DE10102836A1 - System und Verfahren zum automatischen Kalibrieren eines Mehrblattcollimators - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Strahlungstherapievorrichtung wie eines Collimators (19). Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Collimators (19) entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird präsentiert. Das Verfahren weist das Bewegen eines Blattes (104) eines Collimators (19), das Bestimmen, ob ein Abstand (900) zwischen dem Blatt (104) und einer Linie (500) ungefähr gleich einer vorbestimmten Messung ist (804), und das Verbinden der vorbestimmten Messung mit einer collimatorspezifischen Zählung, falls der Abstand zwischen dem Blatt und der Linie ungefähr gleich der vorbestimmten Messung ist (808), auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abbildungssysteme, die typischerweise für eine Strahlungsbehandlung verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Abbildungssysteme für Linearbeschleuniger (Linacs = linear accelerators), die bei der Strahlentherapie verwendet werden können.

Die Verwendung eines Linearbeschleunigers bei der Strahlentherapie ist allgemein bekannt. Solche Linearbeschleuniger werden typischerweise zum Behandeln von Patienten mit Röntgenstrahlen oder Elektronenstrahlen verwendet. Solche Röntgen­ strahlen werden erzeugt, wenn hochenergetische Elektronen in einem Targetmaterial wie Wolfram abgebremst werden. Alternativ können die Elektronen selbst direkt zur Behandlung verwendet werden.

Die Hauptmodule in einem Linearbeschleuniger beinhalten typischerweise ein be­ wegbares Portal mit einem Behandlungskopf, einem Ständer und einer Behandlungs­ liege. Der Ständer ist typischerweise fest im Boden verankert, und das Portal dreht sich typischerweise auf Lagern in dem Ständer. Die betriebsfähige Beschleuniger­ struktur, die in dem Portal untergebracht ist, dreht sich typischerweise zur Behand­ lung eines Patienten, der auf der Behandlungsliege liegt, um eine horizontale Achse, die durch den Ständer fixiert ist.

Bei der Bestrahlungstherapiebehandlung eines Patienten ist die geometrische Genau­ igkeit ein sehr wichtiger Faktor für den Erfolg der Behandlung. Das Ziel ist es ge­ meinhin, ein spezifisches Ziel, wie einen Tumor, zu treffen und kritische Bereiche des Patientenkörpers, wie die Wirbelsäule, zu verfehlen bzw. auszulassen. Eine saubere Positionierung des Patienten kann ein kritischer Gegenstand beim Vermeiden von Beschädigungen an Gewebe und kritischen Organen sein. Typischerweise kann, innerhalb vernünftiger Grenzen, die Dosis, die ein Patient empfangen kann, um so höher sein, je genauer die Röntgenstrahllieferung an das exakte Ziel ist.

Ein elektronisches Portalbild kann zum Zwecke der Bestimmung, ob das Ziel in dem Patienten innerhalb des Behandlungsstrahls ist und ob kritische Bereiche des Patien­ ten verfehlt werden, aufgenommen werden. Typischerweise sind Personen für das Aufnehmen dieser Bilder und das Bestimmen, ob der Patient korrekt positioniert ist, verantwortlich. Falls ein Film für das Bild verwendet wird, dann muß der Film typi­ scherweise entwickelt und nahe einem Referenzbild plaziert werden, um die beiden Bilder zu vergleichen. Dieses Referenzbild ist typischerweise ein Röntgenbild, das durch den Arzt des Patienten markiert worden ist. Die beiden Bilder werden typi­ scherweise verglichen, um sicherzustellen, daß der Bereich, der tatsächlich behandelt wird, derselbe Bereich wie derjenige ist, den der Arzt des Patienten in dem Refe­ renzbild markiert hat. Dieser Vergleich ist typischerweise ein visueller Vergleich. Ein Techniker kann die beiden Bilder visuell vergleichen und versuchen, visuelle Kennungen zwischen den beiden Bildern zur Übereinstimmung zu bringen. Ein po­ tentielles Problem mit diesem visuellen Vergleich ist der menschliche Fehler in dem Vergleich zwischen den beiden Bildern. Die Person, die den Vergleich macht, sucht gemeinhin nach sehr kleinen Fehlern, in der Größenordnung von Millimetern, die normalerweise visuell sehr schwer zu vergleichen sind.

Ein anderer Gegenstand, der Bestandteil des Problems sein kann, ist derjenige, daß gewöhnlich hochenergetische Röntgenstrahlen verwendet werden. Dementsprechend geht das meiste der Röntgenstrahlung durch den Körper des Patienten und eine kno­ chige Erkennungsmarkierung wird typischerweise benötigt, um der Person, die den Vergleich ausführt, ein Kennzeichen für die Bildreferenz zu geben. Dieser visuelle Vergleich zwischen einem vagen Patientenpositionsbild und einem Referenzbild kann grundsätzlich ungenau sein.

Elektronische Portalabbildungssysteme können ein Bild ohne die Verwendung eines Films erzeugen, jedoch muß immer noch eine Person das resultierende Bild mit einem Referenzbild vergleichen. Einige Meßwerkzeuge können bei der elektroni­ schen Portalbildgebung verwendet werden, jedoch ist der Vergleich immer noch im wesentlichen ein manueller Prozeß.

Obwohl Algorithmen zum elektronischen Vergleichen zweier Bilder bekannt sind, gibt es typischerweise keinen Weg, um sicherzustellen, daß die beiden Bilder mit demselben Referenzrahmen (Referenzframe) verglichen werden können, um eine korrekte Übereinstimmung sicherzustellen. Der Referenzrahmen der Portalabbil­ dungsvorrichtung ist typischerweise aufgrund von mechanischen Fehlern unbekannt. Das Portal der Portalabbildungsvorrichtung dreht sich typischerweise um den Patien­ ten. Wenn das Portal gedreht wird, gibt es gemeinhin eine mechanische Durchbie­ gung des Detektoraufbaus in dem Abbildungssystem, die den Referenzrahmen des Bildes verschieben kann. Zusätzlich ist das Detektorgehäuse der Abbildungsvorrich­ tung typischerweise in das Portal zurückziehbar, und das Detektorgehäuse kann nicht jedesmal, wenn es ausgefahren wird, exakt in derselben Position sein. Obwohl die mechanische Durchbiegung sehr klein sein kann, macht ein Millimeter oder die Hälfte eines Millimeters immer noch eine Differenz bei der Patientenpositionierung aus. Dementsprechend kann das Bild verglichen mit dem Referenzbild verschoben sein.

Wenn ein Bild einmal mit dem Referenzbild verglichen ist, kann der Mehrblattcolli­ mator verwendet werden, um den Behandlungsstrahl auf einen ausgewählten Bereich des Patienten zu richten. Jedoch kann der Collimator ohne einen wohldefinierten Referenzpunkt den Behandlungsstrahl leicht neben das Ziel richten.

Eine manuelle Kalibrierung benötigt typischerweise große und schwerfällige Kom­ ponenten wie einen großen Wassertank und einen geübten Bediener, um die ver­ schiedenen Komponenten bei der Vorbereitung für eine Kalibrierung zu montieren und zusammenzusetzen. Eine Kalibrierung benötigt typischerweise drei bis vier Stunden. Dementsprechend wird eine Kalibrierung typischerweise nur einmal im Monat mit einer Überprüfung einmal in der Woche, um sicherzustellen, daß der Collimator immer noch korrekt kalibriert ist, ausgeführt. Falls die Überprüfung zeigt, daß der Collimator nicht sauber kalibriert ist, dann wird typischerweise be­ stimmt, ob der Collimator innerhalb eines akzeptablen Fehlerbereichs ist. Es kann eine Zurückhaltung geben, den Collimator häufig zu kalibrieren, aufgrund der gro­ ßen Menge von benötigter Arbeit und Zeit und der Unterbrechung in dem Zeitplan der Behandlungen.

Was benötigt wird, ist ein System und ein Verfahren zum Kalibrieren, die schnell und einfach sind, ohne die Notwendigkeit für zusätzliche Ausrüstung. Die vorlie­ gende Erfindung spricht ein solches Bedürfnis an.

Für weitere Hintergrundinformation über die Konstruktion und den Betrieb einer typischen Bestrahlungsbehandlungsvorrichtung kann auf die Broschüre mit dem Titel "A Primer On Theory And Operation Of Linear Accelerators In Radiation Therapy", U.S. Department of Commerce, National Technical Information Service, Dezember 1981 Bezug genommen werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Kalib­ rieren einer Bestrahlungsbehandlungsvorrichtung wie einen Collimator. Ein Verfah­ ren zum Kalibrieren eines Collimators entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird präsentiert. Das Verfahren weist das Bewegen eines Blattes eines Collimators, das Bestimmen, ob ein Abstand zwischen dem Blatt und einer Linie im wesentlichen gleich einer vorbestimmten Messung ist, und das Ver­ binden der vorbestimmten Messung mit einer collimatorspezifischen Zählung, falls der Abstand zwischen dem Blatt und der Linie ungefähr gleich der vorbestimmten Messung ist, auf.

Ein System zum Kalibrieren eines Collimators entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls präsentiert. Das System weist ein Mittel zum Bewegen eines Blattes eines Collimators, ein Mittel zum Bestimmen, ob ein Abstand zwischen dem Blatt und einer Linie ungefähr gleich einer vorbestimmten Messung ist, und ein Mittel zum Verbinden der vorbestimmten Messung mit einer collimatorspezifischen Zählung, falls der Abstand zwischen dem Blatt und der Linie ungefähr gleich der vorbestimmten Messung ist, auf.

Ein anderes System zum Kalibrieren eines Collimators entsprechend einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls präsentiert. Das System weist einen Collimator, der ein Blatt enthält, eine Bildeinfangvorrichtung, die zum Einfan­ gen eines Bildes des Collimators konfiguriert ist, und einen Prozessor, der zum Bestimmen, ob ein Abstand zwischen dem Blatt und einer Linie ungefähr gleich einer vorbestimmten Messung ist, konfiguriert ist, auf.

Fig. 1 illustriert eine Bestrahlungsbehandlungsvorrichtung, die eine zurückziehbare Abbildungsvorrichtung aufweist.

Fig. 2 ist eine Darstellung eines Isozentrums.

Fig. 3 ist eine Illustration eines Mehrblattcollimators.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm entsprechend einer Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zum Lokalisieren einer Projektion des Isozentrums unter Verwendung eines Mehrblattcollimators.

Die Fig. 5a-5c zeigen einen Mehrblattcollimator in verschiedenen Stufen des Bestimmens einer Projektion des Isozentrums entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 ist eine Illustration eines Zubehörs entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das zum Bestimmen einer Projektion des Isozentrums ver­ wendet werden kann.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens entsprechend einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zum Auffinden einer Projektion des Isozentrums unter Verwendung eines Zubehörs.

Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens entsprechend einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zum Kalibrieren eines Collimators.

Fig. 9 ist eine Illustration eines Mehrblattcollimators während einer Kalibrierung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die folgende Beschreibung wird präsentiert, um einen Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen und zu verwenden, und sie wird im Kontext einer Patentanmeldung und ihrer Erfordernisse gegeben. Verschiedene Mo­ difikationen der bevorzugten Ausführungsformen werden den Fachleuten leicht of­ fensichtlich sein, und die grundsätzlichen Prinzipien darin können auf andere Aus­ führungsformen angewandt werden. Derart ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, auf die gezeigten Ausführungsformen begrenzt zu werden, sondern sie ist dazu gedacht, daß ihr der breitestmögliche Schutzumfang, der mit den Prinzipien und Merkmalen, die hier beschrieben sind, konsistent ist, zugeordnet wird.

Ein Beispiel einer Linearbeschleunigerbehandlungsvorrichtung ist in dem U.S.- Patent mit der Nummer 5 138 647 beschrieben, das am 08.11.1992 für Nguyen et al. ausgegeben wurde. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die ähnlich zu derjenigen ist, die in dem U.S.-Patent 5 138 647 beschrieben worden ist. Fig. 1 zeigt eine Linearbeschleunigervorrichtung mit einem Ständer 1, der typischerweise fest im Boden verankert ist. Der Ständer 1 hält ein Portal 3, das einen Behandlungskopf 5 enthält. Das Portal 3 kann auf einem Lager 7 um eine horizonta­ le Achse 9 gedreht werden. Das Portal 3 und der Behandlungskopf 5 enthalten, wie es gezeigt ist, einen Wellenleiter 14, der Energie kanalisiert. Der Wellenleiter 14 ist so gezeigt, daß er mit einem Biegungsmagneten (Umleitungsmagneten) 15 gekoppelt ist, der den Energiestrahl durch ein Target 17 und in einen Collimator 19 richtet. Der resultierende Strahl kann außerdem optional durch eine Art von Zubehör in dem Zubehörhalter 21 gestrahlt werden.

In dem Ständer 1 ist typischerweise ein Elektroneninjektor vorgesehen, der Injektorpulse an eine Elektronenkanone liefert, die in dem Portal 3 angeordnet ist. Elektronen werden von der Elektronenkanone in den Wellenleiter 14 emittiert, um beschleunigt zu werden. Ein elektromagnetisches Feld, das an den Wellenleiter 14 geliefert wird, beschleunigt die Elektronen, die durch die Elektronenkanone emittiert werden, typischerweise zur Ausbil­ dung eines Elektronenstrahls. In dem Behandlungskopf 5 tritt der Elektronenstrahl typi­ scherweise in eine evakuierte Hülle ein, die den Elektronenstrahl, zum Beispiel um 270°, biegt bzw. umleitet. Der Elektronenstrahl verläßt die Umhüllung dann typischerweise durch ein Fenster. Falls Elektronenstrahlung zu erzeugen ist, wird typischerweise eine Streufolie in die Trajektorie des Elektronenstrahls bewegt. Falls Röntgenstrahlung zu erzeugen ist, wird typischerweise ein Traget in die Trajektorie bewegt. Der Energiepegel des Elektronenstrahls wird dazu gebracht, daß er höher als während der Erzeugung der Elektronenstrahlung ist, da für die Erzeugung von Röntgenstrahlung aufgrund der Brem­ sung der Elektronen in dem Target mehr Energie notwendig ist. Die Röntgenstrahlen sind typischerweise von einer durchdringenden Leistung und können zur Behandlung von tiefsitzenden Tumoren verwendet werden, wohingegen die Elektronen selbst direkt zum Behandeln von mehr oberflächlichem Krebs verwendet werden können. Während der Behandlung liegt der Patient auf der Behandlungsliege 26 und schneidet den Behand­ lungsbereich in einem Isozentrum 13.

An einer vorderen Oberfläche der Seite des Portals 3 erlaubt ein zurückziehbares und zusammenlegbares Portalabbildungsdetektorgehäuse 35, daß eine Strahlungsbehandlung gleichzeitig mit einer Visualisierung der Anatomie des Patienten innerhalb des Röntgen­ strahls ausgeführt wird. Nach dem Durchgang durch den Körper des Patienten treffen die Röntgenstrahlen auf einen Bilddetektor 24, werden von dem Spiegel 52 reflektiert und durch eine Videokamera 33 eingefangen. Die Videokamera kann mit einer integrierten Behandlungs-Workstation, wie einer Steuerkonsole 50, in der die Funktionen und die Steuerung der Videokamera in demselben System wie die Funktionen und die Steuerung der Einstellungen des Portals 3 gesteuert werden können, verbunden sein. Die Steuer­ konsole 50 kann ein Standardcomputer sein, der zum Verarbeiten, Speichern und Anzei­ gen von Bildern, die durch die Videokamera 33 eingefangen werden, und außerdem zum Steuern der Einstellungen des Portals 3 ebenso wie zum Empfangen und Verarbeiten von Daten von anderen Komponenten wie dem Collimator 19 konfiguriert ist. Ein Beispiel einer Steuerkonsole 50, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein VME-basierter 486-Prozessor, 50 MHz, der ein Echtzeitbetriebssystem wie RMOS 2 verwendet. Ein Beispiel einer Software, die auf einer solchen Steuerkonsole 50 laufen kann, ist Siemens Control Console Version 7.2.

Die Steuerkonsole 50 kann außerdem Daten, die die Position des Collimators 19 identifi­ zieren, empfangen. Zum Beispiel kann der Mehrblattcollimator 19 hexadezimale Zahlen an die Steuerkonsole 50 senden, die die Collimatorblattpositionen anzeigen.

Alternativ kann eine Videokamera 33 mit einem Computersystem gekoppelt sein, auf das durch ein anderes Computersystem elektronisch zugegriffen werden kann, wobei das zweite Computersystem die Bewegungen und Einstellungen des Portals 3 steuert. Eine abermals andere Alternative ist, daß die Videokamera 33 mit einem Videokameracompu­ tersystem gekoppelt ist, wobei die Bewegungen und die Steuerung des Portals 3 mit ei­ nem separaten Computersystem gekoppelt sind.

Fig. 2 ist eine Illustration des Isozentrums. Fig. 2 illustriert einen Patienten mit einem Isozentrum 13, das in dem dreidimensionalen Zentrum des Behandlungsfeldes angeordnet ist. Das Isozentrum 13 ist in dem Zentrum des Behandlungsfeldes aus einer Perspektive über dem Patienten ebenso wie in dem Zentrum des Patienten innerhalb des Behandlungsfeldes, wie es von einer Perspektive neben dem Patienten gesehen wird (siehe das Isozentrum 13 der Fig. 1) angeordnet. Alle anderen Punkte innerhalb des Behandlungsfeldes können relativ zu dem Isozentrum 13 definiert werden. Zum Beispiel können die Patientenpositionierung, die Behandlungsfeldgröße und die Behandlungsfeldgestalt relativ zu dem Isozentrum 13 definiert werden. Ein zweidimensionales Bild weist auch eine zweidimensionale Projektion des Iso­ zentrums, das dem dreidimensionalen Isozentrum entspricht, auf. Wenn einmal die zweidimensionale Projektion des Isozentrums bestimmt ist, dann können alle Ausrüs­ tungskalibrierungen, Bildvergleiche und die Patientenpositionierung bezüglich der Projektion des Isozentrums ausgeführt werden. Falls das Detektorgehäuse 35 zent­ riert ist und das Portal 3 über dem Detektorgehäuse 35 zentriert ist, dann sollte die Projektion des Isozentrums in der Mitte des Bildes sein. Falls jedoch das Detektor­ gehäuse 35 nicht exakt zentriert ist oder falls das Portal 3 nicht über dem Detektor­ gehäuse 35 zentriert ist, dann ist typischerweise unklar, wo die Projektion des Iso­ zentrums befindlich ist.

Fig. 3 ist eine Illustration eines Mehrblattcollimators 19. Bei dem Beispiel, das in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Mehrblattcollimator 19 gezeigt, der um ein Ziel 100 wie einen Tumor zu formen ist. Tumorgestalten sind of unregelmäßig und ein Mehrblatt­ collimator wie der Mehrblattcollimator, der durch Siemens hergestellt wird, erleich­ tert, daß eine minimale Strahlung auf Nicht-Tumor-Gewebe ausgeübt wird, indem er selbst nahe an die Gestalt des Tumors geformt wird.

Der Mehrblattcollimator 19 ist so gezeigt, daß er Blätter 104 enthält, die auf beiden Seiten des Ziels 100 angeordnet sind. Zusätzlich kann der Mehrblattcollimator 19 auch einen Satz von Klauen 102a-102b aufweisen, die senkrecht zu den Blättern 104 angeordnet sind. Die Klauen 102a-102b können in einer Richtung, die senk­ recht zu der Längsachse der Blätter 104 ist, bewegbar sein. Dementsprechend kön­ nen sich die Klauen 102a-102b einander annähern, um die Größe des Röntgenfeldes zu reduzieren, oder sie können sich voneinander weg bewegen, um die Größe des Röntgenfeldes zu erhöhen. In ähnlicher Weise kann jedes Blatt 104 entlang seiner Längsachse in Richtung auf oder weg von einem gegenüberliegenden Blatt 104 be­ wegt werden, um das Röntgenfeld für ein spezifisches Ziel 100 wie einen Tumor anzupassen. Dem Röntgenfeld wird erlaubt, in dem Raum zwischen den Blättern 104 und den Klauen 102a-102b hindurchzugehen.

Wenn der Mehrblattcollimator 19 im wesentlichen ähnlich zu dem Target 100 ge­ formt ist, erleichtert er, daß eine sehr hohe Dosis auf das Ziel 100 angewandt wird, während gesundes Gewebe und vitale Organe immer noch geschützt werden. Jedoch können, selbst falls der Mehrblattcollimator 19 im wesentlichen ähnlich zu dem Ziel 100 geformt ist, gesundes Gewebe und vitale Organe beschädigt werden, falls der Mehrblattcollimator 19 nicht mit dem Ort des Zieles 100 zur Übereinstimmung ge­ bracht ist.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens entsprechend einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zum Lokalisieren einer Projektion des Isozentrums unter Verwendung eines Mehrblattcollimators. Auf das Verfahren, das in Fig. 4 gezeigt ist, kann in Verbindung mit den Fig. 5a-5c Bezug genommen werden. Die Figuren illustrieren einen Mehrblattcollimator in verschiedenen Positionen in verschiedenen Schritten, die in dem Verfahren entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 4 beispielhaft dargestellt ist, beschrieben werden.

Ein mittleres Blatt des Mehrblattcollimators wird in das Zentrum eines Feldes vorge­ schoben, wobei alle anderen Blätter zurückgezogen sind (Schritt 200). In Fig. 5a ist ein mittleres Blatt 104a gezeigt, das in das Zentrum eines Feldes wie eines Röntgen­ feldes vorgeschoben ist, wobei alle anderen Blätter 104 zurückgezogen sind. Bei dem Beispiel eines Siemens-Mehrblattcollimators können 29 Blätter auf jeder Seite des Feldes oder eine Gesamtzahl von 58 Blättern plus zwei Klauen (in Fig. 3 ge­ zeigt) vorhanden sein. Bei diesem Beispiel ist ein mittleres Blatt das Blatt 15 (das 15. Blatt bei Zählung aus beiden Richtungen).

Ein Bild wird durch den Mehrblattcollimator aufgenommen (Schritt 202). Eine Linie durch das Längszentrum des mittleren Blattes wird dann identifiziert (Schritt 204). Bei dem Beispiel, das in Fig. 5a gezeigt ist, ist die Linie durch das Längszentrum des mittleren Blattes 104a die Linie 500. Da das Isozentrum theoretisch in der Mitte des Feldes ist und die Gestalt des Feldes durch den Mehrblattcollimator definiert wird, sollte das mittlere Blatt 104a in der Mitte des Feldes befindlich sein. Zusätzlich wird erwartet, daß die Breite jedes Blattes gleich ist und daß alle Blätter fluchtend miteinander positioniert sind, so daß die Breite des Collimators senkrecht zu der Längsachse der Blätter als konstant bleibend erwartet wird. Dementsprechend ist die Linie 500 eine Linie, die sich durch die Projektion des Isozentrums bewegt.

Wenn die Linie 500 einmal identifiziert worden ist, wird der Mehrblattcollimator gedreht (Schritt 206). Zum Beispiel kann der Mehrblattcollimator um 90 Grad oder 45 Grad gedreht werden. Bei dem Beispiel, das in Fig. 5b gezeigt ist, ist der Mehrblattcollimator um 90 Grad verglichen mit seiner Position, die in Fig. 5a gezeigt ist, gedreht worden.

Ein zweites Bild wird dann aufgenommen, indem dem Feld ermöglicht wird, durch den Collimator zu gehen (Schritt 208). Wenn das zweite Bild einmal aufgenommen worden ist, wird eine zweite Linie, die sich durch das Längszentrum des mittleren Blattes 104a bewegt, identifiziert (Schritt 201). Bei dem Beispiel, das in Fig. 5b gezeigt ist, ist die zweite Linie, die sich durch das Längszentrum des mittleren Blat­ tes 104a bewegt, als die Linie 502 gezeigt.

Der Schnitt der Linien 500 und 502 wird dann als die Projektion des Isozentrums identifiziert (Schritt 212). Falls der Mehrblattcollimator in einem unterschiedlichen Winkel wie zwei 45-Grad-Drehungen gedreht wird und eine dritte Linie (nicht ge­ zeigt) identifiziert wird, dann würde der Schnitt aller drei Linien als Projektion des Isozentrums identifiziert. Falls weniger als alle Linien sich in einem Punkt schnei­ den, dann würde der Punkt, an dem sich die Mehrzahl der Linien schneiden, als die Projektion des Isozentrums identifiziert und die verbleibenden Linien würden einem mechanischen Fehler zugeordnet.

Wenn die Projektion des Isozentrums einmal lokalisiert ist, kann die Position jedwe­ den Blattes bezüglich der Projektion des Isozentrums 13 identifiziert werden (Schritt 214). Dementsprechend kann die Position irgendeines Blattes in dem Mehrblattcol­ limator bezüglich der Projektion des Isozentrums 13 kalibriert werden (Schritt 216). Bei dem Beispiel, das in Fig. 5c gezeigt ist, ist ein zweites Blatt 104b gezeigt, das in einer spezifizierten Position ist. Die Position des Blattes 104b kann bezüglich der Projektion des Isozentrums 13 kalibriert werden, um die Genauigkeit und Präzision ungeachtet mechanischer Fehler in der Positionierung des Blattes 104b sicherzustel­ len.

Die Fig. 6 ist eine Illustration eines Zubehörs, das zum Finden der Projektion des Isozentrums entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung verwendet werden kann. Das Zubehör 600 kann ein klares Plastikstück 602, das durch einen Rahmen 606 umgeben ist, sein. Der Rahmen 606 sollte eine kompa­ tible Größe mit dem Zubehörhalter der Strahlungsbehandlungsvorrichtung wie einem Zubehörhalter 21 der Strahlungsbehandlungsvorrichtung aus Fig. 1 aufweisen. Beispiele der Größe des Zubehörs 600 enthalten ungefähr 21 cm × 25 cm oder 25 cm × 25 cm. Innerhalb des klaren Plastiks 602 können Metallmarkierungen 604 plaziert werden. Eine Metallmarkierung sollte in dem Zentrum des klaren Plastiks 602 befindlich sein, bevorzugterweise mit einigen anderen Metallmarkierungen, die mit einem vorbestimmten Abstand wie ungefähr 5 mm voneinander getrennt sind. Die Metallmarkierung kann ein Punkt aus Metall, der in dem Plastik 602 eingebettet oder befindlich ist, sein. Die Metallmarkierung ist bevorzugterweise ein Metall, das die Strahlung stoppen wird, wie Wolfram, und groß genug, um ein Bild zu zeigen. Ein Beispiel der Größe einer Metallmarkierung ist ungefähr 1-2 mm im Durchmes­ ser. Metallmarkierungen 604 können auf X- und Y-Achsen 608a-608b getrennt angeordnet sein. Eine Metallmarkierung sollte an dem Schnitt der X- und Y-Achsen 608a-608b plaziert sein, um die Projektion des Isozentrums anzuzeigen. Die zentra­ le Metallmarkierung, die auf den X- und Y-Achsen 608a-608b plaziert ist, kann eine größere Markierung als einige der anderen Markierungen sein. Zum Beispiel kann die zentrale Metallmarkierung 2 mm im Durchmesser sein, gefolgt durch eine vorbestimmte Anzahl von kleineren Metallmarkierungen, wie vier Metallmarkierun­ gen mit jeweils 1 mm im Durchmesser, dann gefolgt durch eine andere 2 mm Me­ tallmarkierung, gefolgt erneut durch vier weitere 1 mm Metallmarkierungen.

Das Röntgenstrahlfeld ist typischerweise auf einer so hohen Energie, daß die meisten der Röntgenstrahlen durch den Körper des Patienten hindurchgehen wird. Dement­ sprechend können nur harte Orte in dem Körper des Patienten, wie eine Knochen­ struktur, in einem Bild gesehen werden, das von dem Patienten genommen wird. Fall jedoch das hochenergetische Röntgenstrahlfeld durch das Zubehör 600 ebenso wie durch den Patienten geschossen wird, dann sollte das resultierende Bild die Me­ tallmarkierungen 604 zeigen. Von der zentralen Metallmarkierung wird erwartet, daß sie die Projektion des Isozentrums des Bildes ist. Falls die zentrale Metallmar­ kierung in dem Bild nicht sichtbar ist (zum Beispiel ist eine Knochenstruktur eben­ falls in der Projektion des Isozentrums befindlich), dann können die verbleibenden Metallmarkierungen 604 verwendet werden, um die Projektion des Isozentrums zu bestimmen, da alle Metallmarkierungen gleichmäßig in einem vorbestimmten Ab­ stand wie 5 mm beabstandet sind.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens entsprechend einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zum Lokalisieren der Projektion des Isozentrums durch Verwenden eines Zubehörs. Das Zubehör 600 wird in eine Strahlungsbehand­ lungsvorrichtung eingesetzt, wie in den Zubehörhalter 21 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung (Schritt 700). Ein Bild wird dann aufgenommen mit dem Behandlungs­ feld, das durch das Zubehör 600 ebenso wie durch den Patienten, der auf dem Tisch positioniert ist, hindurchgeht (Schritt 702). Das Bild wird dann analysiert, um die Position der Metallmarkierungen 604 zu identifizieren, um die Projektion des Iso­ zentrums des Bildes zu bestimmen (Schritt 704). Wenn die Projektion des Iso­ zentrums einmal identifiziert worden ist, kann das aufgenommene Bild elektronisch mit einem Referenzbild verglichen werden (Schritt 706). Der elektronische Vergleich kann durch bekannte Algorithmen ausgeführt werden, wie das Grundmustererken­ nungsmodul, das in der Matroxbildgebungsbibliothek (MIL = Matrox Imaging Lib­ rary) enthalten ist, die von Matrox hergestellt wird.

Fig. 8 ist eine Ablaufdarstellung eines Verfahrens entsprechend einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zum Kalibrieren eines Collimators. Ein Blatt eines Mehrblattcollimators wird ausgewählt (Schritt 800). Das ausgewählte Blatt wird dann bewegt (Schritt 802). Ein Bild wird durch den Collimator aufgenommen (Schritt 803). Es wird dann bestimmt, ob die Projektion des ausgewählten Blattes auf dem Bilddetektor 24 (aus Fig. 1) gleich einem vorbestimmten Abstand von einer zentralen Achse ist (Schritt 804). Dieser Schritt ist in Fig. 9 illustriert.

Fig. 9 ist eine Illustration eines Mehrblattcollimators während einer Kalibrierung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 9 zeigt ein Beispiel des Verfahrens, das in Fig. 8 beschrieben ist. Fig. 9 zeigt die Blätter 104 des Mehrblattcollimators ebenso wie die Projektion des Isozentrums 13. Eine zentra­ le Achse 500 ist so gezeigt, daß sie die Projektion des Isozentrums 13 kreuzt. Falls das Blatt, das in Schritt 800 aus Fig. 8 ausgewählt worden ist, Blatt 104C ist, dann wird das Blatt 104C bewegt. Es wird dann bestimmt, ob der Abstand 900 zwischen dem Rand des Blattes 104C und der zentralen Achse 500 gleich einem vorbestimm­ ten Abstand, wie X mm, ist.

Falls der Abstand 900 zwischen dem ausgewählten Blatt 104C und der zentralen Achse 500 nicht gleich X ist (Schritt 804 aus Fig. 8), dann wird das ausgewählte Blatt 104C erneut bewegt (Schritt 802), bis der Abstand 900 zwischen dem ausge­ wählten Blatt 104C und der zentralen Achse 500 gleich X ist. Wenn der Abstand 900 gleich X ist, dann wird eine Anzahl von Zählungen, die mit der Position des Colli­ matorblattes 104C verbunden ist, notiert (Schritt 806).

Mehrblattcollimatoren wie ein Collimator 19 aus Fig. 3 verwenden typischerweise eine Nummer wie eine Hexadezimalzahl zum Identifizieren von Blattpositionen. Diese Nummer, die eine Blattposition identifiziert, wird hier als die Anzahl von Zählungen bezeichnet. Der Collimator enthält typischerweise mindestens einen Pro­ zessor, der diese Zählungen mißt. Die Anzahl von Zählungen, die mit einer Blattpo­ sition verbunden ist, wird regelmäßig an die Steuerkonsole wie die Steuerkonsole 50 aus Fig. 1 gesandt.

Die notierte Anzahl von Zählungen wird dann mit dem Abstand X verbunden (Schritt 808). Der Abstand X wird bevorzugterweise in Standardmeßinkrementen wie mm oder Inches gemessen. Es wird dann bestimmt, ob die Kalibrierung für das ausgewählte Blatt beendet ist (Schritt 810). Ein Beispiel des Bestimmens, wann eine Kalibrierung für ein ausgewähltes Blatt beendet ist, ist eine eingestellte Anzahl von Datenpunkten, zum Beispiel vier Datenpunkte, zu erhalten, so daß vier separate Anzahlen von Zählungen mit vier unterschiedlichen Abständen verbunden sind. Wenn der vierte Abstand bestimmt ist, dann ist die Kalibrierung für das ausgewählte Blatt beendet.

Falls die Kalibrierung für das ausgewählte Blatt beendet ist, dann wird bestimmt, ob das ausgewählte Blatt das letzte Blatt war (Schritt 812). Falls das ausgewählte Blatt das letzte Blatt war, dann ist die Kalibrierung vervollständigt. Falls jedoch das aus­ gewählte Blatt nicht das letzte Blatt war, dann wird ein anderes Blatt ausgewählt (Schritt 800).

Falls die Kalibrierung für das ausgewählte Blatt noch nicht beendet ist (Schritt 810), dann wird X auf X + Y gesetzt (Schritt 814). Falls zum Beispiel der erste Datenpunkt X als 10 mm einstellt, dann kann der nächste Datenpunkt auf 20 mm eingestellt werden. Danach wird das ausgewählte Blatt bewegt (Schritt 802), bis der Abstand zwischen dem ausgewählten Blatt und der zentralen Achse dem neuen vorbestimmten Abstand gleicht (Schritte 804-806).

Mit diesen Datenpunkten kann eine Umwandlung zwischen einem Abstand, wie einem Abstand in Millimetern, und den Mehrblattcollimatorzählungen, wie Hexade­ zimalzählungen, bestimmt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung entsprechend der gezeigten Ausführungsform beschrieben worden ist, kann ein Durchschnittsfachmann leicht erkennen, daß es Variationen der Ausführungsformen geben kann und daß diese Variationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Dementsprechend können viele Modifikationen durch den Durchschnittsfachmann ohne Abweichen von dem Geist und dem Umfang der anhängenden Ansprüche gemacht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Kalibrieren eines Collimators (19), das aufweist:
Bewegen eines Blattes (104) eines Collimators (19);
Bestimmen, ob ein Abstand (900) zwischen dem Blatt (19) und einer Linie (500) ungefähr gleich einer vorbestimmten Messung ist; und
Verbinden der vorbestimmten Messung mit einer collimatorspezifischen Zählung, falls der Abstand zwischen dem Blatt (104) und der Linie (500) ungefähr gleich der vorbestimmten Messung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Linie (500) eine Projektion des Isozentrums (13) kreuzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiter das Bestimmen, ob ein zweiter Abstand zwischen dem Blatt (104) und der Linie (500) ungefähr gleich einer zweiten vorbestimmten Messung ist, aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiter das Erfassen eines Bildes durch den Collimator (19) aufweist.

5. System zum Kalibrieren eines Collimators, mit
einen Collimator, der ein Blatt (104) aufweist,
einer Bilderfassungsvorrichtung (24, 52, 35, 33), die zum Erfassen eines Bildes des Collimators (19) konfiguriert ist, und
einem Prozessor (50), der zum Bestimmen, ob ein Abstand (900) zwischen dem Blatt (104) und einer Linie (500) ungefähr gleich einer vorbestimmten Messung ist, konfi­ guriert ist.

6. System nach Anspruch 5, bei dem der Prozessor (50) außerdem konfiguriert ist zum Verbinden der vorbestimmten Messung mit einer collimatorspezifischen Zählung, falls der Abstand (900) zwischen dem Blatt (104) und der Linie (900) ungefähr gleich der vorbestimmten Messung ist.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Linie (500) durch eine Projektion des Isozentrums (13) hindurchgeht.