Cone Beam CT (CBCT) - radio

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20.4.2007
14:09 Uhr
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AKZENTE 1/07 PRÄZISE PATIENTENPOSITIONIERUNG
Präzise Patientenpositionierung dank
moderner Bildgebung
Cone Beam CT (CBCT)
Das On Board Imaging System (OBI), das auf unserem neuesten Beschleuniger installiert ist, besteht aus einer konventionellen Röntgenröhre und einem digitalen Bilddetektor. Diese beiden Komponenten
sind jeweils auf einem Roboterarm installiert. Werden diese Arme ausgefahren, so erhält man eine Röntgenanordnung, die senkrecht zum
Beschleunigerstrahl steht und deren Zentralstrahl genau durch das
Rotationszentrum der Drehbewegung des Beschleunigers um den
Patienten geht (Abb. 1). Diese Anordnung ist weitgehend identisch mit
der Geometrie in einem Computertomographen (CT) und lässt sich
dementsprechend zur Anfertigung von Computertomogrammen nutzen.
Abb. 1: Während einer 360 o-Rotation
um den Patienten werden mit dem
2-dimensionalen digitalen Detektor
permanent Röntgen-Bilder aufgenommen. Eine Rekonstruktions-Software erstellt ein 3-dimensionales
Abbild des Patienten. Im Gegensatz
zum herkömmlichen CT wird der
Patient während der Rotation nicht
bewegt. Die dritte Dimension des
Abbildes ergibt sich durch Längsausdehnung des Detektors.
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Vergleich von Cone Beam CT mit einem herkömmlichen CT
Der Unterschied zwischen einem herkömmlichen CT und einem
CBCT besteht darin, dass beim herkömmlichen CT die Detektoren in
Linien angeordnet sind (quasi eindimensionale Detektoren), wogegen
beim Cone Beam CT die zweidimensionale Fläche des Detektors genutzt wird. Dafür wird der Patient während der Rotation nicht vorwärts bewegt. Bei einer Rotation kann ein Volumen aufgenommen
werden, das in der Patientenachse durch die Grösse des Detektors
beschränkt ist (Abb. 1). Die Rekonstruktions-Software erlaubt es,
dasselbe Bildformat zu erzeugen, wie man es von herkömmlichen CTs
gewohnt ist, also transversale Schnittbilder in Abständen von einigen
Millimetern. Bei der Patientenpositionierung mit CBCT wird die ganze Volumeninformation genutzt und kann wie im MR in transversalen, frontalen und sagittalen Ebenen dargestellt werden.
Abb. 2: Planungs-CT (orange) und Cone Beam CT (weiss/blau) sind überlagert in drei Ebenen (Transversal-, Frontal- und Sagittal-Ebene) dargestellt.
Zielvolumen ist der Magen. Da der Patient aber nur eine funktionstüchtige
Niere hat, ist die Schonung dieses Organs sehr wichtig. Das Cone Beam CT
am Beschleuniger erlaubt es, die Positionierung auch in Bezug auf die
momentane Lage der Niere zu überprüfen. Die Software ermöglicht es, die
beiden Aufnahmen zu verschieben bis die Überlagerung optimal ist.
Am unteren Bildschirmrand wird angezeigt, wie der Patiententisch bewegt
werden muss, damit der Patient entsprechend bestrahlt wird.
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Patienten-Positionierung mit dem Cone Beam CT
Üblicherweise werden in der Radio-Onkologie die Patienten am Beschleuniger aufgrund von Markierungen an der Patientenoberfläche
positioniert. Die korrekte Lage des Bestrahlungsfeldes bei inneren
Organen kann mit den üblichen Mitteln oft nur relativ zu dichten
Strukturen wie Knochen geprüft werden. Mögliche Bewegungen dieser Organe, z.B. durch Atmung oder sich ändernde Füllungszustände,
werden nicht erkannt.
Das Cone Beam CT am Beschleuniger gestattet es, nicht nur die
Patienten-Positionierung, sondern auch die Lage der zu bestrahlenden
Regionen mit ihren Organen 3-dimensional zu kontrollieren.
Auf diese Weise kann das Bestrahlungsvolumen signifikant reduziert
werden ohne Gefahr für die Tumorkontrolle. Hierzu kann vor jeder
Bestrahlung ein Cone Beam CT am Beschleuniger gemacht werden. Die
installierte «3D /3D-Matching»-Software wird benutzt, um das aufgenommenen Cone Beam CT mit dem CT zu vergleichen, das für die
Planung verwendet wurde. Mit Hilfe der Software kann man in allen
drei Ebenen das Cone Beam CT gegenüber dem Planungs-CT verschieben, bis die Strukturen in allen Dimensionen übereinstimmen.
Sind Cone Beam CT und Planungs-CT zur Deckung gebracht, so zeigt
die Software an, wie der Patiententisch bewegt werden muss, damit
das zu bestrahlende Organ in seiner momentanen 3-dimensionalen
Lage mit der geplanten Position übereinstimmt (Abb. 2).
Abb. 3: CBCT-Aufnahmen können
auch für die Therapie-Planung
verwendet werden. Insbesondere
zur Definition des Prostata-Volumens ist es aber nützlich, wenn im
Therapie-Planungs-System MRIDaten (rechts) mit CBCT-Daten
(links) verknüpft werden. Der
Radio-Onkologe kann das Zielvolumen dann auf dem MRI einzeichnen. Als Basis für die Berechnung
der Dosisverteilung dient aber das
CBCT, da nur aus diesen Daten die
Absorptionsfähigkeit des Gewebes
für hochenergetische Strahlung
ermittelt werden kann.
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Cone Beam CT als Ersatz für das Planungs-CT
Bei CT-Aufnahmen sehr adipöser Patienten ergibt sich manchmal das
Problem, dass diese zusammen mit der Lagerungshilfe, die wir für die
Therapie verwenden, einen grösseren Durchmesser beanspruchen als
am CT vorhanden ist. Von diesen Patienten kann ein Cone Beam CT
erstellt und als Planungs-CT verwendet werden (Abb. 3).