteuereinheit 60 zum Steuern der gesamten Strahlungstherapievorrichtung 2, sondern auch eine Klystronsteuereinheit 61, eine Patientenliegensteuereinheit 62, eine Gestellsteuereinheit 63, eine Kollimatorsteuereinheit 64 und einen Projektorantrieb 65, die jeweils einen zugewiesenen Auftrag als Reaktion auf eine Anweisung verarbeiten, die von der Hauptsteuereinheit 60 gesendet wird. Der Projektorantrieb 65 treibt drei Positionierungsprojektoren (nicht gezeigt) an, die vorteilhafterweise in dem Gestell 51 montiert sind. Das Subjekt P auf dem Liegenoberteil 50a wird so positioniert, dass die Positionen, die durch die drei Positionierungsprojektoren angezeigt werden, mit den Kreuzmarkierungen M1 bis M3 konsistent werden, die bereits auf dem Subjekt P gezeichnet sind. Folglich fällt ein Isozentrum des Subjekts P mit dem Drehzentrum der Strahlungstherapievorrichtung 2 zusammen.
Beispielsweise die Steuereinheiten 60 bis 64 verwenden den gleichen Computer und werden gemäß den Programmen betrieben, die in einem Speicher in dem Computer gespeichert sind. Die Hauptsteuereinheit 60 ist mit der Verifizierungsaufzeichnungseinrichtung 4 über eine Schnittstellenschaltung 66 verbunden, so dass die Hauptsteuereinheit 60 Öffnungsdaten (Drehwinkeldaten des Kollimators und Positionsdaten jedes Blatts) empfangen kann, die den Kollimator 55 betreffen. Die Hauptsteuereinheit 60 ist mit einer Eingabeeinheit 68a wie z. B. einer Tastatur und einer Anzeigeeinheit 68b, die einen Bildschirm umfasst, und auch mit einer handgehaltenen Betätigungseinheit 67 verbunden. Die handgehaltene Betätigungseinheit 67 hängt in der Nähe der Patientenliege 50, wodurch ein bequemerer Betrieb realisiert wird.
Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Fließdiagrammen beschrieben.
9 zeigt ein Gesamtvervahren, das vom Abtasten zum Erfassen von Bildern eines zu behandelnden Bereichs bis zur Therapieplanung reicht. An dem Verfahren ist vorwiegend das Pult 13 in dem CT-System 1 beteiligt.
Bei dem Schritt 101 in 9 wird geprüft, ob die Positionen in unterschiedlichen Richtungen der Positionierungsprojektoren 27a bis 27c Ausgangspositionen sind. Bei dem Schritt 102 und danach geht die Steuerung auf die Therapieplanung über. Als erstes gibt bei dem Schritt 102 die Hauptsteuereinheit 40 beispielsweise einen Befehl zur helikalen Abtastung an die Patientenliegensteuereinheit 41, die Gestellsteuereinheit 42 und die Röntgenstrahlsteuereinheit 43 aus, so dass eine helikale Abtastung durchgeführt wird. Auf der Basis der gesammelten Daten, die von dem Datensammler 22 bereitgestellt werden, gibt die Hauptsteuereinheit 40 einen Bildrekonstruktionsbefehl an die Bildrekonstruktionseinrichtung 45 aus. Folglich werden Bilddaten, die ein Volumen repräsentieren, das einen zu behandelnden Bereich enthält, als Daten bereitgestellt, die eine Mehrzahl von axialen Bildern betreffen. Vor dem helikalen Abtasten wird ein Abtastbild (fluoroskopisches Bild) des zu behandelnden Bereichs erzeugt.
Wenn bei dem Schritt 103 bestimmt worden ist, dass die Abtastsequenz und die Bildrekonstruktion abgeschlossen sind, geht die Steuerung auf Schritt 104 über. Es wird dann bestimmt, ob eine Berechnung der Dosisverteilung erforderlich ist. Die Berechnung der Dosisverteilung wird häufig zur Bestätigung durchgeführt, dass ein zu behandelnder Bereich ein noch nicht verwendeter Bereich ist, der von einer klinischen Routine ausgeschlossen ist. Die Hauptsteuereinheit 40 bestimmt auf der Basis von Befehlsinformationen, die von einem Bediener an der Eingabeeinheit 48 eingegeben worden sind, ob die Berechnung abgefragt wird. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bestätigend ist, dann werden Bilddaten online an den anwendungsspezifischen Prozessor 5 übertragen und so wird eine Berechnung der Dosisverteilung abgefragt. In diesem Fall führt der anwendungsspezifische Prozessor 5 die abgefragte Berechnung der Dosisverteilung durch und unterstützt bei der Bestimmung eines Isozentrums und einer Bestrahlungstechnik. Die bestimmten Daten werden in das CT-System 1 für ein Lasermarkieren abgeholt, das später beschrieben wird.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung, die bei Schritt 104 durchgeführt worden ist, negativ ist, dann wird die Berechnung der Dosisverteilung nicht durchgeführt, sondern die Therapieplanung wird fortgesetzt. Insbesondere wird bei dem Schritt 105 eine interaktive Einrichtung in dem CT-System aktiviert und eine Therapieplanungstechnik wird bei dem Schritt 106 ausgewählt. In dieser Ausführungsform stehen zwei Therapieplanungstechniken zur Verfügung, nämlich eine „Abtastbildplanung" und eine „Schrägplanung". Diese Techniken werden bei dem Schritt 107a oder 107b ausgewählt.
Als nächstes wird die Abtastbildplanung, bei der es sich um die vorstehend genannte erste Therapieplanungstechnik handelt, unter Bezugnahme auf die 10 bis 20 beschrieben.
Bei der Abtastbildplanung wird ein Isozentrum unter Verwendung eines Draufsichtabtastbilds (Frontalabtastbild) oder eines Seitenansichtabtastbilds (Lateralabtastbild) oder unter Verwendung eines Draufsichtabtastbilds (Frontalabtastbild) und eines Seitenansichtabtastbilds (Lateralabtastbild) bestimmt (wenn ein Abtastbild zur Verfügung steht, dann ist zur Bestimmung einer vertikalen Position eines Isozentrums mindestens ein axiales Bild erforderlich). Diese Technik ist für eine fixierte Bestrahlung (Einzelöffnungs-Bestrahlung oder gegenüberliegende Doppelöffnungs-Bestrahlung) bevorzugt, die auf Karzinome am Uterus oder am Rachen angewandt wird. Es wird eine Steuerinformation bereitgestellt, die den Mehrblatt-Kollimator 55 in der Strahlungstherapievorrichtung 2 betrifft.
Insbesondere wird bei dem Schritt 110 in 10 ein Patientenverzeichnis zur Auswahl von Bildern eines spezifischen Patienten verwendet, die für die Planung erforderlich sind, oder ein Bildverzeichnis wird zur Auswahl von Abtastbildern und axialen Bildern verwendet, die für die Planung erforderlich sind. Bei der Abtastbildplanung wird ein Abtastbild zu Bestimmung eines Strahlungsfelds verwendet.
Als nächstes wird bei den Schritten 111 und 112 ein Abtastbild angezeigt und die Anzahl der Bestrahlungsöffnungen wird angegeben. Mit anderen Worten: Ein Abtastbild, das für die Abtastbildplanung erforderlich ist, wird schließlich aus der Gruppe von ausgewählten Abtastbildern ausgewählt und anschließend angezeigt. Das schließlich ausgewählte Abtastbild liefert entweder eine Draufsicht oder eine Seitenansicht. Ein Bestrahlungswinkel wird dann bestimmt, wie es in 11A oder 11B gezeigt ist. Schließlich werden eine Bestrahlungsrichtung und die Anzahl der Bestrahlungsöffnungen (vgl. 12) bestimmt.
Bei dem Schritt 113 wird ein Strahlungsfeld definiert. Blöcke zur Abschirmung kritischer Organe werden bei dem Schritt 114 angeordnet. D. h., die Blöcke zur Abschirmung kritischer Organe werden in dem Abtastbild angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein polygonaler ROI oder ein rechteckiger ROI mit der Kontur des Strahlungsfelds ausgewählt. Die 13A und 13B zeigen Beispiele zur Definition eines Strahlungsfelds für die gleiche Läsion. In 13A wird ein polygonaler ROI r1 verwendet. In 13B wird ein rechteckiger ROI r1 und zwei rechteckige ROI's s1 und s2 kombiniert verwendet. Für das so definierte Strahlungsfeld werden Positions- und Winkeldaten erzeugt, welche die Blätter 56 des Kollimators 55 betreffen.
Während der Abtastbildplanung wird ähnlich wie bei der Wechselwirkung zum Abtasten ein Abtastbild gegebenenfalls vergrößert oder verkleinert. Es wird eine Mehrzahl von Abtastbildern verarbeitet, so dass die Kontur eines Strahlungsfelds während der Bildzuführung (vorwärts oder rückwärts) als solches angezeigt werden kann und eine Atembewegung kann geprüft oder korrigiert werden (die Kontur eines Strahlungsfelds kann gegebenenfalls gelöscht werden). Während der Bildzuführung wird die Kontur eines Strahlungsfelds gelöscht, wenn sich Abtastbilder aus Bestrahlungen in unterschiedlichen Richtungen ergeben.
Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 115 weitergeführt. Ein Isozentrum (Drehzentrum) I/C wird dann auf eine beliebige bestimmte Position eingestellt. Für diese Einstellung wird als erstes ein Isozentrum-Punkt auf einer x-z-Ebene in einem angezeigten Abtastbild spezifiziert. Ein Anwender verwendet eine Maus zur Bewegung eines in dem Abtastbild angezeigten Kreuz-ROI (wobei dessen Zentrum frei gemacht ist) zu einem gewünschten Isozentrum-Punkt, wie es in 14 gezeigt ist, und legt dann den Punkt fest. Der Kreuz-ROI wird ursprünglich auf das Zentrum eines Strahlungsfelds RD eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Abtastbild vergrößert oder verkleinert werden. Eine Korrektur muss einfach erreicht werden können.
Wenn ein Abtastbild eine Draufsicht liefert, wie es in 15A gezeigt ist, wird eine x-z-Ebene verwendet. Wenn das Abtastbild eine Seitenansicht liefert, wie es in 15B gezeigt ist, wird zur Spezifizierung eines Isozentrums eine y-z-Ebene verwendet.
Wenn das Zentrum des Kreuz-ROI frei gemacht wird, können potenzielle Isozentrum-Punkte einfach identifiziert werden. Vorzugsweise sollte auf den Kreuz-ROI eine Millimeter- oder Inch-Skala gezeichnet sein.
Ein Isozentrum wird in axialen Bildern spezifiziert. Insbesondere wird ein axiales Bild aus ausgewählten Bildern ausgewählt (vgl. 16) und ein Isozentrum I/C wird in dem axialen Bild unter Verwendung einer Maus spezifiziert (vgl. 17). Da ein Isozentrum-Punkt auf der x-z- (oder y-z-) Ebene bestimmt worden ist, sollte im Wesentlichen ein verbleibender Punkt definiert werden. Ein Isozentrum kann korrigiert werden. Folglich werden die x-, y- und z-Koordinaten eines Isozentrums endgültig festgelegt.
Wenn ein Abtastbild eine Draufsicht (Seitenansicht) liefert, dann wurden die von der y-Koordinate (x-Koordinate) verschiedenen Koordinaten bereits bestimmt. Es ist zweckmäßig, wenn die bestimmten Koordinaten fixiert werden, falls es von einem Anwender nicht anders bestimmt wird. Wenn ein Draufsichtabtastbild zur Spezifizierung eines Isozentrums verwendet wird, dann sollte die y-Achse eines Kreuz-ROI in einem axialen Bild fixiert werden und nur die x-Achse desselben sollte unter Verwendung einer Maus bewegbar sein. Das gleiche gilt für die Verwendung eines Seitenansichtabtastbilds.
Bei dem Schritt 116 werden ein Strahlungsfeld RD und Strahlfächerlinien LN, LN angezeigt. 18 zeigt ein Beispiel einer Einzelöffnungsbestrahlung. Gemäß der Veranschaulichung sind ein Strahlungsfeld RD und ein Isozentrum I/C (mit X bezeichnet) in einem Abtastbild eingezeichnet. Die Grenzen eines Strahlungswegs (als Strahlfächerlinien LN bezeichnet), die virtuell von einer Strahlungsquelle über einen Kollimator (Mehrblatt-Kollimator) stammen, sind in axialen Bildern mit gestrichelten Linien gezeigt. 19 zeigt ein Beispiel einer gegenüberliegenden Doppelöffnungsbestrahlung. In 19 bezeichnen LN1 und LN2 Strahlfächerlinien, die für die zwei gegenüberliegenden Öffnungen relevant sind.
Die verfügbare Anzeigeform sollte nicht nur „ein Bild pro Bildschirm" umfassen, sondern auch eine Mehrfachbildform (1 × 2, 2 × 2 oder 2 × 2) umfassen.
Während der Anzeige bei dem Schritt 116 werden dann, wenn die Positionen der gezeichneten Strahlfächerlinien unter Verwendung einer Zeigervorrichtung (beispielsweise einer Maus) verändert werden, Modifizierungsdaten, welche die Kontur eines Strahlungsfelds betreffen, entsprechend der Änderung der Positionen berechnet (Schritte 116₁ bis 116₃ in 20). Das gezeichnete Strahlungsfeld wird in Echtzeit umgeformt und erneut angezeigt (Schritt 116₄). Folglich wird ein Strahlungsfeld als Reaktion auf die Feineinstellung von Strahlfächerlinien automatisch korrigiert. Dies führt zu einer drastisch verbesserten Bedienbarkeit. Die Feineinstellungseinrichtung und die automatische Korrektureinrichtung bei dem Schritt 116 können entfernt werden, falls diese nicht erforderlich sind.
Wenn ein Strahlungsfeld RD und Strahlfächerlinien LN bei dem Schritt 117 angezeigt worden sind, werden diese von einem Bediener auf dem Bildschirm endgültig und vollständig geprüft und es wird bestimmt, ob das Strahlungsfeld oder die Strahlfächerlinien korrigiert werden sollten. Wenn das Ergebnis der Bestimmung negativ ist (keine Korrektur erforderlich), dann werden die Daten, die das Strahlungsfeld RD, das Isozentrum I/C und die Strahlungsparameter betreffen, bei dem Schritt 118 gespeichert. Wenn das Ergebnis der bei dem Schritt 117 durchgeführten Bestimmung bestätigend ist (Korrektur erforderlich), dann wird die Steuerung auf einen beliebigen erforderlichen Schritt der Schritte 112 bis 115 zurückgesetzt. Die vorstehend genannte Sequenz wird wiederholt. Die Schritte 112 bis 115 müssen nicht in der gezeigten Reihenfolge durchgeführt werden, sondern sie können willkürlich umgeordnet werden.
Eine Schrägplanung, bei der es sich um die zweite Therapieplanungstechnik handelt, wird in Verbindung mit den 21 bis 34 beschrieben. Eine Schrägplanung wird eingesetzt, wenn die Anwendung der vorstehend genannten Abtastbildplanungstechnik keine Planung ermöglicht. Eine Mehrzahl von Zielvolumina oder von kritischen Organen kann unter Verwendung von ROI's genau verfolgt werden. Zur Erzeugung und Anzeige von Transmissions- und Zielvolumenbildern relativ zu virtuellen Strahlungsquellen (willkürlich gewinkelt, wobei jede axiale Ebene das Drehzentrum einer Quelle enthalten sollte) wird eine Mehrzahl von axialen Bildern verwendet. Daher ist klar ersichtlich, ob eine Bestrahlung mit einem Strahl oder ein Sicherheitsabstand zweckmäßig ist. Darüber hinaus können Informationen bezüglich einer Mehrfachöffnungsbestrahlung und einer Steuerung eines Kollimators bereitgestellt werden.
21 zeigt eine Skizzierung eines Verfahrens zur Schrägplanung.
Bei dem Schritt 120 in 21 wählt die Hauptsteuereinheit 40 die für die Planung erforderlichen Bilder aus. Ein Patient wird unter Verwendung eines Patientenverzeichnisses identifiziert oder axiale Bilder und ein Abtastbild, die für die Planung erforderlich sind, werden unter Verwendung eines Bildverzeichnisses ausgewählt oder bezeichnet.
Bei der Schrägplanung wird ein Abtastbild zur Spezifizierung eines Isozentrum-Punkts entlang einer Körperachse verwendet. Wenn in den ausgewählten Bildern kein Abtastbild enthalten ist, dann kann eine Mehrzahl von axialen Bildern zur Erzeugung oder zum Anzeigen eines Draufsichtbilds oder Seitenansichtbilds (ein Mehrfachebenen-Rekonstruktionsbild (MPR), das eine Dicke liefert) verwendet werden. Das MPR-Bild ersetzt das Abtastbild.
Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 121 weitergeführt. Ein Zielvolumen und kritische Organe werden mit den ROI's verfolgt. Wie es in 22 gezeigt ist, werden die Positionen und Konturen eines Zielvolumens und von kritischen Organen in einem ausgewählten Bild unter Verwendung von ROI's verfolgt, die mit einer Maus manipuliert werden. Die Konturen der ROI's umfassen ein Polygon, ein Rechteck, einen Kreis und eine freie Form.
(1) Insbesondere werden zunächst ausgewählte Bilder in aufsteigender (absteigender) Reihenfolge von Positionen der Liege geordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Abtastbild ausgeschlossen.
(2) Das erste Bild wird angezeigt.
(3) Ein Zielvolumen und kritische Organe werden definiert. Die ROI's werden entsprechend der Nummern (entlang des Durchmessers eines Körpers) zum Zeitpunkt der Bestimmung eines Isozentrums nummeriert und gruppiert (vgl. 22).
Die ROI "s werden im Prinzip automatisch nummeriert. Gegebenenfalls kann ein Anwender die ROI-Nummern modifizieren.
(4) Solange die Eingabe von ROI's fortschreitet, kann eine Bildzuführung durchgeführt werden, die ausgewählte Bilder umfasst (vgl. 23).
(5) Gegebenenfalls kann eine Mehrfachbildanzeige durchgeführt werden (ein Endzielvolumen oder kritische Organe, falls diese vorliegen, werden vereinigt und angezeigt).
Bei dem Schritt 122 wird ein Isozentrum-Punkt auf einer x-y-Ebene spezifiziert. Zur Spezifizierung eines Isozentrum-Punkts auf einer x-y-Ebene (axiale Ebene) werden alle ROI's, deren Nummern ein bezeichnetes Zielvolumen und kritische Organe bezeichnen, auf vom Anwender gestalteten Bildem überlagert (durch die Durchführung einer Bildzuführung). Auf der Basis der überlagerten ROI's schätzt der Anwender den Isozentrum-Punkt ab (vgl. 24). Der Isozentrum-Punkt wird zusammen mit der Zielvolumennummer in dem System gespeichert.
Bei dem Schritt 123 wird ein Isozentrum-Punkt auf einer x-z-Ebene spezifiziert. Zur Spezifizierung eines Isozentrum-Punkts auf einer x-z-Ebene wird ein Abtastbild angezeigt. Die Konturen eines Zielvolumens und von kritischen Organen werden auf dem Abtastbild überlagert. Unter Bezugnahme auf das Abtastbild stellt der Anwender einen großen Kreuz-ROI an dem Isozentrum-Punkt ein (vgl. 25). Der Isozentrum-Punkt wird zusammen mit der Zielvolumennummer in dem System gespeichert.
Bei dem Schritt 124 wird bestimmt, ob ein Isozentrum I/C in allen Bildern spezifiziert worden ist. Wenn Bilder vorliegen, auf denen ein Isozentrum nicht spezifiziert worden ist, werden die Schritte 123 und 124 wiederholt. Wenn ein Isozentrum I/C in allen Bildern spezifiziert worden ist, wird die Steuerung zu Schritt 125 weitergeführt. Anschließend wird ein Strahlwinkel bezeichnet. In dieser Ausführungsform werden Bestrahlungstechniken wie z. B. eine Einfachöffnungsbestrahlung, eine gegenüberliegende Doppelöffnungsbestrahlung, eine senkrechte Doppelöffnungsbestrahlung und eine Mehrfachöffnungsbestrahlung unterstützt.
Die Bestimmung eines Strahlwinkels wird nachstehend für jede Bestrahlungstechnik beschrieben.
(1) Einfachöffnungsbestrahlung
Ein Strahlwinkel einer virtuellen Strahlungsquelle wird mit Eingabewerten und einem Winkel eines linearen ROI bezüglich eines Isozentrums bestimmt, das als Drehachse dient. Der Betriebsvorgang läuft wie folgt ab:

1) Ein Bild wird angezeigt.
2) Eine Zielvolumennummer wird bezeichnet.
3) Eine virtuelle Strahlungsquelle wird z. B. an der in 26 gezeigten Position platziert.
4) Ein Strahlwinkel wird mit Eingabewerten und einem Winkel eines linearen ROI bezüglich eines Isozentrums bestimmt, das als Drehachse dient.
5) Die Zielvolumennummer wird im Zusammenhang mit dem Strahlwinkel der virtuellen Strahlungsquelle gespeichert.
6) Dieser Vorgang kann mit allen Zielvolumina durchgeführt werden. Ein bereits gestalteter Strahlwinkel kann korrigiert werden.

(2) Gegenüberliegende Zweifachöffnungsbestrahlung
Im Prinzip wird ein Strahlwinkel einer virtuellen Strahlungsquelle gemäß dem gleichen Verfahren bezeichnet, wie es für die Einfachöffnungsbestrahlung verwendet wird. Ein Unterschied besteht darin, dass zwei virtuelle Strahlungsquellen für ein einzelnes Zielvolumen verwendet werden und um einen Winkel von 180° beabstandet sind, wie es in 27 gezeigt ist. Zum Speichern von Daten gehört eine Zielvolumennummer zu zwei Strahlwinkeln. Wie bei der Abtastbildplanung wird die gleiche Kontur eines Strahlungsfelds für jede der zwei Öffnungen bei der gegenüberliegenden Zweifachöffnungsbestrahlung definiert.
(3) Senkrechte Zweifachöffnungsbestrahlung
Im Prinzip wird ein Strahlwinkel einer virtuellen Strahlungsquelle gemäß dem gleichen Verfahren bestimmt, wie es für die Einfachöffnungsbestrahlung verwendet wird. Ein Unterschied besteht darin, dass zwei virtuelle Strahlungsquellen für ein einzelnes Zielvolumen verwendet werden und um einen Winkel von 90° beabstandet sind, wie es in 28 gezeigt ist. Zum Speichern von Daten gehört eine Zielvolumennummer zu zwei Strahlwinkeln.
(4) Mehrfachöffnungsbestrahlung
Für eine Mehrfachöffnungsbestrahlung stehen zur Gestaltung eines Strahlwinkels einer virtuellen Strahlungsquelle zwei Verfahren zur Verfügung. Ein Verfahren ist mit dem Verfahren für die Einfachöffnungsbestrahlung identisch. Das andere Verfahren besteht darin, dass ein Bestrahlungsstartwinkel, ein Bestrahlungsendwinkel und ein Schrittwinkel (bei Winkelintervallen, an denen eine Bestrahlung durchgeführt wird) oder die Anzahl der Bestrahlungspunkte bestimmt werden. Als erstgenanntes Verfahren wird das Verfahren für die Einfachöffnungsbestrahlung durchgeführt. Das letztgenannte Verfahren läuft wie folgt ab:

1) Ein Anwender lässt ein axiales Bild anzeigen.
2) Eine Zielvolumennummer wird eingegeben.
3) Ein Bestrahlungsstartwinkel α und ein Bestrahlungsendwinkel y werden relativ zu einem Bezugswinkel eingegeben.
4) Ein Schrittwinkel α oder die Anzahl der Bestrahlungspunkte wird eingegeben.
5) Es erscheint eine Bildschirmanzeige, die derjenigen entspricht, die in 29 gezeigt ist.
6) Ein Strahlwinkel kann für jedes der Zielvolumina bestimmt werden.

Bei dem Schritt 126 werden Daten, die ein Transmissionsbild betreffen, und ein Zielvolumenbild in einer willkürlichen Richtung durch Ausführen einer MPR (Mehrfachebenenrekonstruktion) bezüglich dreidimensionaler tomographischer Bilddaten erzeugt und dann angezeigt.
Ein Transmissionsbild (vgl. die 30A und 30B) ist ein Bild, das durch Umwandeln eines Bilds, das mit parallelen Strahlen projiziert wird, in ein Bild erzeugt wird, das mit einem Strahl aus Röntgenstrahlen projiziert wird, die von einer virtuellen Strahlungsquelle abgegeben werden. Das Transmissionsbild liefert die gleiche Geometrie wie die therapeutische Bestrahlung. Wenn nur geometrische Abstände einer Strahlungstherapievorrichtung wie z. B. der Abstand von der Quelle zur Strahlungsachse (nachstehend als SAD bezeichnet) und ein Abstand von der Quelle zu einem Bildempfänger (nachstehend als SID bezeichnet) zur Ver fügung stehen (diese Abstände werden als Umgebungsparameter eingestellt), dann kann ein Transmissionsbild erzeugt werden.
Wenn ein Anwender eine Position einer virtuellen Strahlungsquelle bezeichnet, dann wird ein Transmissionsbild relativ zu einer beliebigen Strahlungsquelle erzeugt. Darüber hinaus werden die Spuren eines Zielvolumens und kritischer Organe mit dem Transmissionsbild vereinigt.
Andererseits ist ein Zielvolumenbild ein Bild, das auf einer Ebene der Augenansicht eines Strahls (BEV) parallel zu einer Ebene projiziert wird, die ein Isozentrum enthält (vgl. die 31A und 31B). Das Zielvolumenbild liefert ein genaues Verständnis eines bestrahlten Zustands eines Querschnitts parallel zu der Isozentrum-Ebene. Da das Zielvolumenbild ein Bild ist, das auf eine Ebene parallel zu der Isozentrum-Ebene projiziert wird, wird die Richtung eines Querschnitts abhängig davon bestimmt, an welcher Position eine virtuelle Strahlungsquelle liegt. Ein Anwender verwendet eine Maus oder gibt Werte ein (beispielsweise einen Abstand von einer virtuellen Strahlungsquelle), um eine Tiefe zu spezifizieren. Folglich kann ein Bild eines Zielvolumens bei dieser Tiefe erzeugt werden. Darüber hinaus werden Spuren eines Zielvolumens und kritischer Organe mit dem Zielvolumenbild vereinigt. Die Kontur und die Größe eines Strahlungsfelds können einfach überprüft werden.
Das Transmissionsbild oder das Zielvolumenbild wird durch Ausführen einer MPR mit dreidimensionalen tomographischen Bilddaten erzeugt. Wenn eine virtuelle Strahlungsquelle bezüglich einer x-, y- oder z-Achse schräg liegt, dann liefert das Transmissionsbild oder das Zielvolumenbild eine Schrägansicht.
Bei dem Schritt 127 werden ein Strahlungsfeld und ein Sicherheitsabstand definiert. Da die Strahlungstherapievorrichtung 2 einen Mehrblatt-Kollimator 65 aufweist, wie es in 32 gezeigt ist, weist ein Strahlungsfeld die gleiche Kontur auf wie ein Zielvolumen, und ein Sicherheitsabstand entspricht der Kontur des Strahlungsfelds. Zur Bestrahlung durch zwei oder mehr Öffnungen werden Bestrahlungspunkte (Öffnungsnummern) selektiv eingegeben, so dass die Kontur eines Strahlungsfelds in einem gewünschten Transmissionsbild überprüft werden kann.
Zur Definition der Kontur eines Strahlungsfelds können der polygonale ROI und der rechteckige ROI verwendet werden.
Bei dem Schritt 128 wird das Strahlungsfeld in dem Transmissionsbild und dem Zielvolumenbild identifiziert. Bei dem Schritt 129 wird bestimmt, ob die Definition eines weiteren Strahlungsfelds erforderlich ist. Wenn die Definition erforderlich ist, dann wird die Steuerung wieder zu dem Schritt 127 zurückgesetzt. Wenn die Definition nicht erforderlich ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 130 weitergeführt. Strahlfächerlinien werden in axialen Bildern eingezeichnet und das Strahlungsfeld wird in den Schrägansichtsbildern eingezeichnet. Das Strahlungsfeld, der Strahlwinkel, die Bestrahlungsparameter, usw., werden überprüft. Dieses Szenario ist in 33 gezeigt. Die Strahlfächerlinien oder das Strahlungsfeld können in den axialen Bildern oder den Schrägansichtsbildern durch Bezeichnen einer Zielvolumennummer und einer virtuellen Strahlungsquelle eingezeichnet werden. Eine oder mehrere Zielvolumennummer(n) oder virtuelle Strahlungsquelle,(n) kann bzw. können bezeichnet werden.
Bei dem Schritt 130 wird ähnlich wie bei dem Schritt 116 in 10 dann, wenn die Positionen der eingezeichneten Strahlfächerlinien unter Verwendung einer Maus oder dergleichen geändert werden, die Kontur eines eingezeichneten Strahlungsfelds automatisch in Übereinstimmung mit der Positionsänderung korrigiert (vgl. die Schritte 130₁ bis 130₄ in 34).
Wenn ein beliebiger Schritt des vorstehend genannten Verfahrens erneut ausgeführt werden soll, dann ist das Ergebnis der Bestimmung, die bei dem Schritt 131 gemacht wird (ist eine Korrektur erforderlich ?), positiv. Folglich wird das Verfahren ausgehend von dem Schritt 127 erneut gestartet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung, die bei dem Schritt 132 durchgeführt wird, um zu sehen, ob die Einstellung vollständig ist, positiv ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 133 weitergeführt. Die Daten der eingestellten Parameter werden in einem Speicher gespeichert.
Wie vorstehend erwähnt wird die Abtastbildplanung oder die Schrägplanung durchgeführt, um die Position eines Isozentrums (dreidimensionale Positionsdaten) und die Kontur eines Strahlungsfelds auf einer Körperoberfläche (zweidimensionale Konturdaten) einzustellen.
Die Steuerung wird dann zu der Sequenz der Schritte 108 bis 110 in 9 zurückgeführt. Die Laserpositionierungsprojektoren 27a bis 27c werden zur Durchführung der Markierung verwendet. Während der Markierung werden die Positionen der Positionierungsprojektoren 27a bis 27c und die Position des Liegenoberteils 11a der Patientenliege 11 so gesteuert, dass die Kreuzmarkierungen M1 bis M3 automatisch das spezifizierte Isozentrum genau abgrenzen. Die Positionierungssteuerung muss nicht notwendigerweise nach der Therapieplanung durchgeführt werden, sondern sie kann auch unmittelbar nach der Bestimmung der Position eines Isozentrums I/C durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Positionierungsssteuerung für eine Abtastbildplanung nach dem Schritt 117 durchgeführt werden. Für eine Schrägplanung kann sie zwischen den Schritten 124 und 125 oder nach dem Schritt 133 durchgeführt werden.
Die Hauptsteuereinheit 40 bestimmt auf der Basis eines Befehls, der an der Eingabeeinheit 48 bei dem Schritt 108 eingegeben worden ist, ob eine Markierung durchgeführt werden soll. Wenn das Ergebnis der Bestimmung positiv ist (eine Markierung soll durchgeführt werden), dann werden der rechte und der linke Positionierungsprojektor 27a und 27c bei dem Schritt 108a zu einem Markierungswinkel (0°) zurückgeführt. Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 109 weitergeführt. Bei dem Schritt 109 werden die Positionsdaten, die das Isozentrum I/C betreffen, an die Positionierungsprojektorsteuereinrichtung 49 und die Patientenliegensteuereinheit 41 weitergegeben. Die Position in der z-Achsenrichtung (Körperachsenrichtung) des Liegenoberteils 11a wird dann automatisch gesteuert, so dass die Positionen auf der Markierungsprojektionsebene der Positionierungsprojektoren 27a bis 27c mit der z-Koordinate der Positionsdaten konsistent werden, die das Isozentrum I/C betreffen. Die Positionen des linken und rechten Positionierungsprojektors 27a und 27c werden dann automatisch gesteuert, so dass die Positionen der Markierungen M1 und M3 mit der y-Koordinate der Positionsdaten konsistent werden, die das Isozentrum I/C betreffen. Entsprechend wird die Position in der z-Achsenrichtung des mittleren Positionierungsprojektors 27b automatisch gesteuert, so dass die Position der Markierung M2 mit der x-Koordinate der Positionsdaten konsistent wird, die das Isozentrum I/C betreffen.
Da die drei Markierungen M1 bis M3 auf die Körperoberfläche eines Subjekts P projiziert werden, verfolgt ein Bediener die Markierungen M1 bis M3 mit einem MagicMarker oder dergleichen. Folglich kann mit dem Subjekt Tage später in einfacher Weise eine Strahlungstherapie vorgenommen werden.
Für eine Mehrzahl von Läsionen kann eine Mehrzahl von Isozentren I/C definiert werden. Es wird daher bei dem Schritt 110 bestimmt, ob die Positionierungssteuerung für alle Isozentren ausgeführt worden ist. Wenn ein Isozentrum vorliegt, für das keine Positionierungssteuerung ausgeführt worden ist, wird der Schritt 109 wiederholt. Bei dem Schritt 111 werden die Positionierungsprojektoren 27a bis 27c auf die Ausgangspositionen in verschiedenen x-, y- und z-Richtungen zurückgesetzt.
Als nächstes wird die Kollimatorsteuerung für die Strahlungstherapie, die durch die Strahlungstherapievorrichtung 2 durchgeführt wird, in Verbindung mit der 35 beschrieben. In dieser Ausführungsform steuert das CT-System 1 zur Verwendung in der Therapieplanung die Öffnung des Kollimators 55 in der Strahlungstherapievorrichtung 2 direkt.
Bei dem Schritt 140 in 35 bestimmt die Hauptsteuereinheit 40 in dem CT-System 1 auf der Basis der Bedienungsinformationen, die an der Eingabeeinheit 48 eingegeben worden sind, ob eine Strahlungstherapie durchgeführt werden soll. Wenn die Strahlungstherapie durchgeführt wird (das Ergebnis der Bestimmung ist positiv), dann werden die Schritte 141 bis 143 nacheinander ausgeführt.
Bei dem Schritt 141 werden die Konturdaten, die ein bereits definiertes Strahlungsfeld betreffen, aus dem Bildspeicher 46 entnommen. Bei dem Schritt 142 werden ein Winkel des gesamten Kollimators 55 und ein Blattsteuermodus bestimmt. Der Winkel wird in Übereinstimmung mit der Neigung beispielsweise in der Längsrichtung des Strahlungsfelds auf einen geeigneten Wert eingestellt. Das System dieser Ausführungsform bietet drei Blattsteuerungsmodi: den Einbeschreibungsmodus, den Umbeschreibungsmodus und den Mittelpunktsmodus. In dem Umbeschreibungsmodus umschreiben die Kanten der Blätter 56...56 die Kontur eines Strahlungsfelds (Zielvolumen) RD, wie es in 36A gezeigt ist. Bei dem Einbeschreibungsmodus werden die Kanten der Blätter 56...56 einbeschrieben, wie es in 36B gezeigt ist. In dem Mittelpunktsmodus, bei dem es sich um einen Modus zwischen dem Umbeschreibungsmodus und dem Einbeschreibungsmodus handelt, schneidet die Kontur eines Strahlungsfelds die kurzen Seiten der Blätter 56...56, d. h. die Kanten der Blätter 56, wie es in 36C gezeigt ist. Welcher Modus ausgewählt wird, hängt davon ab, ob kritische Organe angrenzen oder was ein Bestrahlungsfehler ist.
Wenn Daten bestimmt werden, die zur Steuerung des Kollimators 55 erforderlich sind, wird die Steuerung an den Schritt 143 weitergeführt. Die Daten werden zu der Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 geliefert.
Die Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 ist hauptsächlich so gestaltet, dass ein Strahlungsfeld gemäß der seit der Definition des Strahlungsfelds vergangenen Zeit fein eingestellt wird, bis die Strahlungstherapie tatsächlich durchgeführt wird. Beispielsweise wird die fluoroskopische Einrichtung, die in die Strahlungstherapievorrichtung 2 einbezogen ist, dazu verwendet, ein vorher definiertes Strahlungsfeld einem fluoroskopischen Bild zu überlagern, das unmittelbar vor der Strahlungstherapie erzeugt worden ist. Folglich wird ein Bediener dazu aufgefordert, das Strahlungsfeld zu verifizieren.
Als Ergebnis der Verifizierung ist dann, wenn gefunden wird, dass die Läsion geschrumpft ist, das Ergebnis der Bestimmung negativ, die bei dem Schritt 145 durchgeführt wird, um zu sehen, ob die Verifizierung zufrieden stellend ausgefallen ist. In diesem Fall werden die Positionen der Blätter 56...56 bei dem Schritt 146 fein eingestellt. Die Verifikationsaufzeichnungseinrichtung 4 erzeugt dann neue korrigierte Daten.
Wenn die Kollimatorsteuerdaten endgültig vorliegen, dann wird die Steuerung an den Schritt 147 weitergegeben. Die Daten werden dann an die Hauptsteuereinheit 60 in der Strahlungstherapievorrichtung 2 übertragen. Wenn die Hauptsteuereinheit 60 die Daten empfängt, dann überträgt sie die Daten zu der Kollimatorsteuereinheit 64. Die Kollimatorsteuereinheit 64 betätigt unabhängig die einzelnen Antriebsmechanismen 57...57, die mit den Blättern 56...56 gekoppelt sind, gemäß den Inhalten der Steuerdaten.
Die Größe und Kontur einer Öffnung, die mit zwei Gruppen von Blättern 56A und 56B definiert ist, sind im Wesentlichen konsistent mit der Größe und der Kontur des Strahlungsfelds RD auf der Körperoberfläche. Der Bereich der Röntenstrahl-Bestrahlung, der später an einer tief gelegenen Läsion durchgeführt werden soll, wird im Wesentlichen mit der Öffnung konsistent sein. Die Strahlungstherapievorrichtung 2 führt eine Strahlungstherapie gemäß dem geplanten therapeutischen Verfahren durch. Wenn eine Mehrzahl von Bereichen, die behandelt werden sollen (eine Mehrzahl von Isozentren und Strahlungsfeldern), bezeichnet werden, dann werden die vorstehend genannte Bestimmung der Kollimatorsteuerdaten, die Verifizierung und die automatische Kollimatorsteuerung für jeden Bereich durchgeführt. Anschließend wird die Strahlungstherapie durchgeführt.
Die vorstehend genannte Bestimmung der Kollimatorsteuerdaten (Schritt 142) kann der Hauptsteuereinheit 60 in der Strahlungstherapievorrichtung 2 zugewiesen werden.
Wie es vorstehend erwähnt worden ist, ersetzt das dem Strahlungstherapiesystem dieser Ausführungsform das Strahlungstherapieplanungs-CT-System, in dem nahezu alle Fähigkeiten eines Bilderfassungsscanners, einer Strahlungstherapieplanungseinrichtung und eines Simulators integriert sind, eine Mehrzahl von Vorrichtungen wie z. B. einen Röntgenstrahl-CT-Scanner, eine Strahlungstherapieplanungseinrichtung und einen Röntgenstrahl-CT-Simulator. Anders als bei einem herkömmlichen Strahlungstherapiesystem weist das System dieser Ausführungsform eine kompakte und einfache Hardwarekonfiguration auf. Dies führt zu einer beträchtlichen Platzeinsparung. Der Transport von Vorrichtungen aufgrund einer Installation oder einer Änderung der Raumgestaltung kann ohne großen Aufwand durchgeführt werden.
In der vorstehend genannten Ausführungsform werden die Positionen der Kreuzmarkierungen, die durch die drei Positionierungsprojektoren 27a bis 27c in der Simulatorfunktion projiziert werden, automatisch gemäß der Position eines Isozentrums gesteuert, das während der Therapieplanung bestimmt worden ist. Das Betriebsverfahren, das mit einem Verfahren zum Verfolgen der Isozentrum-Markierungen auf einer Körperoberfläche endet, kann daher vereinfacht werden. Dies führt zu einer schnellen und einfachen Markierung.
Anders als in einem herkömmlichen System sind die Positionierungsprojektoren 27a bis 27c direkt in dem Gestell 11 montiert. Die Bedenken bezüglich einer Verschiebung einer Bezugsposition aufgrund einer lang andauernden externen Schwingung, die an ein Gebäude weitergegeben wird, können ausgeschlossen werden. Wenn das Gestell 11 zur Änderung der Gestaltung eines Strahlungstherapiesystems verschoben werden muss, dann wird die herkömmliche zeitaufwändige Arbeit des Ausrichtens der Positionierungsprojektoren, die an der Wand und an der Decke und dem Gestell montiert sind, unnötig.
Während der Strahlungstherapie werden die Konturdaten, die ein Strahlungsfeld betreffen, das während der Therapieplanung erzeugt wird, über eine Übertragungsleitung automatisch der Strahlungstherapievorrichtung 2 zugeführt. Folglich kann die Öffnung eines Mehrblatt-Kollimators automatisch gesteuert werden. Verglichen mit einem System, bei dem die Öffnungsdaten manuell in die Strahlungstherapievorrichtung eingegeben werden müssen und die Öffnung eines Kollimators manuell eingestellt werden muss, realisiert das System dieser Ausführungsform eine drastische Verminderung der Zeit, die zum Einstellen der Öffnung des Kollimators erforderlich ist. Folglich verbessert sich der gesamte Betrieb.
Das System dieser Ausführungsform bietet zwei Therapieplanungstechniken: Eine Abtastbildplanung und eine Schrägplanung. Es kann eine für einen Fall geeignete Planungstechnik ausgewählt werden. Das System erweist sich als sehr nützlich.
Die Abtastbildplanung ermöglicht es, entweder eine Einfachöffnungsbestrahlung oder eine gegenüberliegende Doppelöffnungsbestrahlung durchzuführen. In einem Abtastbild werden ein Strahlungsfeld und ein Isozentrum eingestellt. Das Strahlungsfeld und Strahlfächerlinien können in dem Abtastbild bzw. den axialen Bildern eingezeichnet werden. Dieses Einzeichnen ermöglicht eine einfache und intuitive Bewertung der Gültigkeit eines Bestrahlungsplans. Im Gegensatz dazu ermöglicht es die Schrägplanung eine Einfachöffnungsbestrahlung, eine gegenüberliegende Doppelöffnungsbestrahlung, eine senkrechte Doppelöffnungsbestrahlung, eine Drehbestrahlung oder eine Konformationsbestrahlung durchzuführen. Ein Zielvolumen wie z. B. ein Tumor kann in einer Mehrzahl von axialen Bildern genau spezifiziert wer den. Zur Erstellung eines Therapieplans werden Transmissionsbilder und Zielvolumenbilder verwendet, die auf Ebenen projiziert werden, die einer Strahlungsquelle bei willkürlichen Bestrahlungswinkeln oder in willkürlichen Bestrahlungsrichtungen gegenüberliegen. Die Kontur des Strahlungsfelds und der Strahlfächerlinien können in einem beliebigen Zielvolumenbild und axialen Bild schnell identifiziert werden.
Bei der Schrägplanung wird das Transmissionsbild, das eine Geometrie liefert, die zur Geometrie äquivalent ist, die in der Therapie verwendet wird, in Kombination mit dem Zielvolumenbild verwendet. Verglichen mit der ausschließlichen Verwendung des Zielbilds ermöglicht die kombinierte Verwendung die Erstellung eines präziseren Plans zur Behandlung eines Zielvolumens gemäß eines Bestrahlungswinkels, der durch eine Strahlungstherapievorrichtung ermöglicht wird.
Da eine Feineinstellungseinrichtung einbezogen ist, wenn die Positionen von Strahlfächerlinien im Verlauf entweder der Abtastbildplanung oder der Schrägplanung verändert werden, wird die Kontur eines Strahlungsfelds korrigiert. Ein Planungsverfahren muss deshalb nicht von Beginn an neu gestartet werden, um die Kontur eines Strahlungsfelds erneut einzustellen, was sehr zweckmäßig ist.
Während die Schrägplanung in dem CT-System 1 durchgeführt wird, wird die Schrägwinkelinformation, die einen eingestellten Bestrahlungswinkel der Strahlung umfasst, von dem CT-System 1 auf die Strahlungstherapievorrichtung 2 übertragen.
Zur Behandlung können die Hauptsteuereinheit 60 und die Patientenliegensteuereinheit 62 in der Strahlungstherapievorrichtung 2 so gestaltet werden, dass sie einen Schwenkwinkel der Patientenliege 50 gemäß der Schrägwinkelinformation automatisch steuern. Dadurch kann die Strahlung auf einen Patienten relativ zur Körperachse schräg eingestrahlt werden. Die Bestrahlungsrichtung, bei der es sich um den Schwenkwinkel handelt, kann abhängig von der Position und der Kontur eines zu behandelnden Bereichs bestimmt werden. Dies erweist sich bei der Vermeidung eines Aussetzens eines bestimmten Bereichs gegenüber der Bestrahlung als sehr nützlich.
In der vorstehend genannten Ausführungsform bietet das Strahlungstherapieplanungs-CT-System sowohl eine Schrägplanung als auch eine einfachere Abtastbildplanung. In manchen Fällen kann eine Schrägplanung allein in dem System implementiert werden.
In der Strahlungstherapievorrichtung in der vorstehend genannten Ausführungsform werden Röntgenstrahlen als Strahlungsquelle eingesetzt. Alternativ können in der Strahlungstherapievorrichtung andere Strahlungsquellen wie z. B. schnelle Neutronen, Gammastrahlen oder dergleichen eingesetzt werden.
Die Strahlungstherapievorrichtungen in der vorstehend genannten Ausführungsform und in deren Varianten sind so konfiguriert, dass die Öffnungssteuerdaten, die einen Mehrblatt-Kollimator betreffen, oder dass die Schwenkwinkelsteuerdaten, die eine Patientenliege betreffen, online von einem CT-System zur Ausführung der Steuerung empfangen werden. Alternativ können Steuerdaten verwendet werden, die von einer Therapieplanungseinrichtung erzeugt werden, die offline verbunden ist, oder die von einer externen, diskreten Therapieplanungseinrichtung erzeugt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfasst ein Strahlungstherapiesystem erfindungsgemäß ein Strahlungstherapieplanungs-CT-System, in dem die Fähigkeiten eines Röntgenstrahl-CT-Scanners, einer Strahlungstherapieplanungseinrichtung und eines Simulators, die bei der herkömmlichen Strahlungstherapieplanung als Einzelgeräte oder zumindest als eine Mehrzahl von Vorrichtungen oder Systemen bereitgestellt wurden, integriert sind, und bei dem die Patientenliege und das Gestell für verschiedene Zwecke verwendet werden können. Verglichen mit einem herkömmlichen Strahlungstherapiesystem weist das erfindungsgemäße Strahlungstherapiesystem ein Hardwaresystem auf, das einfacher und kompakter gestaltet ist. Dies führt zu einer Raumersparnis und einem einfachen Transport der Vorrichtungen.
In dem erfindungsgemäßen Strahlungstherapiesystem können Konturdaten, die ein Strahlungsfeld betreffen, das durch ein Strahlungstherapieplanungs-CT-System erzeugt wird, einer Strahlungstherapievorrichtung zugeführt werden. Die Öffnung eines Kollimators in der Strahlungstherapievorrichtung kann gemäß dem gewünschten Modus automatisch gesteuert werden. Dies trägt zu einer Reduzierung der Zeit bei, die für die Behandlung und die Verbesserung der Bedienbarkeit erforderlich ist.
In dem erfindungsgemäßen Strahlungstherapieplanungs-CT-System ist ein Positionierungsprojektor zur Markierung eines Isozentrums direkt in einem Gestell montiert. Anders als bei einer herkömmlichen Struktur, bei der Projektoren an der Wand und an der Decke montiert sind, schließt diese Struktur die Bedenken bezüglich einer Fehlausrichtung des Positionierungsprojektors und des Gestells aufgrund externer Schwingungen aus. Selbst wenn das Gestell verschoben wird, ist eine erneute Ausrichtung nicht erforderlich. Folglich resultiert ein hervorragender Dauerbetrieb.
In dem erfindungsgemäßen Strahlungstherapieplanungs-CT-System werden die Positionen des Positionierungsprojektors und eines Liegenoberteils gemäß vorbestimmter Positionsdaten, die ein Isozentrum betreffen, im Lauf der Isozentrum-Markierung automatisch gesteuert. Die Zeit, die erforderlich ist, bis Markierungen verfolgt werden, um Markierungen zu zeichnen, wird drastisch vermindert. Daher verbessert sich die Betriebseffizienz. Dies trägt in hohem Maß zu einer Verminderung der Gesamtbehandlungszeit bei.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Strahlungstherapieplanungs-CT-System die Auswahl eines ersten Planungsmittels (Abtastbildplanung) oder eines zweiten Planungsmittels (Schrägplanung) entsprechend der therapeutischen Erfordernisse und ein rechtzeitiges Erreichen der Therapieplanung. Dies ist sehr nützlich. Insbesondere das zweite Planungsmittel realisiert aufgrund des Einsatzes von Transmissionsbildern und Zielvolumenbildern, die abhängig von den Bestrahlungswinkeln auf schräge Ebenen projiziert werden, eine genauere Strahlungstherapieplanung für ein Zielvolumen. Demgemäß kann eine sehr präzise Behandlung einer Läsion durchgeführt werden, die sich deutlich von normalen Geweben unterscheidet.
In dem erfindungsgemäßen Strahlungstherapiesystem kann eine Feineinstellung eines geplanten Strahlungsfelds durch die Bewegung der eingezeichneten Strahlfächerlinien erreicht werden. Dies führt zu einer hervorragenden Bedienbarkeit und einer schnelleren Therapieplanung.
Zweite Ausführungsform
Das Strahlungstherapiesystem gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, das eine Strahlungstherapieplanungseinrichtung umfasst, wird nachstehend in Verbindung mit den 37 bis 45 beschrieben, wobei dieses mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform identisch ist.
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform wird in Verbindung mit den 37 bis 45 beschrieben.
Die Hauptsteuereinheit 40 in dem CT-System 1 führt eine Therapieplanung gemäß dem in 37 gezeigten Verfahren durch. Insbesondere wird bei dem Schritt 70 mit einer Befehl sinformation, die an der Eingabeeinheit 48 eingegeben wird, ein Abtasten abgefragt. Dies führt zu einem Draufsichtabtastbild (Transmissionsbild, das eine Frontansicht eines Subjekts liefert) und einer Mehrzahl von axialen Bildern, die durch Röntgenstrahl-CT erzeugt worden sind. Die Mehrzahl von axialen Bildern wird zur Erzeugung von Voxel-Daten verwendet. Beispielsweise ist ein helikales Abtasten zur Erzeugung der Mehrzahl von axialen Bildern bevorzugt.
Bei dem Schritt 71 wird das Draufsichtabtastbild auf der Anzeigeeinheit 47 angezeigt. Ein Zielvolumen wird in dem angezeigten Bild durch Verfolgen einer Läsion mit einem ROI umrissen. In Übereinstimmung mit der Kontur des Zielvolumens wird ein Strahlungsfeld RF definiert und ein Isozentrum spezifiziert (vgl. 38).
Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 72 weitergeführt. Daten, welche die Mehrzahl von axialen Bildern betreffen, die Voxel-Daten entsprechen, werden zur Rekonstruktion eines Seitenansichttransmissionsbilds des Subjekts P verwendet (ein Transmissionsbild, das einen Lateralbereich des Subjekts liefert). Bei dem Schritt 73 wird das Seitenansichttransmissionsbild mit den Linien LS1, usw., bis LSn angezeigt, und zwar zur Verwendung bei der Spezifizierung der Positionen von Schnitten, die dazu konvolutiert worden sind, wie es in 39 gezeigt ist. Die Linien zur Spezifizierung der Positionen der Schnitte LS1, usw., bis LSn werden unter Verwendung von Daten wie z. B. der Größe des Strahlungsfelds RF und der Position der Strahlungsquelle berechnet und als Linien bereitgestellt, die äquidistante Punkte entlang einer Körperachse oder z-Achse mit der Strahlungsquelle verbinden.
Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 74 weitergeführt. Es wird bestimmt, ob eine beliebige Schnittposition auf der Bildschirmanzeige unter Verwendung einer Zeigervorrichtung (beispielsweise einer Maus, eines Trackballs, eines Leuchtstifts oder einer Cursortaste) bezeichnet wird, die als Eingabeeinheit 48 dient. Wenn das Ergebnis der Bestimmung positiv ist (jegliche Schnittposition wird bezeichnet), dann wird eine Mehrfachebenenrekonstruktion (nachstehend als MPR bezeichnet) für die bei dem Schritt 75 bezeichnete Schnittposition durchgeführt.
Die 40 bis 43 zeigen eine MPR-Sequenz. Insbesondere wird als erstes die Strahlungsquelle S auf einer y-Achse eines dreidimensionalen Raums spezifiziert, der durch Voxel-Daten D repräsentiert wird, die aus einer Mehrzahl von axialen Bildern erzeugt worden sind, wie es in 40 gezeigt ist. Es wird eine Ebene A, welche die Strahlungsquelle S enthält, und ein Ursprung des Koordinatensystems definiert. Die Ebene A kann willkürlich gemäß einer gewünschten Betrachtungsrichtung definiert werden. Beispielsweise ist die Ebene A eine y-z-Ebene, wie es in 41 gezeigt ist. Eine Ebene B, welche die Strahlungsquelle S enthält, und die senkrecht zur Ebene A ist, wird definiert. Die Ebene B kann gemäß einer bezeichneten Schnittposition unter Verwendung eines Trackballs oder dergleichen frei gewinkelt werden. Es wird eine gewünschte Dicke DP mit der definierten Ebene B als Kern bestimmt, und Pixelwerte, die in den Voxeldaten innerhalb der Dicke DP bleiben, werden aufaddiert und als Projektionsdaten bezüglich der Ebene B verwendet (vgl. 43).
Wenn die MPR somit abgeschlossen ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 76 weitergeführt. Das MPR-Bild und die Strahlfächerlinien, die zu dem MPR-Bild konvolutiert worden sind, werden angezeigt. Wie es in 44 gezeigt ist, werden Strahlfächerlinien LNc und LNd auf einem Projektionsbild überlagert, das die Ebene B liefert. Diese Bildschirmanzeige ist abhängig von einer bezeichneten Schnittposition mit den Beschränkungen variabel, die durch die Positionen der Strahlungsquelle S und der Ebene A auferlegt werden. Falls das Verfahren nicht bei dem Schritt 77 endet, werden ein weiteres MPR-Bild und weitere Strahlfächerlinien gemäß einer neu bezeichneten Schnittposition angezeigt. Dabei entspricht die Bildschirmanzeige, die das Seitenansichtabtastbild in 39 enthält, einer Bildschirmanzeige, die ein Bild enthält, das die Ebene A und Schnittlinien zwischen den Ebenen A und B liefert.
Gemäß dieser Ausführungsform können MPR-Bilder, die schräge Ebenen liefern, die entlang der Strahlungswege T liegen, die von der Strahlungsquelle S ausgehen und die sich entlang der Körperachse oder der z-Achse aufreihen, zusammen mit Strahlfächerlinien angezeigt werden, die vertikal durch jedes der MPR-Bilder verlaufen, wie es in 45 gezeigt ist. Dies ist bei der Identifizierung eines Strahlungswegs sehr nützlich, was zu einer schnellen Therapieplanung mit höherer Genauigkeit führt.
In dieser Ausführungsform kann ein Seitenansichtabtastbild erzeugt und von Beginn an verwendet werden.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird die dritte Ausführungsform beschrieben. Eine Strahlungstherapievorrichtung der dritten Ausführungsform ist für die Anzeige und Korrektur eines Therapieplans verantwortlich. Die Hardwarekonfiguration ist mit der Hardwarekonfiguration der ersten Ausführungsform identisch, die in den 2 bis 8 gezeigt ist (die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen 4 bis 9 weisen auch die gleiche Hardwarekonfiguration auf, wie die erste Ausführungsform).
Die Hauptsteuereinheit 40 in dem CT-System 1 in der dritten Ausführungsform gibt einen Befehl aus, ein Therapieplanungsverfahren auszuführen, wie es in 46 gezeigt ist. Als erstes werden bei dem Schritt 80 (Seitenansicht- und Draufsicht-) Abtastbilder, die einen Bereich des Subjekts P liefern, der eine Läsion enthält, sowie eine Reihe von CT-Bildern (axialen Bildern) erzeugt. Anschließend wird die praktische Therapieplanung von Schritt 81 und der folgenden Schritte durchgeführt.
Bei dem Schritt 81 werden eine z-Koordinate eines Isozentrums I/C in dem Draufsichtabtastbild I_TOP und x- und y-Koordinaten des Isozentrums I/C in einem CT-Bild I_CT bezeichnet (vgl. die 47 und 48). Bei dem Schritt 82 wird ein Strahlungsfeld RF in dem Draufsichtabtastbild I_TOP umrissen und angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Strahlungsfeld RF so umrissen, dass es eine beliebige Kontur aufweist, da in dieser Ausführungsform der Mehrblatt-Kollimator 55 eingesetzt wird. Die Konturdaten werden in Daten umgewandelt, die eine durch die Blätter 56 definierte Öffnung betreffen. Es wird eine Drehrichtung DM des gesamten Kollimators 55 berechnet (vgl. 49). Die Drehrichtung wird unter Berücksichtigung der Richtung in der x-z-Ebene bestimmt, in die der Kollimator 55 gedreht werden soll, um eine Öffnung mit einer minimalen Abweichung von der Kontur des Strahlungsfelds RF zu bilden. Wenn anstelle des Mehrblatt-Kollimators Bleiblöcke verwendet werden, dann wird unter Verwendung der Bleiblöcke ein Polygon definiert, dessen Kontur der eines Strahlungsfelds entspricht.
Bei dem Schritt 83 wird eine Schnittposition P_SL (vgl. 52) in dem Draufsichtabtastbild I_TOP bestimmt. Ein dazugehöriges CT-Bild I_CT wird ausgewählt.
Bei dem Schritt 84 werden Strahlfächerlinien in dem ausgewählten und angezeigten CT-Bild I_CT überlagert und eingezeichnet. Insbesondere werden eine Breite in der x-Achsenrichtung des Strahlungsfelds RF, das in einem Schnitt enthalten ist, der mit einer Schnittposition spezifiziert ist (z-Koordinate), und ein Abstand SAD zwischen der Strahlungsquelle S und einem Isozentrum I/C in dem CT-Bild I_CT zur Berechnung eines Bereichs verwendet, welcher einer Strahlung ausgesetzt ist (oder von Strahlfächerlinien LNa und LNb ), wie es in 50 gezeigt ist. Die Strahlfächerlinien LNa und LNb werden dann eingezeichnet. Bei dem Schritt 85 werden die Strahlfächerlinien LNc und LNd in einem Seitenansichtabtastbild I_SIDE durch Ausführung eines entsprechenden Verfahrens überlagert und eingezeichnet.
Wenn Bilder, die in dieser Ausführungsform erforderlich sind, derart erzeugt werden, werden die Seitenansicht- und Draufsichtabtastbilder bei dem Schritt 86 in das CT-Bild eingesetzt.
Folglich werden beispielsweise das Seitenansichtabtastbild I_S _IDE und das Draufsichtabtastbild I_TOP als Einsätze an der rechten und der linken unteren Ecke des CT-Bilds I_CT angezeigt, das zu der bezeichneten Schnittposition P_SL gehört, wie es in 52 gezeigt ist. Folglich können Planinformationen (einschließlich des Isozentrums I/C, des Strahlungsfelds RF, der Strahlfächerlinien LN und der Schnittposition) und Bildinformationen gleichzeitig auf der gleichen Bildschirmanzeige betrachtet werden. Die Bildschirmanzeigen müssen nicht geändert werden, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Daraus ergibt sich eine hervorragende Bedienbarkeit und die Betriebseffizienz verbessert sich.
Gemäß dem Verfahren in 46 wird bestimmt, ob die Positionen der Strahlfächerlinien LNa und LNb in dem CT-Bild I_CT geändert worden sind, wobei Einsätze unter Verwendung einer Zeigervorrichtung (z. B. einer Maus) angezeigt werden (Schritt 87). Beispielsweise werden unter der Annahme, wie es in 53 gezeigt ist, dass die Strahlfächerlinie LNa zu der Position einer virtuellen Linie LNb" bewegt wird, Korrekturdaten berechnet, welche die Kontur des Strahlungsfelds RF betreffen (vgl. die virtuelle Linie RF" in 53), um die Änderung der Position der Strahlfächerlinie zu berücksichtigen (Schritt 88). Die Kontur des Strahlungsfelds RF wird dann in dem Draufsichtabtastbild I_TO _P mit den angezeigten Einsätzen korrigiert (Schritt 89). Bis zum Ende dieses Verfahrens wird eine Änderung der Position einer Strahlfächerlinie berücksichtigt (Schritt 90).
Während folglich Planinformationen und Bildinformationen auf der gleichen Bildschirmanzeige betrachtet werden können, kann die Kontur eines Strahlungsfelds durch Ändern der Positionen der Strahlfächerlinien korrigiert werden, wobei die Bildschirmanzeige nicht geändert wird. Dadurch kann eine präzisere Therapieplanung schnell erreicht werden.
Anstelle des Seitenansichtabtastbilds in dieser Ausführungsform kann auch ein Querschnittsbild, das durch die Durchführung einer MPR erzeugt wird, oder ein Transmissionsbild verwendet werden, das aus einem CT-Bild rekonstruiert worden ist. In dieser Ausführungsform wird eine Strahlung von oben auf das Subjekt P eingestrahlt. Daher wird eine Draufsicht verwendet, um die Kontur eines Strahlungsfelds zu planen, und eine Seitenansicht wird verwendet, um die Strahlfächerlinien zu identifizieren. Wenn die Strahlung lateral auf das Subjekt P eingestrahlt wird, werden die Drauf- und die Seitenansichten für die umgekehrten Zwecke verwendet. Die Anzeigeform eines Abtastbilds oder dergleichen ist nicht auf einen Einsatz beschränkt. Soweit Bilder betroffen sind, die auf der gleichen Bildschirmanzeige angezeigt werden, können sie in einer Mehrfachfensterform angezeigt werden.
Vierte Ausführungsform
Nachstehend wird die vierte Ausführungsform beschrieben. Der Betrieb dieser Ausführungsform wird in Verbindung mit den 54 bis 59 beschrieben.
Die Hauptsteuereinheit 40 in dem CT-System 1 ist so aufgebaut, dass sie das in den 54 und 55 beschriebene Therapieplanungsverfahren durchführt.
Insbesondere wird bei dem Schritt 70 als Reaktion auf einen Befehl, der bei der Eingabeeinheit 48 eingegeben worden ist, ein Abtasten zur Erzeugung einer Mehrzahl von Röntgenstrahl-CT-Bildern (axialen Bildern) durchgeführt, die einen zu untersuchenden Bereich liefern. Wenn ein helikales Abtasten durchgeführt wird, dann kann eine Mehrzahl von CT-Bildern einfach und schnell erzeugt werden.
Als nächstes wird bei dem Schritt 71 die Mehrzahl von CT-Bildern zum dreidimensionalen Umreißen eines Zielvolumens (Tumor oder dergleichen) und kritischer Organe verwendet, und zwar durch Einkreisen derselben mit einem ROI entlang ihrer Sicherheitsabstände.
Bei dem Schritt 72 wird unter Verwendung der Positionen des umrissenen Zielvolumens und der kritischen Organe als Indizes ein Isozentrum I/C bestimmt. Die beiden nachstehenden Verfahren stehen zur Bestimmung eines Isozentrums I/C zur Verfügung.
Eines der Verfahren besteht darin, dass ein beliebiges Bild einer Mehrzahl von CT-Bildern (axialen Bildern) ausgewählt wird (wobei eine z-Koordinate in der Längsrichtung der Patientenliege bestimmt wird), dass die Konturen des umrissenen Zielvolumens und anderer anschließend auf dem axialen Bild überlagert und darin eingezeichnet werden, und dass die verbleibenden x- und y-Koordinaten bezüglich der Konturen bestimmt werden. Das andere Verfahren besteht darin, dass Daten, die eine Mehrzahl von CT-Bildern (axialen Bildern) umfassen, zur Erzeugung eines MPR-Bilds verwendet werden, dass die Konturen eines Zielvolumens und anderer auf dem MPR-Bild überlagert und darin eingezeichnet werden und dass unter Verwendung eines ROI ein Isozentrum I/C bestimmt wird.
Bei dem Schritt 73 bestimmt die Hauptsteuereinheit 40 auf der Basis einer Anweisung, die an der Eingabeeinheit 48 eingegeben worden ist, ob eine Isozentrum-I/C-Markierung durchgeführt werden sollte. Wenn bestimmt wird, dass eine Isozentrum-Markierung durchgeführt werden sollte, dann werden die Koordinaten (x, y, z) des Isozentrums I/C in dem dreidimensionalen Raum bei dem Schritt 74 zu der Positionierungsprojektorsteuereinrichtung 49 geschickt. Die drei Positionierungsprojektoren des Laser-Typs 27a bis 27c projizieren eine Markierung an drei Punkten auf einer Körperoberfläche eines Patienten gemäß den geplan ten Koordinaten (x, y, a) des Isozentrums I/C. Ein MagicMarker oder dergleichen wird zur Verfolgung der Markierungen des projizierten Lichts verwendet und so werden Markierungen auf die Körperoberfläche gezeichnet. Wenn die Isozentrum-Markierung somit abgeschlossen ist, kann der Patient freigegeben werden. Die Isozentrum-Markierung kann durch direktes Spezifizieren einer Isozentrum-Position oder durch Heranziehen von Markierungsorten, die bereits in das System eingezeichnet worden sind und anschließendes Bestimmen einer Isozentrum-Position relativ zu einer Bezugsposition erreicht werden, die mit den Markierungsorten definiert worden ist. Gemäß dem erstgenannten Verfahren kann der Patient nicht freigegeben werden, bis die Isozentrum-Markierung abgeschlossen ist. Im Gegensatz dazu ermöglicht es das letztgenannte Verfahren, dass der Patient nach dem Abschluss einer vorläufigen Markierung freigegeben wird.
Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 75 weitergeführt. Ein axiales Bild, das eine Ebene liefert, die sich am nächsten bei einer Ebene befindet, die das Isozentrum I/C enthält, wird zur Bestimmung von Bestrahlungsparametern wie z. B. dem Bestrahlungswinkel der Strahlung, der Anzahl der Bestrahlungen und der Bestrahlungstechnik verwendet. Wenn in diesem Fall ein die Therapie planender Arzt einen Winkel bezeichnet, dann konvolutiert und überlagert die Hauptsteuereinheit 40 virtuelle, dem Winkel zugeordnete Strahlfächerlinien (Grenzlinien eines Strahlungswegs), auf das axiale Bild. Die Positionen der Strahlfächerlinien werden so eingestellt, dass die Strahlfächerlinien die Kontur eines Zielvolumens umbeschreiben, wodurch ein Bild zur Verwendung bei der Bestimmung eines optimalen Bestrahlungswinkels erzeugt werden kann. In einem Mehrfachbild-Anzeigemodus oder dergleichen kann der Bestrahlungswinkel während der Änderung der axialen Bilder oder der Unterscheidung von Strahlfächerlinien erkannt werden.
Somit wurden eine Isozentrum-I/C-Position und ein Bestrahlungswinkel bestimmt. Bei dem Schritt 76 bestimmt die Hauptsteuereinheit 40 die Positionen virtueller Strahlfächerlinien und berechnet die Kontur eines Strahlungsfelds.
Bei dem Schritt 77 werden die Unterscheidung und die Feineinstellung der Strahlfächerlinien und der Kontur eines Strahlungsfelds durchgeführt. Dieses Verfahren wird gemäß dem Fließdiagramm von 55 durchgeführt.
Die Schritte 77₁ bis 77₈ in 55 betreffen die Unterscheidung und Korrektur unter Verwendung eines Strahlwegbilds (nachstehend als BP-Bild) bezeichnet. Die Schritte 77₁₀ bis 77₁₆ betreffen die Unterscheidung unter Verwendung eines Strahl-Augenansichtbilds (nachste hend als BEV-Bild bezeichnet), das mit dem Zielbild identisch ist, das in der ersten Ausführungsform erläutert worden ist.
Das BP-Bild liefert eine Ebene P_BP, die mit einer schrägen Ebene eines Subjekts vergleichbar ist, die eine Strahlungsquelle enthält, und die parallel zu einem Strahl der Strahlung liegt, wie es in 56 gezeigt ist. Die Ebene P_BP wird durch einen Drehwinkel des Kollimators 55 und einen Abstand einer I/C-Ebene (d. h. einer Ebene, die das Isozentrum I/C enthält und senkrecht zu einer Linie ist, welche die Strahlungsquelle S und das Isozentrum I/C verbindet) von dem Isozentrum I/C bestimmt. Das BEV-Bild liefert eine Ebene P_B _EV, die mit einer schrägen Ebene eines Subjekts vergleichbar ist, die senkrecht zu der Linie angeordnet ist, welche die Strahlungsquelle S und das Isozentrum I/C verbindet, wie es in 57 gezeigt ist. Die Ebene P_BEV ist in eindeutiger Weise mit einem Abstand von der Strahlungsquelle S bestimmt.
In 55 werden die Daten, die einen Drehwinkel des Kollimators 55 und einen Abstand der I/C-Ebene von dem Isozentrum I/C betreffen, das eine Ebene P_BP definiert, von der Eingabeeinheit 48 herangezogen (Schritt 77₁). Auf der Basis dieser Daten und bekannter Daten wird eine MPR durchgeführt, um ein BP-Bild für jeden Abschnitt einer Ebene P_BP zu erzeugen, die jedem Paar von Blättern 56 des Mehrblatt-Kollimators 55 zugeordnet ist ( Schritt 77₂). Beispielsweise wird dann, wenn der Mehrblatt-Kollimator vom sogenannten „1 cm-MLC-Typ" ist, das BP-Bild in Intervallen von 1 cm von dem Isozentrum I/C der I/C-Ebene erzeugt.
Für jede Ebene P_BP werden die Positionen von Strahlfächerlinien T gemäß der Kontur eines Strahlungsfelds berechnet (Schritt 77₃). Die Strahlfächerlinien T werden dann konvolutiert und auf den BP-Bildern eingezeichnet, welche die Ebenen P_BP liefern (Schritt 77₄). Folglich kann der die Therapie planende Arzt die Positionen von Strahlfächerlinien genau unterscheiden.
Mittels der Bildschirmanzeige wird dann, wenn der die Therapie planende Arzt bestimmt, dass eine Feineinstellung nicht erforderlich ist (das Ergebnis der bei dem Schritt 77₅ gemachten Bestimmung ist negativ), das anschließende BP-Bild zur Überlagerung und Unterscheidung gehandhabt (Schritte 77₄ und 77₅).
Wenn das Ergebnis der bei dem Schritt 77₅ durchgeführten Bestimmung bestätigend ist, d. h. wenn bestimmt wird, dass eine Feineinstellung erforderlich ist, dann werden Korrekturwerte eingegeben, die neue Positionen der Strahlfächerlinien T angeben (Schritt 77₆). Die Kontur eines Strahlungsfelds RF, das durch jedes Paar von Blättern 56 definiert wird, das für jeden Abschnitt der Ebene P_BP verantwortlich ist, wird so modifiziert (Schritt 77₇). Bei dem Schritt 77₈ wird bestimmt, ob die Handhabung der BP-Bilder abgeschlossen ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung negativ ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 77₄ zurückgeführt.
Anschließend wird die Unterscheidung unter Verwendung eines BEV-Bilds begonnen. Zur Unterscheidung der Kontur eines Strahlungsfelds unter Verwendung eines BEV-Bilds zieht die Hauptsteuereinheit 40 von der Eingabeeinheit 48 Abstandsdaten heran, die einen Abstand von der Strahlungsquelle 2 repräsentieren (Schritt 77₁₀). Eine MPR wird dann zur Erzeugung eines BEV-Bilds entsprechend des Abstands durchgeführt (Schritt 77₁₁). Die Kontur des Strahlungsfelds RF wird entsprechend des Abstands der Ebene P_BEV, die von dem erzeugten BEV-Bild geliefert wird, von der Strahlungsquelle S vergrößert oder verkleinert (Schritt 77₁₂). Die Kontur des Strahlungsfelds RF wird dann dem BEV-Bild P_BEV überlagert und darin eingezeichnet (Schritt 77₁₃).
Der die Therapie planende Art kann nun durch das BEV-Bild, das eine Ebene P_BEV an einer willkürlich spezifizierten Tiefe liefert, unterscheiden, ob die Kontur des Strahlungsfelds RF mit der Kontur des Zielvolumens konsistent ist (Schritt 77₁₄). Wenn die Unterscheidung ergibt, dass die Kontur des Strahlungsfelds RF akzeptabel ist, dann wird bestimmt, ob die Unterscheidung abgeschlossen ist (Schritt 77₁₅). Wenn das Ergebnis der Bestimmung negativ ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 77₁₀ zurückgeführt. Wenn das Ergebnis der bei dem Schritt 77₁₄ gemachten Bestimmung negativ ist (d. h., wenn die Kontur des Strahlungsfelds RF mit der Kontur des Zielvolumens nicht konsistent ist), dann wird z. B. eine Nachricht angezeigt, dass die Strahlfächerlinien T fein eingestellt werden sollen (Schritt 77₁₈). Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 77₁₅ weitergeführt. Wenn die Feineinstellung der Strahlfächerlinien angeordnet wird, dann führt der die Therapie planende Arzt die Schritte 77₁ bis 77₈ erneut durch.
Wenn die Feineinstellung und die Unterscheidung so abgeschlossen worden sind, dann führt die Hauptsteuereinheit 40 die Steuerung zu dem Schritt 78 in 54 zurück und verarbeitet Bilddaten, die eine Mehrzahl von CT-Bildern (axialen Bildern) durch die Ausführung einer bekannten MPR-Sequenz betreffen, so dass ein Transmissionsbild erzeugt wird, das mit einem Projektionsbild vergleichbar ist, das relativ zu der Strahlungsquelle S erzeugt worden ist. Die Kontur des Strahlungsfelds RF und anderer werden dann dem Transmissionsbild überlagert und darin eingezeichnet, so dass eine Endunterscheidung durchgeführt werden kann. Das Transmissionsbild kann als Verifikationsbild zur Behandlung verwendet werden. Ein Abtastbild kann das Transmissionsbild ersetzen.
Wenn mittels des Transmissionsbilds bestimmt wird, dass die Kontur des Strahlungsfelds RF nicht akzeptabel ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 75 zurückgeführt. Das vorstehend genannte Verfahren wird wiederholt. Wenn das Ergebnis der bei dem Schritt 79 gemachten Bestimmung negativ ist (es wird mittels des Transmissionsbilds gefunden, dass die Kontur des Strahlungsfelds RF akzeptabel ist), dann werden die Strahlungsfeld-Enddaten zugeführt (Schritt 80). Zur Wiedergabe der Kontur eines Strahlungsfelds auf der Strahlungstherapievorrichtung 2 kann eine Verbindung eingesetzt werden oder es kann eine OHP-Folie oder dergleichen zum Zeichnen der Kontur eines Strahlungsfelds und anderer verwendet werden (die Zeichnung kann abhängig von der Größe der Tafel, auf welche die Folie platziert wird, eine verringerte Größe aufweisen).
Schließlich wird die fertiggestellte Kontur des Strahlungsfelds RF zur Erzeugung von Daten, welche die Winkelposition des gesamten Mehrblatt-Kollimators 55 und die Positionen der Paare von Blättern betreffen, als MLC-Daten verwendet (Schritt 81 ).
Wenn das BP-Bild verwendet wird, um zu unterscheiden, ob Strahlfächerlinien für die Kontur eines Zielvolumens optimal definiert sind, dann sollte nur ein Abstand L einer I/C-Ebene von einem Isozentrum I/C zusammen mit einem Drehwinkel des Kollimators 55 eingegeben werden. Wie es in 58 gezeigt ist, wird unter der Annahme, dass der Abstand L auf 0 (auf der I/C-Ebene), + 40 mm und – 40 mm eingestellt wird, ein BP-Bild automatisch entsprechend jeder Zwischenblattbreite (beispielsweise 1 cm auf der I/C-Ebene) erzeugt, die mit jedem der Abstandswerte zusammenhängt. Eine Kontur T eines Zielvolumens und die Strahlfächerlinien LNe und LNf werden mit den BP-Bildern überlagert und auf diesen eingezeichnet. Wenn ein sogenannter „1 cm-MLC"-Kollimator verwendet wird, dann wird das BP-Bild in Intervallen von 1 cm von der I/C-Ebene erzeugt. Ob die Strahlfächerlinien LNe und LNf auf einer schrägen Ebene entlang eines Strahlungswegs geeignet sind, kann für jedes Paar von Blättern unterschieden werden. Verglichen mit einer herkömmlichen Unterscheidung unter Verwendung von axialen Bildern kann die Unterscheidung zuverlässiger erreicht werden. Gleichzeitig können die Positionen der Strahlfächerlinien LNe und LNf gegebenenfalls durch jedes BP-Bild korrigiert werden. Wenn die Positionen der Strahlfächerlinien LNe und LNf korrigiert werden, dann wird die Kontur des Strahlungsfelds RF automatisch und als Reaktion modifiziert. Folglich wird die Bedienung beträchtlich vereinfacht und die Arbeit, die für einen die Therapie planenden Arzt zu erledigen ist, wird stark erleichtert.
Unter Verwendung eines BEV-Bilds ist einfach zu unterscheiden, ob die Kontur eines Strahlungsfelds RF optimal für die eines Zielvolumens T definiert ist. Wie es in 59 gezeigt ist, wird unter der Annahme, dass ein Abstand d von der Strahlungsquelle S auf 97 cm, 100 cm und 103 cm eingestellt wird, ein BEV-Bild für jede der Ebenen P_BP, die mit den Abstandswerten bestimmt worden ist, automatisch berechnet. Ein Strahlungsfeld, das gemäß den Abstandswerten vergrößert oder verkleinert ist, wird automatisch jedem der BEV-Bilder überlagert und in diesem eingezeichnet. Folglich wird diese Sequenz lediglich durch Bezeichnen eines Werts für den Abstand d durchgeführt, d. h., die Kontur eines Strahlungsfelds kann bei hervorragender Bedienbarkeit unterschieden werden. Wenn die Kontur eines Strahlungsfelds nicht akzeptabel ist, dann können die Positionen der Strahlfächerlinien für jedes Paar von Blättern erneut fein eingestellt werden.
In der vorstehend genannten Ausführungsform wird ein Mehrblatt-Kollimator als Kollimator verwendet, der in einer Strahlungstherapievorrichtung installiert ist. Alternativ wird ein Kollimator ausreichen, der durch manuelles Anordnen von Bleiblöcken realisiert worden ist.
Die Inhalte der Unterscheidung und der Korrektur, die bei dem Schritt 77 in 54 durchgeführt werden, können die Unterscheidung und Korrektur von Positionen von Strahlfächerlinien und die Reaktionskorrektur einer Kontur eines Strahlungsfelds sein.
Wie es bisher beschrieben worden ist, wird entsprechend einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strahlungstherapievorrichtung ein BP-Bild, das eine Ebene liefert, die eine Strahlungsquelle enthält und die parallel zu einem Strahlfächer einer Strahlung liegt, die von der Strahlungsquelle abgegeben wird, zusammen mit den Strahlfächerlinien in einer Bildschirmanzeige angezeigt. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Kontur eines Strahlungsfelds dann, wenn die Positionen von Strahlfächerlinien über einen Monitor manuell korrigiert werden, automatisch und als Reaktion modifiziert. Strahlfächerlinien, die einen Strahlungsweg definieren, werden in einer zuverlässigen und einfach zu erkennenden Art und Weise angezeigt. Darüber hinaus kann die Kontur eines Strahlungsfelds ohne großen Aufwand korrigiert werden. Eine sehr präzise Therapieplanung kann mit einer hervorragenden Bedienbarkeit erreicht werden.
Fünfte Ausführungsform
Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 60 bis 62 beschrieben.
In der fünften Ausführungsform wird ein Bohren für eine dreidimensionale Bildanzeige bei der Strahlungstherapieplanung eingesetzt. Das Bohren ist eine der dreidimensionalen Bildverarbeitungstechniken. Wie es in 60A gezeigt ist, werden ein Freiform-ROI und eine Tiefe h von der Oberfläche eines Objekts B in einem Oberflächenbild des Objekts B angegeben. Ein Querschnittsbild Isec, das zu dem ROI gehört, wird mit dem Oberflächenbild vereinigt (vgl. 60B).
Herkömmlich ist das Bohren so gestaltet, dass es in einem Röntgenstrahl-CT-Scanner implementiert wird. Ein innerer Querschnitt bei einer bezeichneten Tiefe wird mit parallelen Sichtlinien betrachtet. Ein Strahl, der von einer Strahlungsquelle in einer Strahlungstherapievorrichtung betrachtet wird, ist wie ein Kegel ausgebildet, der sich von einem Punkt ausbreitet. Die Bohrtechnik kann daher nicht für eine erfindungsgemäße Strahlungstherapieplanungsvorrichtung angepasst werden, die mit einem CT-System realisiert wird.
Die Hauptsteuereinheit 40 in dem CT-System 1 in dieser Ausführungsform führt das in 61 gezeigte Verfahren durch. Es sollte beachtet werden, dass aufeinanderfolgende axiale Bilder, die durch die Durchführung einer Röntgenstrahl-CT-Abtastung erzeugt worden sind, zur Erzeugung von Voxel-Daten verwendet worden sind.
Bei dem Schritt 100 wird unter Verwendung der Voxel-Daten ein dreidimensionales Oberflächenbild erzeugt und dann angezeigt. Bei dem Schritt 101 wird die Kontur der Öffnung des Mehrblatt-Kollimators 44, die während der Therapieplanung definiert worden ist, als diejenige eines ursprünglichen ROI bezeichnet. Bei dem Schritt 102 wird eine Tiefe h von einer Körperoberfläche zu einem gewünschten Querschnitt bezeichnet. Diese Bezeichnung wird durch Eingeben von beispielsweise Zahlenwerten an der Eingabeeinheit 48 erreicht (unter der Annahme, dass ein zu betrachtender Bereich bereits bestimmt worden ist). Bei dem Schritt 103 wird auf der Basis der Positionsbeziehungen eines optischen Systems, d. h. eines Abstands von einer Strahlungsquelle zu einer Körperoberfläche und der bezeichneten Tiefe h, die Größe des ROI (Größe der Öffnung des Kollimators) abhängig von der Tiefe h automatisch korrigiert (erhöht oder vermindert) (vgl. ROI' und ROI'' in 62). Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 104 weitergeführt. Die Werte von Pixeln, deren Orte sich innerhalb einer gegebenen Dicke in dem dreidimensionalen Oberflächenbild befinden, werden aufaddiert und als Projektionsdaten verwendet, welche die innere ROI''-Ebene bei der bezeichneten Höhe h betreffen. So wird ein Bohrbild erzeugt, das die innere ROI''-Ebene liefert, und dann mit dem Oberflächenbild vereinigt. Die Schritte 101 bis 104 werden gegebenenfalls wiederholt.
Es kann eine axiale, koronale oder sagittale Ebene bezeichnet werden, die einen ROI enthält, der mit der Öffnung eines Kollimators bestimmt worden ist, und dann kann die Information vom Inneren ausgeschnitten werden oder die Luminanz eines Bereichs, der den ROI umgibt, kann vermindert werden. Folglich können nur die Daten vom Inneren, die ein Subjekt betreffen, einer MPR unterworfen werden. Alternativ kann die Verteilung von Strahlungsdosen innerhalb eines automatisch korrigierten ROI berechnet und geliefert werden.
Wie vorstehend erwähnt wird gemäß dieser Ausführungsform ein ROI, der mit einer Öffnung eines Mehrblatt-Kollimators zusammenhängt, auf der Stufe der Therapieplanung bezeichnet. Das Bohren kann in einer bevorzugten Art und Weise durchgeführt werden. Wenn eine Tiefe für das Bohren den gleichen Wert wie ein Abstand von einer Läsion hat, dann können Informationen erhalten werden, welche die visualisierte Läsion betreffen, und ob ein Strahlungsweg, der zu der Läsion führt, geeignet ist oder nicht, kann intuitiv erkannt werden.
Ein in dieser Ausführungsform verwendbarer Kollimator ist nicht auf einen Mehrblatt-Kollimator beschränkt, sondern es kann sich z. B. um einen Einblock-Kollimator handeln.
Sechste Ausführungsform
Nachstehend wird die sechste Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 63 bis 71 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Technik zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds (MIP-Bild) in die Strahlungstherapieplanung eingeführt.
Zunächst wird ein normales Verfahren zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds in Verbindung mit den 63A bis 63D beschrieben. Danach wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds für die Strahlungstherapieplanung in Verbindung mit der 64 beschrieben.
Ein normales Maximalwert-Projektionsbild wird so erzeugt, wie es nachstehend beschrieben ist. Voxel-Daten (deren Tiefe mit der gleichen Anzahl von Pixelwerten wie derjenigen eines Schnittbilds bestimmt wird) werden unter Verwendung einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Schnittbilder (planare Bilder) wie z. B. CT-Bilder erzeugt (vgl. die 63A und 63B). Die Voxel-Daten werden dann zur Analyse von Pixelwerten verarbeitet, die in einer Matrix auf jeweiligen Linien eingestellt sind, die parallelen Röntgenstrahlen entsprechen, die in einer gewünschten Richtung eingestrahlt werden (vgl. 63C). Maximale Pixelwerte, die entlang der jeweiligen Linien detektiert werden, werden berechnet und die Pixel mit den Maximalwerten werden als fluoroskopisches Bild auf eine Ebene projiziert angezeigt (vgl. 63D). Das angezeigte Bild ist ein Maximalwert-Projektionsbild. Es kann eine beliebige fluoroskopische Richtung bezeichnet werden. Bei der Mehrzahl aufeinanderfolgender Schnittbilder kann es sich nicht nur um CT-Bilder handeln, sondern auch um MR-Tomographiebilder oder NMR-Tomographiebilder (axialer, koronaler, sagittaler oder schräger Ebenen). Wenn lediglich Trajektorien fluoroskopischen Röntgenstrahlen in einem tomographischen Bild identifiziert werden können, dann kann die Erzeugung von Voxel-Daten aus dem vorstehenden Verfahren ausgeschlossen werden.
Das Verfahren zur Erzeugung von Maximalwert-Projektionsdaten für die Strahlungstherapieplanung ist mit dem vorstehend genannten Verfahren bis zu dem Schritt der Erzeugung der Voxel-Daten identisch. Zur Strahlungstherapieplanung wird dann, wenn die Voxel-Daten erzeugt werden, wie es in 64 gezeigt ist, eine Mehrzahl von fluoroskopischen Röntgenstrahlen bestimmt, die sich wie eine Pyramide von der Strahlungsquelle S (ein Punkt) zu einem Volumen ausbreiten, das durch die Voxel-Daten dargestellt wird. Pixelmaximalwerte auf jeweiligen Linien, die den fluoroskopischen Röntgenstrahlen entsprechen, werden für eine Ebene M gesammelt und die Pixel mit den Maximalwerten werden als planares Maximalwert-Projektionsbild angezeigt. Dieses Erzeugungsverfahren wird z. B. durch Ändern des Winkels der Strahlungsquelle S und des Winkels der Ebene M durchgeführt, die der Strahlungsquelle S gegenüberliegt, wie es in 65 gezeigt ist, wodurch Maximalwert-Projektionsbilder erzeugt werden können, die mit fluoroskopischen Bildern vergleichbar sind, die bei verschiedenen Winkeln projiziert werden.
Maximalwert-Projektionsbilder zur Strahlungstherapieplanung werden so erzeugt, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Positionsbeziehungen von Maximalwert-Projektionsbildern, die zur Therapieplanung praktisch verwendet werden, sowie Pixelgrößen von Pixeln, die sich in Maximalwert-Projektionsbildern befinden, werden in Verbindung mit 66 beschrieben. In 66 gibt der Punkt S die Position einer Strahlungsquelle an. Der Punkt A gibt ein Isozentrum an. Der Abstand L1 gibt einen Abstand der Strahlungsquelle S vom Isozentrum an. Die Punkte A und S und der Abstand L1 haben feststehende oder variable Werte, die einer Strahlungstherapieplanungsvorrichtung inhärent sind. M1 bezeichnet eine Position einer Schattenplatte. M2 bezeichnet die Position des Oberteils eines Volumens, das durch Voxel-Daten bezeichnet wird, oder eine Position einer Körperoberfläche. M3 bezeichnet eine Position des Unterteils des Volumens oder die Position einer Patientenliege. M4 und M5 bezeichnen Positionen von Röntgenstrahl-Filmkassetten in einer Röntgenstrahlvorrichtung. Der Öffnungswinkel eines Strahlfächers, der durch eine Strahlung gebildet wird, die von dem Punkt S ausstrahlt, variiert zwischen einem Winkel θ2, der mit der größten Voxel-Größe zusammenhängt, und einem Winkel θ1, der mit der Größe eines Voxels zusammenhängt, das mit einem durch die Strahlung übertragenen Volumen vergleichbar ist.
Zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds (für jede der Positionen M1 bis M5) werden Voxel-Daten zur Erzeugung verarbeitet, die mit fluoroskopischen Bildern vergleichbar sind, die von dem Punkt S (Quelle) projiziert werden, der um einen Abstand L1 von dem Isozentrum A in einem durch die Voxel-Daten repräsentierten Volumen getrennt ist.
Eine Pixelgröße, die zur Erzeugung oder zum Anzeigen eines Maximalwert-Projektionsbilds eingestellt wird (abhängig vom Abstand von dem Punkt S, der zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds eingestellt worden ist), ist in jedem der Maximalwert-Projektionsbilder angegeben, die als Bilder erzeugt worden sind, die auf Ebenen an den Positionen M1 bis M5 in der 66 projiziert worden sind. Welche der Ebenen ausgewählt wird, hängt von der Therapieplanungstechnik ab.
Die 67 bis 69 zeigen ein erstes bis viertes praktisches Beispiel einer Einrichtung zur Erzeugung von Maximalwert-Projektionsbildern in der sechsten Ausführungsform. Der in 4 gezeigten Pultkonfiguration werden die in den Zeichnungen gezeigten Hochgeschwindigkeitsprozessoren neu hinzugefügt. Eine Eingabeeinheit und eine Bildanzeigeeinheit entsprechen der Eingabeeinheit 48 bzw. der Anzeigeeinheit 47 (zur besseren Beschreibung werden unterschiedliche Bezugszeichen verwendet).
Eine Einrichtung des in 67 gezeigten ersten praktischen Beispiels umfasst einen Hochgeschwindigkeitsprozessor 120, der ein Maximalwert-Projektionsbild in einer beliebigen fluoroskopischen Winkelrichtung erzeugen kann, wie es in 64 gezeigt ist. Der Hochgeschwindigkeitsprozessor 120 empfängt Definitionsdaten DF (die Werte von L1, θ1 oder θ2 und M1 bis M5 in 66) und Schnittbilder SL. Der Prozessor 120 führt eine Verarbeitung durch, wie es in den 64 und 66 veranschaulicht ist, so dass ein Maximalwert-Projektionsbild erzeugt wird. Das Projektionsbild IM wird einer Bildanzeigeeinheit 120 zugeführt und dann angezeigt. Daten, die zur Drehung des Maximalwert-Projektionsbilds erforderlich sind, werden dem Prozessor 120 gegebenenfalls unter Verwendung einer Eingabeeinheit 122 (Tastatur, Maus oder Trackball) zugeführt. Das Maximalwert-Projektionsbild wird dann gemäß den Daten rekonstruiert. Ein Strahlungsfeld wird unter Verwendung der Eingabeeinheit 122 über dem angezeigten Maximalwert-Projektionsbild umrissen.
Eine Einrichtung des in 68 gezeigen praktischen Beispiels umfasst nicht nur den Hochgeschwindigkeitsprozessor 120, sondern auch einen weiteren Hochgeschwindigkeitsprozessor 123.
Der Hochgeschwindigkeitsprozessor 123 ist so gestaltet, dass er verschiedene Arten von Bildverarbeitungen mit einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Schnittbilder durchführen kann, die zur Erzeugung von Voxel-Daten verwendet werden. Eine Art von Bildverarbeitung (1) ist derart, dass die mit einem verabreichten Kontrastmittel erzeugten Schnittbilder und Schnittbilder, die ohne Kontrastmittel erzeugt worden sind, zur Erzeugung von Subtraktionsbildern verwendet werden, und die Subtraktionsbilder zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds verwendet werden. Diese Bildverarbeitung stellt ein Bild bereit, das nur einen Bereich in verstärkter Weise liefert, an den ein Kontrastmittel verabreicht worden ist. Eine weitere Bildverarbeitung (2) ist derart, dass Bilder, die von der Verarbeitung (1) resultieren, zu negativen Bildern invertiert werden, und dass die negativen Bilder zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds verwendet werden. Diese Bildverarbeitung stellt ein Bild bereit, das einen Bereich in verstärkter Weise liefert, an den ein Kontrastmittel nicht verabreicht worden ist. Eine weitere Bildverarbeitung (3) ist derart, dass ein Schnittbild, von dem ein spezifizierter Bereich Pixelwerten zugewiesen wird, die eine hohe Luminanz darstellen und die häufig in einer Handanzeige verwendet werden, zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds verwendet wird. Diese Bildverarbeitung stellt ein Bild bereit, das einen Bereich in verstärkter Weise liefert, der mit dem spezifizierten Bereich vergleichbar ist. Eine weitere Bildverarbeitung (4) ist derart, dass Bilder, die einen spezifischen Bereich in Schnittbildern liefern, zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds verwendet werden. Diese Bildverarbeitung stellt ein Bild bereit, das die spezifizierten Bereiche allein liefert. Folglich können sehr gut unterscheidbare Bilder bereitgestellt werden, die durch eine ebene Röntgenbestrahlung nicht erhalten werden können.
Zur Ausführung der vorstehend genannten Bildverarbeitung wird ein Befehl, der die gewünschte Art der Bildverarbeitung (Vorverarbeitung), die aus den vorstehend genannten Arten (1) bis (4) ausgewählt ist, eine Verarbeitungsrichtung und andere Daten bezeichnet, bei der Eingabeeinheit 122 eingegeben und an den Hochgeschwindigkeitsprozessor 123 geschickt. Der Prozessor 123 führt dann die bezeichnete Bildverarbeitung (Subtraktionsbilderzeugung, inverse Bilderzeugung, Bilderzeugung mit hoher Luminanz oder Bilderzeugung mit spezifiziertem Bereich) für ursprüngliche Schnittbilder SL durch. Die resultierenden Schnittbilder SL" werden dann zu dem Hochgeschwindigkeitsprozessor 120 geschickt. Der Prozessor 120 erzeugt ein Maximalwert-Projektionsbild IM gemäß der in den 64 und 66 veranschaulichten Verarbeitung, wie sie vorstehend erwähnt worden ist, und zeigt dieses an. Die Eingabeeinheit 122 wird zum Umreissen eines Strahlungsfelds in dem Maximalwert-Projektionsbild IM und zum Drehen des Maximalwert-Projektionsbilds in Bestrahlungsrichtungen eingesetzt, die in einer strahlentherapeutischen Bestrahlungstechnik verwendet werden (Drehbestrahlung oder Konformationsbestrahlung). Ein Strahlungsfeld wird dann für jede der Bestrahlungsrichtungen definiert.
Die Hochgeschwindigkeitsprozessoren 123 und 120 in den vorderen und hinteren Stufen können in dem gleichen Prozessor konfiguriert werden.
In einer in der 69 gezeigten Einrichtung werden Therapieplandaten DT und Schnittbilder SL oder SL', die gemäß dem in Verbindung mit den 67 oder 68 beschriebenen Verfahren erzeugt werden, dem Hochgeschwindigkeitsprozessor 120 zugeführt. Der Hochgeschwindigkeitsprozessor 120 verwendet die Schnittbilder SL oder SL" zur Erzeugung eines Maximalwert-Projektionsbilds IM". Die Therapieplandaten und das Maximalwert-Projektionsbild IM" werden zur Anzeige eines fluoroskopischen Bilds, das den lateralen Teil eines Strahlungsfelds liefert, in der Anzeigeeinheit 121 verwendet. Bezüglich des Begriffs „lateral" in dem lateralen Teil wird die Richtung, die in Verbindung mit den 67 und 68 beschrieben ist, als Längsrichtung betrachtet. Eine Trajektorie k der Strahlung, die durch das Strahlungsfeld verläuft, wird in das Maximalwert-Projektionsbild IM" eingezeichnet. Die Trajektorie k wird in dem Maximalwert-Projektionsbild IM" identifiziert. Wenn normale Gewebe gegenüber Strahlung ausgesetzt sein könnten, wird die Trajektorie k in dem Maximalwert-Projektionsbild IM korrigiert. Die 70 und 71 zeigen Beispiele von Bildschirmanzeigen, die gleichzeitig eine Identifizierung und Einstellung (Korrektur) auf der Bildanzeigeeinheit 121 ermöglichen. In den 70 und 71 bezeichnet DT Therapieplandaten (beispielsweise eine Strahlungsfeldnummer, eine Pixelgröße für jedes Bild und Koordinaten und einen Winkel, bei dem jedes Bild angezeigt wird). RF bezeichnet ein Strahlungsfeld.
Wie es vorstehend erwähnt worden ist, kann in der sechsten Ausführungsform ein Maximalwert-Projektionsbild gedreht werden. Dies bedeutet, dass ein Bild in einer beliebigen Richtung erzeugt werden kann. Unter Verwendung eines Maximalwert-Projektionsbilds kann ein Strahlungsfeld zum Drehen oder zur Konformationsbestrahlung definiert und identifiziert werden. Selbst wenn einige Organe nicht der Strahlung ausgesetzt werden dürfen, muss eine Bestrahlungsrichtung nicht in jedem axialen Bild eingestellt werden, sondern es sollte lediglich in einem Maximalwert-Projektionsbild in der gleichen Weise wie in einem Abtastbild (Röntgenstrahlbild) eingestellt werden. Die CT-Abtastung einer Läsion sollte daher nur einmal durchgeführt werden. Dies führt zu einem vermindertem Aussetzen gegenüber Röntgenstrahlung und vermeidet das Erfordernis der Einstellung einer Bestrahlungsrichtung in jedem axialen Bild. Die Belastung eines Bedieners verringert sich daher. Andere Vorteile bestehen darin, dass ein Plan dreidimensional überprüft werden kann, dass eine Bestrahlungsplanung (Drehung oder Konformation) vereinfacht werden kann und dass Ansichten bereitgestellt werden können, die in einem Abtastbild oder Röntgenstrahlbild nicht verfügbar sind.
Siebte Ausführungsform
Ein Strahlungstherapiesystem gemäß der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform, das eine Strahlungstherapieplanungseinrichtung umfasst, wird in Verbindung mit den 72 bis 77 beschrieben.
Der Betrieb der siebten Ausführungsform wird in Verbindung mit den 72 bis 76 beschrieben.
Die Hauptsteuereinheit 40 in dem CT-System 1 führt eine Therapieplanung gemäß dem in 72 gezeigten Verfahren durch. Als erstes gibt die Hauptsteuereinheit 40 bei dem Schritt 60 in 72 den Befehl aus, ein Abtastbild des Subjekts P zu erzeugen. Das Abtastbild wird auf der Anzeigeeinheit 47 angezeigt, wie es in. 73 gezeigt ist. Ein Strahlungsfeld RF, das eine Läsion abdeckt, wird in dem Abtastbild unter Verwendung eines ROI definiert, der an der Eingabeeinheit 48 manipuliert wird. Entsprechend wird ein Isozentrum I/C spezifiziert, das einem Drehzentrum für die Strahlungstherapie entspricht (zu diesem Zeitpunkt werden zusätzlich axiale Bilder verwendet, wenn eine Tiefe spezifiziert werden muss). Die 74 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehungen einer Strahlungsquelle S zu dem Strahlungsfeld RF und dem Isozentrum I/C zeigt.
Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 61 weitergeführt. Die Abtastplanung wird vorwiegend bezüglich des Isozentrums I/C durchgeführt. Insbesondere wird ein Strahlungsweg To zur Verbindung der Strahlungsquelle S und des Isozentrums I/C definiert und ein Abtastzentrum Sc für den Strahlungsweg wird spezifiziert, wie es in 75 gezeigt ist. Eine Achse Q wird so definiert, dass sie durch das Abtastzentrum Sc verläuft und zu dem Strahlungsweg To orthogonal ist. Die Werte FOV und SCN, die einen FoV-Bereich (Betrachtungsfeld) definieren, dessen Bilder rekonstruiert werden sollen, werden bei der Eingabeeinheit 48 eingegeben. Wenn eine Koodinatenachse und ein abzutastender Bereich so bestimmt worden sind, dann wird eine spezielle Abtastplaninformation aufgenommen. Als erstes wird eine Abtastplanung (zum helikalen Abtasten wird nur eine Rekonstruktionsposition geplant) durchgeführt, so dass ein Rekonstruktionszentrum Rc entlang des Strahlungswegs To mit dem Isozentrum I/C konsistent ist. Zur Visualisierung von Bereichen, die von dem Isozentrum I/C in einer Körperachsenrichtung (z-Achsenrichtung) weg liegen, wird die Abtastplanung so durchgeführt, dass das Gestell in Übereinstimmung mit den Strahlungswegen Tn, usw., und Tn + m geschwenkt wird, die zu den Bereichen führen. Unter der Annahme, dass eine gerade Linie SB einen zu betrachtenden Bereich B und die Strahlungsquelle S verbindet, wie es in 76 gezeigt ist, wird die Position eines Liegenoberteils als Schnitt Z_B der Linie SB mit der z-Achse definiert. Ein Winkel Θ in 76 wird als Schwenkwinkel betrachtet.
Folglich werden Steuerdaten zur Verwendung bei der Steuerung des Gestells 11 und des Liegenoberteils 12a berechnet.
Wenn die Abtastplanung so vervollständigt worden ist, dann wird die Steuerung zu dem Schritt 63 weitergeführt. Die Patientenliegensteuereinheit 41 und die Gestellsteuereinheit 42 werden gemäß Plandaten angetrieben, so dass eine Abtastung und eine Bildrekonstruktion durchgeführt werden. Bei dem Schritt 64 wird auf der Basis der resultierenden rekonstruierten Bilder eine Strahlungstherapieplanung durchgeführt, eine Bestrahlungstechnik wird bestimmt, ein Strahlungsfeld wird fein eingestellt und Strahlfächerlinien werden identifiziert. Die Plandaten werden zur Behandlung verwendet, die mittels der Strahlungstherapievorrichtung 2 erreicht wird.
Bezüglich der Abtastung kann nur ein interessierender Bereich wie z. B. eine Kante eines Strahlungsfelds oder ein kritisches Organ abgetastet werden, oder das Abtasten kann äquidistant durchgeführt werden. Für eine äquidistante Abtastung kann die Abtastplanung unter Berücksichtigung der Dicke jedes Blatts 56 (z. B. 1 cm auf einer Körperoberfläche) des Mehrblatt-Kollimators 55 erreicht werden, wie es in 77 gezeigt ist. Insbesondere werden zum Abtasten eines Bereichs, der das Isozentrum I/C enthält, das Isozentrum I/C, das Zentrum eines Blatts und ein Rekonstruktionszentrum, miteinander ausgerichtet. Darüber hinaus wird die Schnittdicke auf den gleichen Wert wie die Blattdicke eingestellt (oder die Schnittdicke kann ein integrales Mehrfaches der Blattdicke sein}.
Zur Einstrahlung einer Strahlung auf ein Subjekt durch den lateralen Bereich des Subjekts werden die Abtastplanung und das Abtasten so durchgeführt, dass das Gestell oder die Patientenliege geschwenkt werden.
Wie es vorstehend erwähnt worden ist, kann das Abtasten unter Berücksichtigung eines Isozentrums und eines Bestrahlungswinkels durchgeführt werden. In den resultierenden Bildern ist daher eine Schnittposition (eine Schnittdicke} mit einem Isozentrum und einer Blattposition (eine Blattdicke) eines Mehrblatt-Kollimators konsistent. Folglich können Bilder, die eine Position und einen Winkel eines Isozentrums tiefem, die bei der tatsächlichen Therapieplanung hilfreich sind, schnell erzeugt werden. Die Therapieplanung kann daher genauer erreicht werden.
Achte Ausführungsform
Die achte erfindungsgemäße Ausführungsform wird in Verbindung mit den 78 und 79 beschrieben. Die Hardwarekonfiguration dieser Ausführungsform ist mit der Hardwarekonfiguration der ersten Ausführungsform identisch, deren Beschreibung deshalb weggelassen wird.
In der achten Ausführungsform werden ein helikales Abtasten und eine Bildrekonstruktion unter Berücksichtigung eines Isozentrums I/C durchgeführt. Die Hauptsteuereinheit 40 in dem Pult 13 hat eine Berechnung durchgeführt, die graphisch in 78 gezeigt ist.
Insbesondere wird ein Abtastbild auf die gleiche Weise erzeugt, wie es in der siebten Ausführungsform beschrieben worden ist. Nachdem ein Isozentrum I/C und ein Strahlungsfeld RF eingestellt worden sind, wird die Abtastplanung fortgesetzt (vgl. das Verfahren der Schritte 60 bis 62 in 72). Die Abtastplanung wird so durchgeführt, dass ein Bild, dessen Rekonstruktionszentrum mit dem Isozentrum I/C konsistent ist, erzeugt wird. Darüber hinaus wird ein FoV-Bereich bestimmt. Durch Bestimmen des FoV-Bereichs, wie es in 78 gezeigt ist, werden beide Grenzen der Abtastung definiert. Die Linien SA und SB, welche die Punkte A und B verbinden, die einen Bereich in der Körperachsenrichtung (z-Achsenrichtung) des Strahlungsfelds RF mit der Strahlungsquelle S definieren, können gezeichnet werden. Die Schnittpunkte der Linien SA und SB mit der Untergrenze des FoV-Bereichs werden als Punkte C und D betrachtet. Ein Bereich zwischen den Punkten C und D wird als Rekonstruktionsbereich betrachtet.
Auf der Basis der Rekonstruktionsparameter, die wie vorstehend erläutert berechnet worden sind, wird eine helikale Abtastung durchgeführt. Die resultierenden Projektionsdaten werden rekonstruiert und eine Therapieplanung wird durchgeführt.
Folglich wird ein Teil der Projektionsdaten, die einem Bestrahlungsbereich entsprechen, rekonstruiert, wobei das Rekonstruktionszentrum mit dem Isozentrum konsistent ist.
Wie es vorstehend erwähnt worden ist, ermöglicht diese Ausführungsform eine genauere Therapieplanung ähnlich wie in der siebten Ausführungsform, da die Bildrekonstruktion mit einem Isozentrum als Rekonstruktionszentrum im Verlauf der Therapieplanung durchgeführt wird.
Neunte Ausführungsform
Die neunte erfindungsgemäße Ausführungsform wird in Verbindung mit den 80 bis 84 beschrieben. Die Hardwarekonfiguration in dieser Ausführungsform ist mit der Hardwarekonfiguration der siebten Ausführungsform identisch.
Die neunte Ausführungsform ist in einem Fall bevorzugt, bei dem Voxel-Daten, die durch ein helikales Abtasten oder dergleichen erzeugt worden sind, zur Verfügung stehen. Ein Volumen, das durch ein Paar von Blättern 56 des Mehrblatt-Kollimators 55 einer Strahlung ausgesetzt ist, wird durch Ausführen einer Mehrebenen-Rekonstruktion (MPR) geliefert. Es wird auch eine Öffnung eingezeichnet, bei der es sich um eine Zwischenblattöffnung handelt und die durch das Paar von Blättern bereitgestellt wird.
Zur Erzeugung eines Volumens, das einem Paar von Blättern zugeordnet ist, durch MPR führt die Hauptsteuereinheit 40 die in 80 gezeigte Sequenz durch. Insbesondere wird bei dem Schritt 70 eine Ebene A so definiert, dass sie eine Mittellinie CL enthält, die durch ein Paar von Blättern 56a und 56b, die an der Eingabeeinheit 48 (z. B. ein Trackball) ausgewählt worden sind, und die Strahlungsquelle S hindurchtritt, wie es in 81 gezeigt ist. Bei dem Schritt 71 wird ein Volumen RV, das der Strahlung durch das Paar von Blättern 56a und 56b ausgesetzt ist, wie es in 82 gezeigt ist, auf der Basis der Umgebungsdaten berechnet. 83 zeigt eine Matrix von Volumina, die einer Mehrzahl von Blätterpaaren zugeordnet sind. Die Steuerung wird dann zu dem Schritt 72 weitergeführt. Pixelwerte, die in den Voxel-Daten vorliegen, die das Volumen RV repräsentieren, werden dann aufaddiert und als Projektionsdaten betreffend die Ebene A verwendet. Bei dem Schritt 73 werden die Projektionsdaten, welche die Ebene A betreffen (MPR-Bild I_MPR), wie es in 84 gezeigt ist, zusammen mit Strahlfächerlinien, die einen Bestrahlungsbereich (d. h. eine Zwischenblattöffnung) LN definieren, und den entsprechenden Blattnummern a und b angezeigt.
Wenn das MPR-Bild I_MPR angezeigt wird, dann wird auf der Basis einer Betriebsinformation bestimmt, die mittels einer als Eingabeeinheit dienenden Zeigervorrichtung (z. B. einer Maus oder einem Leuchtstift) bereitgestellt wird, ob die Zwischenblattöffnung akzeptabel ist. Wenn ein Befehl zur Zwischenblattöffnungseinstellung ausgegeben wird, dann wird die Zwischenblattöffnung (Strahlfächerlinien LN) schnell gemäß der Betriebsinformation eingestellt. Die vorstehend genannte Anzeige und Einstellung werden für jedes Paar von Blättern durchgeführt (vgl. 83).
Als Ergebnis kann ein Bild, das ein Volumen liefert, welches einer Strahlung durch ein Paar von Blättern eines Mehrblatt-Kollimators ausgesetzt ist, schnell bestimmt werden. Darüber hinaus kann eine Zwischenblattöffnung schnell eingestellt werden. Dies trägt zu einer genauen und schnellen Therapieplanung bei.
Gemäß der bisherigen Beschreibung wird erfindungsgemäß zur Erzeugung von Bildern, die in der Therapieplanung verwendet werden, eine Abtastplanung unter Berücksichtigung eines Isozentrums und eines Rekonstruktionszentrums ausgeführt und anschließend wird eine Röntgenstrahlabtastung durchgeführt. Alternativ wird das Abtasten so durchgeführt, dass ein CT-Bild erzeugt wird, das ein Isozentrum liefert, dass das Isozentrum und das Rekonstruktionszentrum miteinander konsistent sind und dass ein Gestell so geschwenkt wird, dass es die gleichen Winkel wie die Strahlungswege aufweist, um Bereiche zu visualisieren, die von dem Isozentrum entfernt liegen. Dies führt zu einer genaueren Strahlungstherapieplanung.
Aus Gründen der Vollständigkeit sollte erwähnt werden, dass die vorstehend gezeigten Beispiele der Ausführungsformen nicht beschränkend aufzufassen sind. Dem Fachmann ist klar, dass es möglich ist, die verschiedenen Konstruktionsdetails zu kombinieren oder diese durch Maßnahmen zu ergänzen oder zu modifizieren, die im Stand der Technik bekannt sind, ohne vom Schutzbereich abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Strahlungstherapiesystem, das ein Strahlungstherapieplanungscomputertomographiesystem (1) zum Planen der Strahlungstherapie eines Subjektes durch Erzeugen von Strahlungstherapieplandaten und eine Strahlungstherapievorrichtung (2) zum Ausführen der Strahlungstherapie auf der Basis der Strahlungstherapieplandaten aufweist, mit dem Strahlungstherapieplanungscomputertomographiesystem als ein System, das ein einzelnes Gestell (11) mit einer Röntgenstrahlröhre (20) und einem Röntgenstrahldetektor (21) und einer Diagnoseöffnung (OP) durch dieses, eine einzelne Liege (12), auf die das Subjekt (P) zu legen ist, die zurückziehbar in die Diagnoseöffnung (OP) des Gestells (11) einsetzbar ist, ein Röntgenstrahlabtastmittel (20,21, 22) zum Erfassen von Bilddaten, die Computertomographiebilddaten eines Diagnoseabschnittes des Subjektes, das auf der Liege liegt, enthalten, unter Verwendung der Röntgenstrahlröhre (20) und des Röntgenstrahldetektors (21), ein Strahlungstherapieplanungsmittel zum Anzeigen eines Bildes, das auf den Bilddaten basiert, und zum Verwenden des Bildes, das durch einen Bediener beobachtet wird, in einer interaktiven Weise, das die Erzeugung der Strahlungstherapieplandaten, die dreidimensionale Positionsdaten eines Isozentrums des Subjektes in den Bilddaten enthalten, ermöglicht, und einem Zeigermittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeigermittel einen Lichtprojektor (27a, 27b, 27c) aufweist, der bewegbar an dem Gestell (11) montiert ist, zum Projizieren einer Lichtmarkierung auf ein Subjekt, das auf der Liege (12) liegt, bei dem das Strahlungstherapieplanungscomputertomographiesystem angepasst ist zum automatischen Steuern der Positionen sowohl des Projektors als auch der Liege entsprechend den dreidimensionalen Positionsdaten des Isozentrums zum Ermöglichen dessen, dass eine Zeichnung der Lichtmarkierung auf dem Subjekt konsistent mit dem Isozentrum ist.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 1, bei dem die Strahlungstherapieplandaten Konturdaten eines Strahlungsfeldes enthalten, das Strahlungen, die von einer virtuellen Strahlungsquelle, an der eine tatsächliche Strahlungsquelle in der Strahlungstherapievorrichtung plaziert ist, abgestrahlt werden, auf den Diagnoseabschnitt begrenzt, und die Strahlungstherapievorrichtung einen Kollimator (55) vom Mehrblatttyp, der ein Paar von Blattgruppen (56A, 56B) aufweist, wobei jede Gruppe aus einer Mehrzahl von Blättern besteht, und wobei das Paar von Blattgruppen einander gegenüberliegend in dem Weg der Strahlungen angeordnet ist und jedes Blatt der Blattgruppen in Richtung auf die Strahlungen und weg von den Strahlungen unabhängig voneinander entsprechend den Konturdaten des Strahlungsfeldes bewegbar ist, aufweist.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 2, bei dem das Strahlungstherapiestrahlungsmittel weiter ein Mittel zum Erfassen von schräger Winkelinformation, die zum schrägen Strahlen der Strahlungen auf das Subjekt bei der Strahlungstherapie, die durch die Strahlungstherapievorrichtung (2) ausgeführt wird, benötigt wird, wobei die schrägen Winkeldaten in den Strahlungstherapieplandaten enthalten sind, und ein Mittel zum Übertragen der Strahlungstherapieplandaten an die Strahlungstherapievorrichtung aufweist, bei der die Strahlungstherapievorrichtung eine weitere Behandlungsliege, auf der das Subjekt für die Strahlungstherapie liegt, und ein Mittel zum automatischen Steuern eines Schwenkwinkels der Behandlungsliege für eine schräge Strahlung der Bestrahlungen auf das Subjekt auf der Basis der schrägen Winkelinformation aufweist.
Strahlungstherapiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Lichtprojektor aus drei Lichtprojektoren besteht, die jeweils unterschiedlich hinsichtlich einer Montageposition und einer Lichtprojektionsrichtung an dem Gestell montiert sind und jeweils unterschiedlich die Lichtmarkierung auf das Subjekt projizieren.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 4, bei dem jeder der drei Lichtprojektoren ein bewegbares Lichtprojektionsende aufweist, bei dem das Strahlungstherapieplanungscomputertomographiesystem ein Mittel zum Steuern nicht nur der Position der Lichtprojektionsenden der Lichtprojektoren, sondern auch einer Position der Liege entsprechend der dreidimensionalen Positionsdaten des Isozentrums aufweist.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 4 oder 5, bei dem jeder der Lichtprojektoren aus einem Projektor, der einen Laserstrahl als das Licht verwendet, zusammengesetzt ist.
Strahlungstherapiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Strahlungstherapieplanungsmittel weiter ein Mittel zum Erhalten, zusätzlich zu den Computertomographiebilddaten, die ein dreidimensionales Bild bilden, von Daten eines Seitenansichtsabtastbildes des Diagnoseabschnittes des Subjektes, ein Mittel zu Anzeigen eines Seitenansichtsabtastbildes auf der Basis der Seitenansichtsabtastbilddaten, ein Mittel zum Bezeichnen einer Schnittposition entlang einer gegebenen Achse des Subjektes auf dem angezeigten Abtastbild, ein Mittel zum Einstellen einer Position einer virtuellen Strahlungsquelle in dem Abtastbild, wobei die virtuelle Strahlungsquelle virtuell Fächerlinien von Strahlungen in Richtung des Subjektes ausstrahlt, ein Mittel zum Berechnen von Daten eines Projektionsbildes, das auf einen Querschnitt innerhalb des Subjektes projiziert wird, unter Verwendung der dreidimensionalen Bilddaten, wobei der Querschnitt entsprechend sowohl der Schnittposition als auch der Position der virtuellen Strahlungsquelle bestimmt wird, ein Mittel zum Bestimmen der Strahlfächerlinien der Strahlungen, die von der Strahlungsquelle ausgestrahlt werden, und ein Mittel zum Anzeigen des Projektionsbildes zusammen mit den Strahlfächerlinien aufweist.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 7, bei dem das Berechungsmittel die Projektionsdaten mit einer multiplanaren Rekonstruktionstechnik, die auf die dreidimensionalen Bilddaten angewandt wird, berechnet.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Querschnitt dazu gestaltet ist, sowohl die virtuelle Strahlungsquelle als auch die Schnittposition zu enthalten.
Strahlungstherapiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Röntgenstrahlabtastmittel ausgebildet ist zum Erfassen, als die Bilddaten, von sowohl Daten eines Transmissionsbildes als auch von Daten einer Mehrzahl von Computertomographiebildern des Diagnoseabschnittes des Subjektes entlang einer gegebenen Achse desselben, und das Strahlungstherapiestrahlungsmittel weiter ein erstes Mittel zum Anzeigen eines Transmissionsbildes auf der Basis der Transmissionsbilddaten, ein erstes Mittel zum Bezeichnen einer Kontur eines Strahlungsfeldes auf dem Transmissionsbild, ein zweites Mittel zum Anzeigen eines vorbestimmten Winkelbildes auf den Daten aus der Mehrzahl der Computertomographiebilder, ein zweites Mittel zum Bezeichnen von Positionen von Strahlfächerlinien von Strahlungen, die von einer virtuellen Strahlungsquelle abgestrahlt werden, entsprechend der Kontur des Bestrahlungsfeldes, und ein drittes Mittel zum Anzeigen nicht nur des Transmissionsbildes, auf dem das Strahlungsfeld überlagert ist, sondern auch des vorbestimmten Winkelbildes, auf dem die Strahlfächerlinien überlagert sind, aufweist.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 10, bei dem das dritten Anzeigemittel ausgebildet ist zum Anzeigen des Transmissionsbildes, das in das vorbestimmte Winkelbild eingesetzt ist.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 11, bei dem das Strahlungstherapieplanungsmittel weiter ein Mittel zum Ändern der Positionen der Strahlfächerlinien auf dem angezeigten vorbestimmten Winkelbild, ein Mittel zum Berechnen von geänderten Daten der Kontur des Strahlungsfeldes als Reaktion auf die Änderung der Positionen der Strahlfächerlinien, und ein Mittel zum Korrigieren, in Position, der Kontur des Strahlungsfeldes auf dem angezeigten Transmissionsbild auf der Basis der berechneten geänderten Daten, aufweist.
Strahlungstherapiesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem das Transmissionsbild ein Draufsicht-Abtastbild des Subjektes ist.
Strahlungstherapiesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem das Transmissionsbild aus einem Draufsicht- und einem Seitenansicht-Abtastbild des Subjekts besteht.
Strahlungstherapiesystem nach Anspruch 14, bei dem das Strahlungstherapiestrahlungsmittel weiter ein drittes Mittel zum Bezeichnen, in dem Draufsicht-Abtastbild, das als das Transmissionsbild angepasst ist, der Strahlfächerlinien entsprechend der Kontur des Strahlungsfeldes, aufweist, bei dem das dritte Anzeigemittel ausgebildet ist zum Anzeigen von nicht nur dem Draufsicht- und dem Seitenansicht-Abtastbild, wobei auf beiden das Strahlungsfeld überlagert ist, sondern auch des vorbestimmten Winkelbildes, auf dem die Strahlfächerlinien überlagert sind.