DE19829224A1 - Verfahren zur Lokalisation von Behandlungszielen im Bereich weicher Körperteile - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisation von Behandlungszielen im Bereich weicher Körperteile mit den folgenden Schritten. DOLLAR A - Anbringung einer Anzahl künstlicher, von einem Referenzierungssystem erfaßbarer Landmarken auf dem Körperteil; DOLLAR A - Referenzierung der relativen Lage des Behandlungszieles gegenüber der Landmarkenanordnung in einer ersten Stellung des weichen Körperteils; DOLLAR A - Erfassung einer neuen Landmarkenanordnung in einer veränderten zweiten Stellung des weichen Körperteils; DOLLAR A - Ermittlung der Verschiebung bzw. der neuen Lage des Behandlungsziels mittels der Informationen über die Verschiebung bzw. die neue Anordnung der Landmarken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisation von Behandlungszielen im Bereich weicher Körperteile.

Um Gewebeveränderungen analysieren bzw. behandeln zu können, ist es naturgemäß von großer Wichtigkeit zu wissen, an wel­ cher Stelle im Körper sich eine solche Läsion befindet. Bei relativ starr strukturierten Körperteilen besteht hierbei schon seit einiger Zeit die Möglichkeit, die Position einer Gewebeveränderung über eine Referenzierung mit künstlichen oder natürlichen Landmarken in jeder Körperlage relativ genau zu bestimmen, so daß Ärzte Eingriffe bzw. Strahlenbehandlun­ gen mit Hilfe von computerunterstützten Positionsdetektions­ einrichtungen vornehmen können. Dies ist vor allem deswegen möglich, weil sich die Lage einer Läsion in relativ starrem Gewebe auch bei stärkeren Körperlageveränderungen im Verhält­ nis zu beispielsweise auf der Haut in der Umgebung angebrach­ ten künstlichen Landmarken kaum verändert.

Größere Probleme mit der genauen Lokalisation von Behand­ lungszielen entstehen jedoch im Bereich weicher Körperteile, wie beispielsweise der weiblichen Brust, wobei der Brustkrebs die häufigste Art der Krebserkrankung darstellt.

[Stand der Technik]

Herkömmlicherweise muß eine Gewebeveränderung in einem wei­ chen Körperteil immer wieder abgetastet werden, um ihre Lage und grobe Form zu ermitteln und beispielsweise mit relativer Genauigkeit eine Biopsie oder eine Strahlenbehandlung durch­ führen zu können. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, das Körperteil am übrigen Körper beispielsweise mittels Pflasterstreifen zu befestigen. Dies wird jedoch von den Patienten meist als unangenehm empfunden.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Methode, die Läsions­ lage durch Abtastung zu bestimmen, liegt darin, daß durch die inhärente Ungenauigkeit bei Biopsien oftmals nicht beim ersten Mal eine Gewebeentnahme an der richtigen Stelle erfol­ gen kann, so daß mehrere, möglicherweise schmerzhafte Ein­ griffe nötig werden.

[Aufgabe der Erfindung]

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Lokalisation von Behandlungszielen im Bereich weicher Körperteile zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Methoden überwindet. Insbesondere soll ein Lokalisationsverfahren bereitgestellt werden, das eine genaue und auch während einer Behandlung bei Lageände­ rungen nachverfolgbare Positionserfassung für das Behand­ lungsziel gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Lokalisation von Behandlungszielen im Bereich weicher Körper­ teile mit den folgenden Schritten gelöst:

• - Anbringung einer Anzahl künstlicher, von einem Referen­ zierungssystem erfaßbarer Landmarken auf dem Körperteil;
• - Referenzierung der relativen Lage des Behandlungszieles gegenüber der Landmarkenanordnung in einer ersten Stel­ lung des weichen Körperteils;
• - Erfassung einer neuen Landmarkenanordnung in einer verän­ derten zweiten Stellung des weichen Körperteils; und
• - Ermittlung der Verschiebung bzw. der neuen Lage des Behandlungsziels mittels der Informationen über die Ver­ schiebung bzw. die neue Anordnung der Landmarken.

Es wird also mit anderen Worten die neue Lage und vorteilhaf­ terweise auch die neue Form des Behandlungszieles aus der Landmarkenposition vor und nach der Verformung des weichen Körperteils bestimmt. Vorteilhafterweise entfällt hiermit erfindungsgemäß eine Neubestimmung der Läsionslage durch Abtastungen, und es müssen keine unangenehmen Befestigungs­ maßnahmen getroffen werden. Die damit verbundenen Unannehm­ lichkeiten für den Patienten sind somit erfindungsgemäß umgehbar. Es erfolgen keine erneuten Lageverschiebungen durch das Abtasten, so daß Biopsien oder Strahlenbehandlungen mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden können.

Die Landmarkenanordnung weist in bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens drei Landmarken auf, um deren relative Raumposition mit ausreichender Genau­ igkeit ermitteln zu können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Referenzierung in der ersten Stellung ein, insbesondere computerunterstütztes, Erfassungssystem, bevorzugt ein CT-, MRI-, PET- oder SPECT-Erfassungssystem, verwendet, das sowohl die künstlichen Landmarken als auch die Struktur des Körperteils erfassen kann.

Bei der Behandlungsvorbereitung wird also beispielsweise mittels einer Computertomographie die relative Lage der Gewebsveränderung gegenüber der Anordnung der Landmarken bestimmt, um später aus der Positionsveränderung der Landmar­ ken zueinander die geänderte Lage des Behandlungsziels be­ stimmen zu können. Die erhalten Daten können zur Wiederver­ wendung bei der Behandlung abgespeichert werden.

Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß zur Erfassung der neuen Landmarkenanordnung in der veränderten zweiten Stellung des weichen Körperteils ein computerunterstütztes Positions­ detektionssystem verwendet, das den Behandlungsraum über­ wacht.

Wenn der Patient also nach der Behandlungsvorbereitung zur eigentlichen Behandlung in den Behandlungsraum kommt, wird ein Positionsdetektionssystem, das beispielsweise die Positi­ on der künstlichen Landmarken mit einem Kamerasystem erfaßt und über einen Rechner verarbeitet bzw. an einem Bildschirm ausgibt, die neue Lage der Landmarken zueinander bestimmen. Dem Rechnersystem sind damit die Anordnungen der Landmarken in der ersten und in der zweiten Stellung bekannt. Diese Daten können nun ausgewertet werden.

Hierzu wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Ermittlung der Verschiebung bzw. der neuen Lage des Behandlungszieles ein durch die Landmarkenanordnung bestimmtes Koordinatensystem verwendet, wobei mittels eines Transformationsmodells, das auf der Basis modellierter Struk­ turdaten für das Körperteil arbeitet, die neue Koordinatenla­ ge des Behandlungsziels computerunterstützt errechnet wird.

Wenn die Raumlage der einzelnen Landmarken zueinander vor und nach der Lageänderung des weichen Körperteils bekannt ist, läßt sich rechnerisch auch bestimmen, was bei dieser Ver­ schiebung im Inneren des weichen Körperteils vorgegangen ist, d. h. welche Lage oder Formveränderung das innen liegende Be­ handlungsziel erfahren hat. Hierzu kann beispielsweise ein mechanisch-mathematisches Verformungsmodell verwendet werden, welches das weiche Körperteil beispielsweise als gallertarti­ ge Masse simuliert. Bei Kenntnis der äußeren Verformung einer solchen Masse (Verschiebung der Landmarken zueinander) kann dann auch die innere Lageänderung und damit die neue Position sowie die neue Form der Läsion errechnet werden.

Besonders vorteilhaft gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn die jeweils gegenwärtige Position in Echt zeit laufend neu errechnet und auf einem Computerüberwa­ chungsschirm ständig dargestellt wird. Der Arzt kann dann, beispielsweise bei einer Biopsie, mit einem ebenfalls im Behandlungsraum referenzierten Gewebeentnahmegerät Lageände­ rungen der Läsion verfolgen und die Gewebeprobe an der ge­ wünschten Stelle entnehmen, ohne daß mehrfache Eingriffe notwendig werden.

Mit besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Lokalisation von Läsionen im Bereich der weiblichen Brust, insbesondere bei Brustkrebs, anwendbar.

[Beispiele]

Die Erfindung wird im weiteren anhand der beiliegenden Zeich­ nungen erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen ein weiches Körperteil mit einer Läsion in einer ersten (Fig. 1) und einer zweiten (Fig. 2) Stellung.

Das in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete weiche Körperteil enthält eine Gewebsveränderung oder Läsion 2. Außen am Körperteil 1, also beispielsweise auf der Haut des Patienten, sind künstliche Landmarken 3 aufgebracht, von denen in der Darstellung in Fig. 1 vier Stück zu sehen sind.

Die Fig. 1 stellt beispielsweise den Zustand dar, in dem das weiche Körperteil mittels einer Computertomographie scheiben­ weise abgetastet wird. Hierbei werden sowohl die Positionen der Landmarken 3 als auch die Position der Läsion 2 erfaßt, und ihre Relativposition zueinander wird errechnet, so daß die Position der Läsion 2, im Koordinatensystem der Landmar­ ken 3 bekannt ist.

Die Fig. 2 stellt nunmehr das weiche Körperteil in einer veränderten Lage dar, also beispielsweise nachdem der Patient den Computertomographen verlassen und sich im Behandlungsraum niedergelassen hat (beispielsweise zur Durchführung einer Biopsie). Aus Fig. 2 wird ersichtlich, daß sich durch die Lageveränderung des weichen Körperteils 1 auch die Position und Form der Läsion 2 geändert hat. Ebenfalls geändert hat sich aber auch die Anordnung der Landmarken 3, und erfin­ dungsgemäß kann nunmehr, nachdem die neue Lage der Landmarken 3 zueinander in der Behandlungsstellung erfaßt worden ist, auch die neue Lage der Läsion 2 errechnet werden, wenn ein ausreichend genaues mechanisch-mathematisches Verformungs- bzw. Transformationsmodell verwendet wird, das den Körperteil 2 beispielsweise als gallertartige Masse simuliert.

Der neue Lagezustand kann über einen Rechner und einen Bild­ schirm in Echtzeit als bildliche Operationshilfe für den Arzt dargestellt werden, der nunmehr mittels eines ebenfalls im Raum referenzierten, hier schematisch dargestellten Gewebe­ entnahmegerätes 4 mit erfaßbaren Markierungen 5 eine Biopsie zielgenau durchführen kann.

Selbst wenn sich die Lage der Läsion 2 während der Biopsie nochmals verändern sollte, kann der Arzt diese Lageänderung problemlos auf dem Computerbildschirm in Echtzeit erkennen, und es besteht nicht mehr die Gefahr, daß möglicherweise versehentlich gesundes Gewebe entnommen wird.

Bezugszeichenliste

1

Körperteil

2

Behandlungsziel

3

Landmarke

4

Gewebeentnahmegerät

5

Markierung

Claims (6)

1. Verfahren zur Lokalisation von Behandlungszielen (2) im Bereich weicher Körperteile (1) mit den folgenden Schrit­ ten:

• - Anbringung einer Anzahl künstlicher, von einem Referen­ zierungssystem erfassbarer Landmarken (3) auf dem Körper­ teil (1);
• - Referenzierung der relativen Lage des Behandlungszieles (2) gegenüber der Landmarkenanordnung in einer ersten Stellung des weichen Körperteils (1);
• - Erfassung einer neuen Landmarkenanordnung in einer ver­ änderten zweiten Stellung des weichen Körperteils (1);
• - Ermittlung der Verschiebung bzw. der neuen Lage des Be­ handlungsziels mittels der Informationen über die Ver­ schiebung bzw. die neue Anordnung der Landmarken (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Landmarkenanordnung mindestens drei Landmarken (3) auf­ weist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Referenzierung in der ersten Stellung ein, insbe­ sondere computerunterstütztes, bildgebendes Erfassungssy­ stem, bevorzugt ein CT-, MRI-, PET- oder SPECT- Erfassungssystem verwendet wird, das sowohl die künstli­ chen Landmarken (3) als auch die Struktur des Körperteils (1) erfassen kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Erfassung der neuen Landmarkenan­ ordnung in der veränderten zweiten Stellung des weichen Körperteils (1) ein computergesteuertes Positionsdetekti­ onssystem verwendet wird, das den Behandlungsraum über­ wacht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Ermittlung der Verschiebung bzw. der neuen Lage des Behandlungsziels (2) ein durch die Landmarkenanordnung bestimmtes Koordinatensystem verwen­ det wird, wobei mittels eines Transformationsmodells, das auf der Basis modellierter Strukturdaten für das Körer­ teil arbeitet, die neue Koordinatenlage des Behandlungs­ ziels (2) computerunterstützt errechnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Läsionen im Bereich der weiblichen Brust, insbesondere Brustkrebs, lokalisiert werden.