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Dynamische Tracking Architektur

IP.com Disclosure Number: IPCOM000202140D
Original Publication Date: 2010-Dec-06
Included in the Prior Art Database: 2010-Dec-06
Document File: 4 page(s) / 133K

Publishing Venue

Siemens

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Juergen Carstens: CONTACT

Abstract

In der Strahlentherapie werden Tracking-Verfahren genutzt, um bewegte Tumore, wie etwa in der Lunge oder der Prostata, mit dem Therapiestrahl zu verfolgen, so dass das zu behandelnde Gewebe immer im Zentrum des Strahls liegt. Im Rahmen des Trackings wird ständig die Position des Tumors ausgewertet. Anhand vorausberechneter zukünftiger Tumorpositionen werden die Achsen eines computergesteuerten Blendensystems, des Multi-Leaf-Colimators (MLC), vorausschauend so verfahren, dass der Tumor immer im Strahlengang liegt. Zukünftig ist es auch denkbar, andere Achsen außer den MLC-Achsen mit ins Tracking einzubeziehen und etwa den Tisch des Strahlentherapiegeräts ebenfalls zu nutzen, um einem sich bewegenden Tumor zu folgen. Das Tracking erfordert eine zyklische Auswertung der Tumorposition, eine Vorausberechnung zukünftiger Tumorpositionen und die Möglichkeit, die Geräteachsen zu beeinflussen, wobei die Strahlendosis ebenfalls als Achse angesehen wird. Die Behandlungspläne in der Strahlentherapie werden in Planungssystemen (TPS: Treatment Planing System) statisch vorberechnet und legen den kompletten Ablauf der Behandlung fest. Die Trajektorien für alle Achsen werden für die Segmente, in denen Strahlung generiert wird, genau vorgegeben. Die Positionen der Achsen sind für die Tracking-Methode im Gegensatz dazu nicht vorausberechenbar, weil mutmaßlich nicht bekannt ist, wie der Tumor sich bewegen wird.

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Dynamische Tracking Architektur

Idee: Michael Brahm, DE-Erlangen; Dr. Ralf Hocke, DE-Erlangen; Gerhard Steib, DE-München; Dr.
Martin Tacke, DE-Erlangen

In der Strahlentherapie werden Tracking-Verfahren genutzt, um bewegte Tumore, wie etwa in der Lunge oder der Prostata, mit dem Therapiestrahl zu verfolgen, so dass das zu behandelnde Gewebe immer im Zentrum des Strahls liegt. Im Rahmen des Trackings wird ständig die Position des Tumors ausgewertet. Anhand vorausberechneter zukünftiger Tumorpositionen werden die Achsen eines computergesteuerten Blendensystems, des Multi-Leaf-Colimators (MLC), vorausschauend so verfahren, dass der Tumor immer im Strahlengang liegt. Zukünftig ist es auch denkbar, andere Achsen außer den MLC-Achsen mit ins Tracking einzubeziehen und etwa den Tisch des Strahlentherapiegeräts ebenfalls zu nutzen, um einem sich bewegenden Tumor zu folgen.

Das Tracking erfordert eine zyklische Auswertung der Tumorposition, eine Vorausberechnung zukünftiger Tumorpositionen und die Möglichkeit, die Geräteachsen zu beeinflussen, wobei die Strahlendosis ebenfalls als Achse angesehen wird. Die Behandlungspläne in der Strahlentherapie werden in Planungssystemen (TPS: Treatment Planing System) statisch vorberechnet und legen den kompletten Ablauf der Behandlung fest. Die Trajektorien für alle Achsen werden für die Segmente, in denen Strahlung generiert wird, genau vorgegeben. Die Positionen der Achsen sind für die Tracking- Methode im Gegensatz dazu nicht vorausberechenbar, weil mutmaßlich nicht bekannt ist, wie der Tumor sich bewegen wird.

Diese zwei verschiedenen Ansätze führen zu Problemen, wenn es um das Design eines Steuerungssystems geht, welches Tracking und die Ausführung der Behandlungspläne ermöglichen soll. Insbesondere in der Softwareentwicklung ist es das Ziel, unabhängige Softwarekomponenten zu entwickeln, welche jeweils ihre spezifischen Aufgaben erfüllen und möglichst wenig von anderen Softwarekomponenten wissen. So macht es aus Software-Design-Sicht Sinn, eine Softwarekomponente zu besitzen, die sich um die Ausführung der vorausberechneten Behandlungspläne kümmert. Es ist wesentlich, Sicherheitsmechanismen einzubauen, welche die Ausführung der Pläne anhand der vorausberechneten Pläne überwacht, um eine Patientengefährdung zu verhindern.

Abbildung 1 zeigt ein derzeitiges Tracking-Konzept, bei dem sich die Tracking-Algorithmen ausschließlich auf die Achsen der MLCs beziehen.

Eine oder mehrere zusätzliche Softwarekomponenten sollten sich mit dem Tracking, also mit den dynamischen Aspekten der Behandlung, befassen. Ein Konfliktpunkt in einem derartigen System ist der Umstand, dass es in einer solchen Architektur einerseits eine Komponente gibt, die genau darauf achtet, dass nicht von einem vorgegebenen Behandlungsplan abgewichen wird, während andererseits eine zweite gen...