用于测定目标在用于放射治疗的放射室中的位置的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测定目标在用于放射治疗的放射室中的位置的系统和相应的方法。在这种类型的放射室中对病人进行放射治疗用以治疗癌症。在此借助放射设备以电离辐射照射肿瘤。患者的正确定位具有决定性作用，使得电离辐射完美地击中肿瘤。在与放射室分隔开的CT室中借助CT影像对需照射的区域进行定位并且在患者躯体上设置标记，然后在放射室中借助所述标记对患者进行定位。为此在放射室中设置有所谓的空间激光器。空间激光器是在放射室中固定地设置在房顶或墙壁上的激光投影仪，这些激光投影仪生成一个或两个光束扇面。通常安装有至少三个这种类型的空间激光器，所述空间激光器指向放射设备的等中心点。借助设置在患者躯体上的标记并且借助空间激光器通过适当地出来用于照射的患者台来将患者定向。在此特别是使设置在患者躯体上的标记与指向放射设备的等中心点的激光器十字线重合。在当今技术背景中为了定位的目的，相应投射的激光线中只有小区域被使用在激光器十字线的周围。由于光学扇面的加宽除了患者在放射室中的其它目标通常也被激光投影仪照亮。
【背景技术】
[0002]从DE 103 42 202 Al已知一种用于在照射时监控患者位置的装置，在所述装置中，两个或更多个距离测量仪分别测量与患者皮肤上的各点的距离。一分析处理装置从至少两个距离值中确定，患者的位置相对初始位置是否已经变化。可以使用所谓的偏轴-三角测量法来测量距离。但是在此只对患者皮肤上为数不多的几个点进行检测，因而不能令人满意地对患者躯体的位置进行准确且全面的监控。此外已知的装置结构繁复，这是因为必须将测距仪额外地安置在放射室中。另外从DE 297 24 767 Ul已知一种用于检测位于放射室中的目标的位置的装置。在此应防止医疗设备、例如射线发射器的组件与位于房间中的其它目标发生碰撞。可以使用3D三角测量技术。这种已知的装置的结构也繁复，这是因为必须将用于测量的激光发射器和摄影机附加地安置在放射室中。
[0003]开头所述的患者定位过程基于相应使用者的主管判断。无可争议的事实是:在患者皮肤上标记的用于对患者进行定位的点对于当今现代的放射治疗不再满足精度要求，在当今现代的放射治疗中，每个单次照射具用高的剂量并且在场梯度高的情况下具有小的照射场。现在新的成像方法像CB-CT，超声波或MRT吸收到放射室中并且集成在其中。在当今的放射治疗中不再能不考虑包括刚性(RIR)或弹性(可变形的DIR)算法的多模式图像记录法。尽管如此，在当今的放射治疗中利用激光线尽可能准确地对患者进行初始定位也是必不可少的。图像定位算法使用专门的优化方法，以便将在照射之前完成的3D影像与3D-CT参考位置进行比较。如果由于错误的患者定位使得患者初始位置未足够地接近参考位置，那么优化方法会提供错误的结果。由此可能导致产生错误的定位数据(移动矢量)并且进而导致不按计划地照射患者。
[0004]在每个单次照射之前拍摄CB-CT影像都是耗时的并且每次拍摄都会造成患者的健康器官的射线负荷的提高，这会导致以后的放射引发的癌症。在治疗儿童和青少年患者时这应予以特别注意。
[0005]因此存在另一个继续增长的需求，能够以最高的精度且没有额外的辐射负荷地进行用于照射的且在照射期间的患者定位。此外在上述的具有高的剂量功效、陡峭的场梯度和段的治疗时间的先进的放射设备中，对用于照射的设备的精度提出的要求越来越高。对于强度调制的放射治疗aMRT，VMAT)这尤其适用。已知用于照射的直线加速器(台架)的头部在照射期间围绕患者旋转。例如在VMAT技术中，通过在确定的圆周位置上改变台架的转速并且通过不同程度地打开多叶准直器(MLC)来对辐射强度进行调制。例如如果在台架的旋转运动过程中出现例如可能由台架重量大导致的位置偏差，那么这不允许地对照射结果产生影响。此外也已证明的是:支承患者的患者台的位置精确度也具有重要作用。即使最小的偏差、例如由于患者的体重不同而造成的最小的偏差在现今高精度的照射方法中也对单次照射的质量造成不利的影响。
【发明内容】
[0006]基于上述【背景技术】，本发明的目的在于，提供一种文首述及类型的系统和方法，通过它们能够以结构简单但精确的方式确定目标在用于放射治疗的放射室中的位置。此外应识别出不允许的位置偏差并且应优化随后的照射过程。
[0007]本发明将通过独立权利要求1和16的主题来实现所述目的。优选的设计方案在从属权利要求、说明书和附图中获得。
[0008]根据本发明的系统特别是可以包括放射设备和患者台。用于为患者治疗癌症的放射设备以已知的方式位于放射室中。所述放射设备特别涉及的是直线加速器(LINAC)，其头部(台架)在照射期间围绕承载患者的患者台旋转。按照本发明规定:在放射室中固定设置的文首所述的空间激光器为了照射其用于对患者进行定位，所述空间激光器用于另外的功能，即，用于确定患者位置和必要时放射室中其它目标的位置。为此使用已知的激光-三角测量法。此外至少一条激光线、优选多条激光线至少被投射到患者上，并且至少一条激光线、优选所有激光线被一个或多个高分辨率的摄影机拍摄。通过使用用于患者定位的并且本来就存在的空间激光器在结构上简化根据本发明的系统。此外与在【背景技术】中所述不同，不仅患者表面上的为数不多的各个点在其与台架的距离方面得到测定，而是通过三角测量法沿着相应被分析处理的激光线部分来测定3D坐标。例如激光线可以通过柱面透镜生成。空间激光器原则上可以以任意的波长发射激光、但是优选在可见范围内。也可以在放射室中设置一个或多个摄影机，从而在最大情况下通过摄影机检测每个由空间激光器投射的激光线。摄影机的视域如此选择，即，借助广角镜头来检测全部朝向摄影机的激光线，或在使用具有相应受限视域的镜头的情况下仅检测确定的感兴趣的部分。在使用多个摄影机的情况下也可以使用这两者的组合。
[0009]分析处理和控制装置包括具有适用软件的计算机，通过所述软件可以对摄影机图像进行分析处理。由此也能够对空间激光器或者摄影机进行操控并且读出摄影机的测量数据。借助所述软件可以由此测定尤其是投射在作为放射室中的其中一个目标的患者上的激光线的3D坐标。在此，所述软件也可以输入DICOM-RT信息。此外所述软件还可以具有数据库系统。也可以在分析处理的范围中检测多个位于放射室中的目标并确定它们相对彼此的相对位置。
[0010]在使用放射室中原本就有的空间激光器的情况下，本发明允许通过结构上简单并费用低的方式进行对位置变化的实时位置监控和识别。对于测量不需要额外的激光。原本就有的空间激光器更多地被应用于另外的新的功能，尤其是用于在照射期间监控患者位置和必要时其它目标的位置。由此提供一种多功能的、费用低的且时间上高效的系统。通过将沿着激光线测定的坐标点与额定坐标点进行比较可以测定患者位置的不允许的偏差并且能够采取适当的应对措施。额定坐标点可以在对患者进行最终定位之后在照射开始时进行测量并存储的坐标点。在这种情况下测定患者位置相对最初定向的位置的变化。通过本发明改善尤其是在单次照射开始时的患者定位，这是因为定位不再仅基于(可移动的)皮肤标记，而是基于整个躯体轮廓的一致性。
[0011]此外根据本发明至少存储在照射过程期间测定的特别是患者和台架的坐标点用以对照射过程进行汇编。通过存储单次照射期间测定的位置数据，可以制定在每个单次照射时由患者获得的剂量的准确的汇编，所述剂量包括对辐射的作用区域的准确定位。可以在这个基础上精确地评价单次照射的质量并且在必要时以适当的方式使后面的单次辐射相适配。尤其能够在后面的单次辐射中对在一个单次辐射中获得的剂量与额定剂量的偏差进行补偿。
[0012]在此，可以测量处于摄影机的视野中的激光线的轮廓形式用来确定在相应断面中、优选在放射设备的坐标系中的坐标。所存在的多个摄影机坐标系为此借助本身已知的适当的校准方法转换成一个共同的空间坐标系。如所阐述的那样，优选选择三个分别正交设置的激光平面的交点作为空间坐标系的零点。然后可以在该空间坐标系中确定根据本发明确定的交点坐标。如果例如借助摄影机检测三条激光线并且在坐标点方面对它们进行分析处理，那么每一条激光线提供一个坐标系。例如由空间激光器生成的激光平面应在放射设备的等中心点中相交，所述放射设备例如在空间坐标系具有坐标(0，0，0)。第一激光线则提供坐标值(X，Y, O)。第二激光线则提供坐标值(x，0，z)。第三激光线提供坐标值(0，y，z)o通过这种坐标系可以明确地测定患者位置。
[0013]因为处于放射室中的人员的眼睛安全至关重要，所以对激光线的最大可能亮度进行限制。
[0014]由此在实践中可能在激光线与同样被摄影机捕捉到的周围目标之间获得较差的对比度。可以使用光学带通滤波器来改善对摄影机影像中的激光线的识别，这些带通滤波器与相应使用的激光波长相协调。通过使用光学带通滤波器可以使激光线周围的目标一定程度地淡出。
[0015]备选地或补充地可能的是:分析处理和控制装置这样接通并且断开相应被操控的空间激光器，使得摄影机以快速