Thema "Navigation und Medizin" - Universität zu Lübeck

tionen und Rotationen des Patienten simuliert werden.
Es wird jeweils eine digital rekonstruierte Röntgenaufnahme
(DRR) für die beiden Kameraeinstellungen berechnet
und für jedes DRR-Paar werden Translation und
Rotation des CT gespeichert. Intra-operativ können die
von den Röntgenkameras aufgenommenen Bilder sehr
schnell mit den gespeicherten DRR verglichen werden,
um so Lageveränderungen der Knochenstrukturen – und
damit des Tumors – zu erkennen.
Eine genaue Navigation ist aber auch möglich, wenn ein
Tumor vor allem von Weichgewebe umgeben ist und
seine Lage ständig ändert. Dazu werden prä-operativ
kleine Goldmarker in der Nähe des Tumors implantiert.
Aus dem Planungs-CT lässt sich die Lage des Tumors
relativ zu den Goldmarkern bestimmen. Auf den während
der Behandlung erfassten Röntgenaufnahmen sind
die Goldmarker ebenfalls gut zu erkennen (Abb. 3) und
ihre Position kann zuverlässig und automatisch berechnet
werden. Daraus folgt wieder die Lage des Tumors.
Aufgrund der für die Bildverarbeitung und die Roboteransteuerung
benötigten Zeit ist diese Methode zur
Navigation bei relativ schnellen Tumorbewegungen,
Abb. 3: CT-Schicht mit einem Goldmarker in der Nähe
eines Lungentumors (links); räumliche Darstellung
mehrerer Goldmarker (rechts).
wie sie zum Beispiel durch die Atmung hervorgerufen
werden, noch nicht ausreichend. Um eine Echtzeit-Navigation
zu erreichen, wird mit einem Infrarot-Trackingsystem
die Bewegung des Brustkorbes gemessen. Am
Anfang einer Behandlung wird eine Reihe von Röntgenbildern
aufgenommen und zu jedem Bild wird die Position
der Infrarot-Marker auf dem Brustkorb gespeichert.
Aus diesen Daten wird ein Modell berechnet, das die
extern gemessene Brustkorbbewegung mit der aus den
Röntgenbildern ermittelten Tumorbewegung korreliert.
Intra-operativ wird dieses Korrelationsmodell ständig
aktualisiert und dient zur Bestimmung der Tumorposition
während Röntgenbilder erfasst und ausgewertet werden.
Zusätzlich wird ein Prädiktionsmodell erstellt, um
die Latenzzeiten bei der Roboteransteuerung zu überbrücken.
Dadurch ist eine millimetergenaue Positionierung
der Behandlungsstrahlen auch bei atembewegten
Abb. 4: Schematische Darstellung der Navigation zum
Ausgleich von Atembewegungen. Die Bewegungen der
externen Marker und des Tumors fließen in ein Korrelationsmodell
ein, mittels eines Prädiktionsmodells wird
der Behandlungsstrahl synchron zum Tumor bewegt.
Tumoren möglich. Der Ablauf der bewegungskompensierenden
Navigation ist in Abbildung 4 schematisch
dargestellt.
Derzeit wird in einem Forschungsprojekt daran gearbeitet,
auch die extra-kraniale Strahlenchirurgie ohne
künstliche Marker vollständig anhand von Bilddaten
durchzuführen.
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FOCUS MUL 23, Heft 4 (2006) 207