MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
Zusätzliche visuelle Information über die Position der Brust
lässt sich nun, bei geeigneter Ausrichtung der Diodenlaserlinien
relativ zueinander, ihrem Abstand im Kamerabild entnehmen.
Das Verfahren wurde in einem weiteren Schritt
so modifiziert, dass es für das Gating des Linearbeschleunigers
genutzt werden kann. Dabei wird jedes Einzelbild für
eine Bewertung der Brustposition herangezogen. Bewertet
wird dabei ein Schwellabstand zwischen Referenzbild
und Livebild, befindet sich dieser innerhalb dieses wird die
Position als ok eingeordnet (Abb. 1). Diese Informationen
können genutzt werden, um die Einschaltzeiten des Linac
für die Therapie zu steuern. Mit Hilfe dieses Moduls kann
die Genauigkeit der Dosisapplikation in Hinsicht auf das Zielvolumen
verbessert werden.
Abb. 1: Differenzbild beim Gating
• Blue Room Modul:
Bei der Blue Room Methode verwendet man eine retroreflexierende
Oberfläche als Hintergrund und beleuchtet ein
3D Objekt, z.B. Patient mit Infrarotlicht. Mit Hilfe von Tageslichtsperrfiltern
werden Kameraufnahmen im Infrarotbereich
gemacht. Mit dieser Methode kann man die beleuchteten
Objekte gut segmentieren, da die Hintergrundpixel weiss
und die Objektpixel schwarz sind. Man erhält so ein 2D
Projektionsbild von 3D Objekten.
Entwicklung eines Stab-Kollimators (VAC-
Collimator)
Ziel des Gemeinschaftsprojektes zwischen dem DKFZ und
dem Institute of Cancer Research (ICR) ist die Entwicklung
einer alternativen, im Vergleich zum Multi-Leaf-Collimator
(MLC) wesentlich weniger komplexen Technik zur
Erzeugung intensitätsmodulierter Felder für den Einsatz in
der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT). Gerade
im Bereich kleiner Feldgrößen erhofft man sich auf Grundlage
dieser Technik ein größeres Leistungspotential, als bei
Nutzung des MLC. Das Projekt basiert auf einem physikalischen
Modell von Steve Webb (ICR) welches VAC (Variable
Aperture Collimator) genannt wurde und gliedert sich
in drei Hauptteile [6]:
• physikalische Dosimetrie
• Hardwareentwicklung und -erprobung
• Implementierung der spezifischen Feldmuster in die inverse
Bestrahlungsplanung
Abteilung E040
Medizinische Physik in der Strahlentherapie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
Im Gegensatz zum MLC wird hierbei der Kollimator über
das zu modulierende Feld bewegt, d.h. man scannt ein
größeres Feld mit einem kleinen Kollimator ab, innerhalb
dessen Öffnungsfenster verschiebbare konische Stäbe
angebracht sind, die eine zusätzliche Ausblendung in kleinen
quadratischen Bereichen ermöglichen.
Zur Umsetzung des physikalischen Modells in die Praxis,
wurden dosimetrische Messungen durchgeführt, deren
Ergebnisse zu einer geeigneten Hardwarekonstruktion
herangezogen werden sollen. In einem weiteren Schritt
soll die Implementierung der systemspezifischen Feldmuster
in die inverse Bestrahlungsplanung erfolgen, bevor das fertige
Gerät dann letztendlich in der Praxis zum Einsatz
kommt.Zur Herstellung intensitätsmodulierter Felder benötigt
das System einen VAC-Kollimator mit einem offenen
rechteckigen Strahlenfenster. Das Fenster definiert ein
zweidimensionales Feld aus n Spalten und m Reihen. Im
Falle dieses Projektes wurde eine Feldgröße von 4 Spalten
und 5 Reihen definiert (Abb. 2).
Der VAC-Kollimator besitzt innerhalb des Fensters konische,
stabförmige Blenden, die in der Regel paarweise in jeder
Spalte des Fensters angeordnet sind. Diese Stäbe können
einzeln entlang der Spalten in diskreten Schritten bewegt
werden (s. Abb. 4).
Abb. 2: Feldmatrix Schematische Darstellung einer Feldmatrix aus
4 Spalten und 5 Reihen mit 8 Stäben in „Parkposition“ (links) und in
einer der möglichen Anordnungsoptionen (rechts).
Der gesamte Kollimator soll linear-, eventuell auch rotationsbeweglich
und zur Strahlenquelle fokussierend gelagert
sein, um größere Felder abzuscannen, bzw. um die
Anordnungsoptionen weiter zu erhöhen. Ein solcher Kollimatortyp
wurde im Jahr 2001 zum Patent angemeldet.
Erste dosimetrische Messungen (siehe Abb. 3) für unterschiedliche
Stabquerschnitte mit einer Auflösung von
5x5mm² bzw. 10x10mm² (bezogen auf das Isozentrum)
haben folgendes ergeben:
Aufgrund großer Abweichungen in der Feldlänge (bis zu
50%) und einer geringen Dosismodulation (maximal 65%)
scheint mit der hochauflösenden VAC-Ausführung von 5mm
im Isozentrum eine sinnvolle Nutzung im Sinne der IMRT
nicht möglich. Aus diesem Grund wird die Entwicklung an
einem VAC-Prototypen auf Grundlage einer 10mm Auflösung
im Isozentrum weitergeführt. Das Verfahren wurde
2003 zum Patent angemeldet [6].