DE102022203903B3

DE102022203903B3 - Verfahren zur Bereitstellung eines Bestrahlungsplans, Vorrichtung zur Ermittlung und Vorrichtung zur Anwendung des Bestrahlungsplans

Info

Publication number: DE102022203903B3
Application number: DE102022203903.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Hofmann; Patrick Wohlfahrt
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2042-04-22
Also published as: US20230338749A1; CN116920288A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Bestrahlungsplans für eine Bestrahlung eines Zielvolumens, umfassend die Schritte:- Erfassen (S7) eines zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes, wobei der 3D-Bilddatensatz über mindestens einen Atemzyklus des Patienten zeitaufgelöst ist, wobei der 3D-Bilddatensatz auf einer zeitaufgelösten Aufnahme eines Untersuchungsbereichs eines Patienten und auf einem Bildgebungs-Atemverlauf basiert, wobei der Untersuchungsbereich das Zielvolumen umfasst, wobei der Bildgebungs-Atemverlauf auf einer während der zeitaufgelösten Aufnahme ermittelten ersten atemkorrelierten Surrogatgröße basiert,- Erfassen (S7) einer atemkorrelierten zweiten Surrogatgröße des Patienten, wobei die zweite Surrogatgröße eine Atmung des Patienten während der Bestrahlung beschreibt,- Ermitteln (S8) eines Bestrahlungs-Atmungsverlaufs basierend auf der erfassten zweiten Surrogatgröße,- Ermitteln (S9) des Bestrahlungsplans basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf,- Bereitstellen (S10) des Bestrahlungsplans für eine Bestrahlung des Zielvolumens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Bestrahlungsplans, insbesondere für eine Bestrahlung eines Zielvolumens bei einer Strahlentherapie eines Patienten in einer Bestrahlungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bereitstellung des Bestrahlungsplans und eine Vorrichtung, insbesondere Bestrahlungsanlage, zur Anwendung des Bestrahlungsplans. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Anwendung des Verfahrens und ein Speichermedium mit dem Computerprogramm.
Bei der Strahlentherapieplanung werden häufig CT-Bilder (Computertomographie) zur Berechnung und Optimierung von Dosisverteilungskarten und der Erstellung eines Bestrahlungsplans verwendet. Je nach Lage des Tumors kann die Atmung des Patienten mehr oder weniger großen Einfluss auf die Bestrahlung, den Bestrahlungsplan und etwaige Sicherheitsmargen haben. So sind Tumore bekannt, z.B. Lungen- oder Abdomen-Karzinome, die atmungsbedingt zur Bewegung neigen. Die Bewegung eines Tumors kann dazu führen, dass statt dem eigentlichen Tumor als Zielvolumen auch gesundes Gewebe, im Speziellen gefährdete Organe, bestrahlt werden, was jedoch dringend zu vermeiden ist.
Um eine für die Bestrahlungsplanung relevante Anatomie, insbesondere das Lungen- oder Abdomen-Karzinom, des Patienten in einer bestimmten Atmungsphase des Patienten rekonstruieren zu können, kann während der bildgebenden Untersuchung, der Aufnahme der CT-Bilder und einer Bestimmung von 3D-Bilddaten eine Atembewegung des Patienten erfasst werden. Beispielsweise können für jede z-Position des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Zielvolumens, Schichtbilder über alle Atmungsphasen eines Atemzyklus, welcher insbesondere ein Einatmen und Ausatmen des Patienten abbildet und einem periodischen Segment der Atembewegung entspricht, rekonstruiert werden. Damit können zeitaufgelöste Bilddatensätze bzw. atemkorrelierte Bilder-Serien generiert werden, welche den Untersuchungsbereich hinsichtlich einer Atembewegung zeitaufgelöst, d.h. im Wesentlichen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Atemzyklus des Patienten, darstellen. Die Atmung und die Atembewegung eines Patienten sind höchst patientenspezifisch. Daraus resultiert, dass die gleichen Einstellungsparameter zur Datenaufnahme mittels eines medizinischen Bildgebungsgeräts nicht für jeden Patienten optimal sind.
Ein Bestrahlungsplan wurde bisher basierend auf den Bilddaten, insbesondere den zeitaufgelösten 3D-Bilddaten, bestimmt und ohne Kenntnis und/oder Berücksichtigung der Atmung des Patienten bei einer Bestrahlung bestimmt. Als zeitaufgelöster 3D-Bilddatensatz werden beispielsweise dreidimensional rekonstruierte Volumina basierend auf Computertomographie-Aufnahmen (4DCT) verwendet. Um die Anatomie eines Patienten in einer bestimmten Atmungsphase rekonstruieren zu können, wird ein Surrogatesignal mit der Rohdatenaufnahme synchronisiert und somit eine Korrelation zwischen CT-Rohdaten und Atmung des Patienten hergestellt. Zur Bestrahlungsplanung wird die Bewegung von Tumoren und gesunden Risikostrukturen, beispielsweise mehrere Atmungsphasen, abgeschätzt und anschließend als Bewegung über den gesamten Atemzyklus bei der Bestrahlung angenommen. Die so bestimmte Bewegung des Tumors und der gesunden Risikostrukturen kann dann für die Definition des zu bestrahlenden Zielvolumens genutzt werden, z.B. internal target volume (ITV) mit zusätzlichen Sicherheitssäumen anhand der verschiedenen 4DCT-Phasen, einer rekonstruierten Midventilationsphase oder eines maximum intensity projection (MIP) Datensatzes.
Für eine Maximalabschätzung können auch nur jeweils die beiden Atmungsphasen der maximalen Inspiration und Exspiration berücksichtigt werden. Die Genauigkeit dieser Planung hängt zum einen von der Bildqualität der 4DCT-Rekonstruktionen ab, die häufig durch Bildartefakte beeinträchtigt sind. Grundvoraussetzung für die Vermeidung dieser Artefakte ist, dass der Patient während der Rohdatenaufnahme zur Bestimmung der zeitaufgelösten 3D-Daten regelmäßig und reproduzierbar atmet (konstante Atemfrequenz und Amplitude). Dies ist jedoch nicht jedem Patienten möglich. Somit führen Irregularitäten in der Atemfrequenz und Amplitude zu inkonsistenten und unvollständigen Rohdaten, was wiederum zu Bildartefakten in den finalen 4DCT-Rekonstruktionen führt. Diese Artefakte stellen Ungenauigkeiten dar, die einen entscheidenden Einfluss auf die Genauigkeit der Bestrahlungsplanung haben. Einfach ausgedrückt: Je stärker die Artefakte, desto größer die Ungenauigkeiten. Je größer die Unsicherheit in der Bestrahlungsplanung, desto größere Sicherheitsbereiche müssen bei der Bestrahlungsplanung berücksichtigt werden.
Aus den Druckschriften EP 2 121 097 A2 und DE 10 2020 211 944 A1 sind Bildgebungsverfahren unter Berücksichtigung der Atmung des Patienten bekannt. Hierbei werden Unregelmäßigkeiten in der Patientenatmung berücksichtigt und während Datenaufnahme und -rekonstruktion einbezogen. Damit werden Irregularitäten in der Atemfrequenz und -amplitude detektiert und aktiv verwendet, um effektiv ein „repräsentatives“ Atemverhalten des Patienten im 4DCT mit signifikant weniger Bildartefakten darzustellen. Diese 4DCT-Bilder bieten eine gute Datengrundlage für die Bestrahlungsplanung. Jedoch werden aktuell Bestrahlungspläne erstellt und Bestrahlungen durchgeführt, die ausschließlich die Bilddaten verwenden, ohne die zugrundeliegende Algorithmik der Bestimmung der zeitaufgelösten 3D-Bilddaten, insbesondere der 4DCT-Datenakquise, zu berücksichtigen. In den meisten Fällen kann davon ausgegangen werden, dass der Patient auch während der Bestrahlung unregelmäßig atmet und somit Abweichungen vom „idealen“ Bestrahlungsplan (basierend auf Bildern, die eine repräsentative Atmung des Patienten zeigen) auftreten. Dies kann dazu führen, dass die Konformität des Bestrahlungsplanes aufgrund der durch die unregelmäßige Atmung veränderten Anatomie nicht aufrechterhalten werden kann.
In US 2009/0 180 589 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Verfolgen von Herzzielen offenbart. Die Herzziele können dynamisch verfolgt werden. Der Prozess kann das Registrieren eines Herzziels in unterschiedlichen Phasen eines Herzzyklus beinhalten. Die Bewegung des Herzziels kann durch Korrelieren der Atmungsbewegung und der Pumpbewegung des Herzens bestimmt werden. Die Bestrahlung kann dann unter Berücksichtigung der Bewegung des Herzziels an das Herzziel abgegeben werden.
Eine Strahlentherapievorrichtung ist aus US 2017/0 312 544 A1 bekannt. Die Strahlentherapievorrichtung beinhaltet eine Bestrahlungseinheit eine Röntgenbildgebungseinheit, eine CT-Bildgebungsvorrichtung, eine Behandlungsplanungsvorrichtung und eine Steuerung. Die Steuerung umfasst eine CT-Bild-Verformungsbetrag-Berechnungseinheit, eine Formberechnungseinheit, eine Bestrahlungsbereichs-Bestimmungseinheit, eine Röntgenbild-Verformungsbetrag-Berechnungseinheit, eine Positionsberechnungseinheit, eine Schablonenanpassungseinheit, eine Vergleichseinheit, eine Korrektureinheit und eine Bildverarbeitungseinheit.
Das Dokument US 2021/0 187 321 A1 beschreibt ein radiochirurgisches Verfahren zur Behandlung einer Herz-Kreislauf-Erkrankung eines Patienten, wobei das Verfahren das Richten von radiochirurgischer Strahlung von außerhalb des Patienten auf einen oder mehrere Zielbehandlungsbereiche umfasst, die sympathische Ganglien des Patienten umfassen, um die Herz-Kreislauf-Erkrankung zu hemmen.
Die Druckschrift WO 2021/094 824 A1 beischreibt ein System und Verfahren, welche sowohl Atem- als auch Herzzyklen bei der Charakterisierung der Bewegung des Herzens relativ zur Bestrahlungsquelle berücksichtigen. Das System und die Verfahren können auch einen Herzschlagsensor umfassen, der eine unabhängige Referenzanzeige der Herzphase bereitstellt, um eine Echtzeit- oder nahezu Echtzeit-Qualitätssicherung einer aktuellen vorhergesagten Phasenanzeige bereitzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Ermittlung eines auf den Patienten und dessen Atmung individuell abgestimmten Bestrahlungsplans zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren dargelegt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung eines Bestrahlungsplans für eine Bestrahlung eines Zielvolumens vorgeschlagen, umfassend die Schritte:

- Erfassen eines zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes, wobei der 3D-Bilddatensatz über mindestens einen Atemzyklus des Patienten zeitaufgelöst ist, wobei der 3D-Bilddatensatz auf einer zeitaufgelösten Aufnahme eines Untersuchungsbereichs eines Patienten und auf einem Bildgebungs-Atemverlauf basiert, wobei der Untersuchungsbereich das Zielvolumen umfasst, wobei der Bildgebungs-Atemverlauf auf einer während der zeitaufgelösten Aufnahme ermittelten ersten atemkorrelierten Surrogatgröße basiert,
- Erfassen einer atemkorrelierten zweiten Surrogatgröße des Patienten, wobei die zweite Surrogatgröße eine Atmung des Patienten während der Bestrahlung beschreibt,
- Ermitteln eines Bestrahlungs-Atmungsverlaufs basierend auf der erfassten zweiten Surrogatgröße,
- Ermitteln des Bestrahlungsplans basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf,
- Bereitstellen des Bestrahlungsplans für eine Bestrahlung des Zielvolumens.

Als Bereitstellen des Bestrahlungsplans wird insbesondere eine Echtzeitkorrektur eines ursprünglichen Bestrahlungsplans verstanden, beispielsweise eine Echtzeitkorrektur basierend auf der Atmung und/oder zur Berücksichtigung der Atmung des Patienten. Das Verfahren ist insbesondere zum automatischen Bestimmen eines Bestrahlungsplans ausgebildet. Der Bestrahlungsplan kann beispielsweise einen patientenspezifischen Bestrahlungsplan bilden, vorzugsweise zur Bestrahlung mittels eines Linearbeschleunigers und/oder einer Partikelbestrahlungsanlage. Der Bestrahlungsplan ist ausgelegt, die Bestrahlung eines Zielvolumens mit ionisierender Strahlung und/oder hochenergetischen Partikeln zu beschreiben, festzulegen und/oder zu terminieren. Der Bestrahlungsplan basiert insbesondere auf einer zu erzielenden Dosisverteilung (Soll-Dosisverteilung) innerhalb dieses Zielvolumens. Der Bestrahlungsplan dient dem Zweck, die Dosis des (Teilchen-)Strahls mit einer hohen Qualität (z. B. möglichst exakt entsprechend der Soll-Dosisverteilung) in dem Zielvolumen, welches vorzugsweise mehrere Isoenergieschichten umfasst, zu deponieren oder zu applizieren.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein zeitaufgelöster 3D-Bilddatensatz, kurz 3D-Bilddatensatz oder 3D-Bilddaten, erfasst. Der 3D-Bilddatensatz bildet insbesondere einen 4DCT-Bilddatensatz. Der 3D-Bilddatensatz kann von einem Speicher, einer Cloud oder einem Datenträger bereitgestellt sein, wobei als Erfassen ein Übernehmen, insbesondere lokales Speichern und/oder Sichern, des bereitgestellten 3D-Bilddatensatzes verstanden werden kann. Vorzugsweise wird der 3D-Bilddatensatz in einem dem ersten Verfahrensschritt vorausgehenden Verfahrensschritt bestimmt und/oder ermittelt. Der 3D-Bilddatensatz kann zum Beispiel basierend auf den Verfahren gemäß der Druckschriften EP 2 121 097 A2 und/oder DE 10 2020 211 944 A1 bestimmt werden oder bestimmt worden sein, wobei der Inhalt der Druckschriften EP 2 121 097 A2 und DE 10 2020 211 944 A1 hiermit aufgenommen wird.
Der 3D-Bilddatensatz ist über mindestens einen Atemzyklus des Patienten zeitaufgelöst. Ein Atemzyklus umfasst insbesondere mehrere Atmungsphasen. Der Atemzyklus umfasst als Atmungsphasen insbesondere ein Einatmen und Ausatmen des Patienten. Im Speziellen umfasst der Atemzyklus exakt ein Einatmen und ein Ausatmen. Die Atemzyklen, insbesondere die Atmungsphasen, können sich für einen Patienten unterscheiden, beispielsweise in der Tiefe, Intensität und/oder Dauer des Einatmens und/oder des Ausatmens. Insbesondere kann zwischen Einatmen und Ausatmen eine Pausenphase liegen, welche sich für die Atemzyklen unterscheiden kann.
Der 3D-Bilddatensatz basiert auf einer Aufnahme eines Untersuchungsbereichs des Patienten, insbesondere eine zeitaufgelöste Aufnahme und/oder Aufnahme einer Bildsequenz über die Zeit. Die Aufnahme des Untersuchungsbereichs erfolgt vorzugsweise mit einem Bildgebungsgerät der Medizintechnik, vorzugsweise mit einem Computertomographen, einem Positron-Emissions-Tomographen oder einem Magnetresonanztomographen. Durch das Aufnehmen des Untersuchungsbereichs können Rohbilddaten bereitgestellt werden. Die Rohbilddaten umfassen und/oder bilden beispielsweise Schichtbilder. Die Aufnahme des Untersuchungsbereichs erfolgt vorzugsweise über mehrere Atemzyklen. Die Aufnahme des Untersuchungsbereichs kann dem vorgeschlagenen Verfahren vorgelagert sein oder optional als ein dem ersten Verfahrensschritt vorausgehender Verfahrensschritt einen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden. Der Untersuchungsbereich umfasst den Abschnitt des Zielvolumens. Das Zielvolumen wird beispielsweise von dem zu bestrahlenden Tumor gebildet. Alternativ und/oder ergänzend wird das Zielvolumen von einem Organ vorgegeben oder ist Teil eines Organs. Der Untersuchungsbereich ist beispielsweise ein Körperabschnitt des Patienten, in welchem das Zielvolumen sich befindet.
Der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz wird basierend auf dem aufgenommen Untersuchungsbereich, insbesondere den Rohbilddaten, und einem Bildgebungs-Atemverlauf bestimmt. Insbesondere werden der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz basierend auf dem Bildgebungs-Atemverlauf rekonstruiert. Der Bildgebungs-Atemverlauf umfasst und/oder beschreibt beispielsweise eine Atemkurve des Patienten bei der Aufnahme des Untersuchungsbereichs und/oder der Rohbilddaten. Die Atemkurve des Patienten, welche die Atembewegung des Patienten widerspiegelt, beschreibt die Atmung vorzugsweise über mehrere Atemzyklen, insbesondere über alle Atemzyklen während der Aufnahme des Untersuchungsbereichs zur Bestimmung der 3D-Bilddaten. Die Atemkurve und/oder der Bildgebungs-Atemverlauf wird basierend auf einer ersten Surrogatgröße ermittelt. Die erste Surrogatgröße bildet eine atemkorrelierte Größe, insbesondere eine Messgröße. Die erste Surrogatgröße kann beispielsweise mittels eines Sensors erfasst werden, beispielsweise mittels einer Kamera oder eines Atemgurts. Die Atembewegung bzw. der Bildgebungs-Atemverlauf beschreibt üblicherweise ein freies Atmen des Patienten und umfasst insbesondere wenigstens einen Atemzyklus des Patienten. Der Bildgebungs-Atemverlauf wird insbesondere über zumindest einen gesamten Atemzyklus des Patienten ermittelt, wobei der gesamte Atemzyklus zumindest ein einmaliges Einatmen und einmaliges Ausatmen des Patienten umfasst. Vorzugsweise umfasst die bereitgestellte Atemkurve und/oder der Bildgebungs-Atemverlauf mehr als einen Atemzyklus. Der Atemzyklus entspricht vorzugsweise einem periodischen Segment der Atembewegung. Aus dem Bildgebungs-Atemverlauf, insbesondere der Atemkurve, kann die Dauer eines Atemzyklus oder eine mittlere Dauer mehrerer aufeinanderfolgender Atemzyklen und damit eine Atemrate, d.h. beispielsweise eine Anzahl an Inhalationen bzw. Exhalationen pro Zeiteinheit, bestimmt werden. Je langsamer der Patient atmet, desto höher ist die Atemrate.
Der Bildgebungs-Atemverlauf, insbesondere Verlauf der Atemkurve eines Patienten, kann insbesondere patientenindividuell sein, d.h. auftretende Steigungen, die Dauer einer Inhalation oder Exhalation, oder das Auftreten von zwischenzeitlichen Ruhephasen mit geringer oder keiner Bewegung können von Patient zu Patient und ggf. auch von bildgebender Untersuchung zu bildgebender Untersuchung eines Patienten verschieden sein. Dies kann insbesondere auch unabhängig von einer (mittleren) Atemrate oder zumindest nicht in einfacher Weise aus einer (mittleren) Atemrate eines Patienten ableitbar sein.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird eine atemkorrelierte zweite Surrogatgröße des Patienten erfasst, im Speziellen gemessen. Die zweite Surrogatgröße wird beispielsweise mittels eines Sensors erfasst und/oder gemessen, beispielsweise einem Atemgurt oder einer Videokamera als Sensor erfasst und/oder gemessen. Die zweite Surrogatgröße wird oder ist bei der Bestrahlung des Patienten erfasst und/oder gemessen, beispielsweise während der Ausführung des Bestrahlungsplans und/oder während der Patient bestrahlt wird. Mit anderen Worten wird die erste Surrogatgröße während der Aufnahme der Rohdaten zur Bildgebung und/oder zur Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes ermittelt und/oder gemessen, während die zweite Surrogatgröße zu einem späteren Zeitpunkt bzw. der Bestrahlung des Patienten ermittelt und/oder gemessen wird. Die zweite Surrogatgröße beschreibt die Atmung des Patienten, beispielsweise Länge, Tiefe und/oder Steigung von Ein- und Ausatmungsphasen. Beispielsweise beschreibt die erste und/oder zweite Surrogatgröße ein Heben und Senken eines Brustkorbs des Patienten.
Basierend auf der ermittelten und/oder gemessenen zweiten Surrogatgröße wird ein Bestrahlungs-Atemverlauf ermittelt, bestimmt und/oder berechnet. Der Bestrahlungs-Atemverlauf umfasst und/oder beschreibt beispielsweise eine Atemkurve des Patienten bei und/oder während der Bestrahlung und/oder des Ausführens des Bestrahlungsplans. Insbesondere beschreibt der Bestrahlungs-Atemverlauf eine aktuelle Atmung und/oder bildet einen Echtzeit-Bestrahlungs-Atemverlauf. Hierzu ist es im Speziellen vorgesehen, die zweite Surrogatgröße in Echtzeit und/oder regelmäßig zu erfassen und/oder zu messen. Die von dem Bestrahlungs-Atemverlauf optional umfasste Atemkurve beschreibt die Atembewegung des Patienten während der Bestrahlung und/oder die Atmung über mehrere Atemzyklen.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in einem weiteren Verfahrensschritt das Ermitteln des Bestrahlungsplans vor. Der Bestrahlungsplan wird basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf ermittelt. Insbesondere kann der Bestrahlungsplan basierend auf einem Roh-Bestrahlungsplan, bzw. einem vorläufigen Bestrahlungsplan, ermittelt werden. Der Roh-Bestrahlungsplan ist beispielsweise ein Bestrahlungsplan, der zur Bestrahlung eines Patienten, insbesondere eines auswählbaren Zielvolumens oder Tumorart, ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Roh-Bestrahlungsplan kann patientenunabhängig ausgebildet sein, an allgemeine Randbedingungen wie Größe, Alter und/oder Figur des Patienten, angepasst sein. Alternativ ist der Roh-Bestrahlungsplan basierend auf dem 3D-Bilddatensatz des Patienten ermittelt, insbesondere ohne Berücksichtigung der zweiten Surrogatgröße und/oder dem Bestrahlungsatemverlauf. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Bestimmen des Bestrahlungsplans als ein Anpassen und/oder eine Korrektur, insbesondere ein Echtzeitanpassen und/oder eine Echtzeitkorrektur des Roh-Bestrahlungsplans ausgebildet ist. Dies basiert auf der Überlegung, dass der Roh-Bestrahlungsplan die Atmungsphasen bzw. Abweichungen in der Atmung des Patienten während der Bestrahlung, z.B. tiefer oder flacher, nicht berücksichtigt, sodass es bei Abweichung der Atmung des Patienten von der normalen Atmung, im Speziellen einem tieferen oder flacheren Atmen des Patienten, möglicherweise zur ungewollten Bestrahlung von umliegendem gesundem Gewebe kommen kann. Durch die Berücksichtigung des Bestrahlungs-Atemverlaufs, der insbesondere die aktuelle Atmung wiedergibt, kann der Bestrahlungsplan so ermittelt werden, dass der Roh-Bestrahlungsplan in Echtzeit an die derzeitige Atmung und/oder Atemphase angepasst werden kann. Beispielsweise kann bei der Ermittlung des Bestrahlungsplans basierend auf dem Bestrahlungs-Atemverlauf bei Feststellen einer Abweichung der Atmung zur normalen Atmung, im Bestrahlungsplan für diesen Zeitbereich ein Aussetzen der Bestrahlung, eine Reduktion der zu applizierenden Dosis und/oder größere Sicherheitsmargen vorgegeben werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der ermittelte Bestrahlungsplan bereitgestellt, insbesondere an eine Vorrichtung zur Bestrahlung des Patienten bereitgestellt. Insbesondere wird der ermittelte Bestrahlungsplan instantan bzw. in Echtzeit bereitgestellt, sodass der bereitgestellte Bestrahlungsplan direkt zur Bestrahlung angewendet werden kann. Dies erlaubt es, sofort auf Abweichungen in der Atmung des Patienten reagieren zu können und so eine optimierte Bestrahlung des Patienten zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, einen Therapieworkflow zu motivieren, der die Besonderheiten der Akquisition und Rekonstruktion eines atemkorrelierten zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes (z.B. 4DCT-Daten) ebenfalls in der Planung und Durchführung der Bestrahlung berücksichtigt. Zur Bestimmung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes wird ein repräsentativer Atmenzyklus des Patienten berechnet. Dieser wird bei der Datenaufnahme verwendet, um zu definieren, wann ein vollständiger Atemzyklus aufgenommen wurde, und um zu flache, tiefe oder lange Atemzyklen auszuschließen. Ferner wird der repräsentative Atemzyklus bei der Ermittlung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes verwendet, um die mittlere Atemzykluslänge und die charakteristische Beziehung zwischen den Atmungsphasen und dem repräsentativen Atemzyklus zu ermitteln. Dies wird bei der Rekonstruktion verwendet, um Unsicherheiten in der Atemfrequenz oder der Form des Atemzyklus auszugleichen.
Die Erfindung basiert insbesondere auf der Überlegung, denselben repräsentativen Atemzyklus mit Unsicherheitsinformation (d.h. dieselbe Algorithmik) ebenso während der Bestrahlungsplanung (z.B. Berücksichtigung der Atemvariabilität als Unsicherheit in robuster Planoptimierung) und zur aktiven Steuerung der Bestrahlung (z.B. Gating) zu verwenden. Vereinfacht gesprochen, dieselbe Algorithmik wird für die Bildgebung und die Therapie (Bestrahlung) verwendet und somit die Strahlzeit beim CT-Scanner oder Beschleuniger gleichmäßig gesteuert. Indem man dieselben Konzepte und idealerweise die identische Algorithmik verwendet, kann man sicherstellen, dass die Anatomie des Patienten während der Bestrahlung bestmöglich zu der Anatomie passt, die die Grundlage für den zuvor berechneten Bestrahlungsplan war.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren eine Bestimmung, insbesondere Berechnung, des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes. Die Bestimmung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes erfolgt vorzugsweise gesondert und/oder vorgelagert zur Ermittlung, Bereitstellung und/oder Ausführung des Bestrahlungsplans. Im Speziellen erfolgt das Bestimmen des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes räumlich und/oder zeitlich getrennt von der Ermittlung, Bereitstellung und/oder Ausführung des Bestrahlungsplans. Zur Bestimmung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes werden von dem Untersuchungsbereich des Patienten Schichtbilder aufgenommen. Die Schichtbilder werden beispielsweise mit einem Bildgebungsgerät, insbesondere einem Computertomographen, einem Magnetresonanztomographen oder einem Positron-Emissions-Tomographen, aufgenommen. Die Schichtbilder bilden insbesondere eine Schichtbildersequenz. Die Schichtbildersequenz umfasst vorzugsweise für eine z-Position (Position entlang eines Patiententunnels) eine Mehrzahl an zeitlich beabstandet aufgenommenen Schichtbildern. Ferner können die Schichtbilder ein Stack umfassend Schichtbilder entlang der z-Richtung bilden. Die Schichtbilder werden vorzugsweise über eine Messdauer von mindestens 1 Minute, insbesondere mindestens 3 Minuten und im Speziellen mindestens 5 Minuten aufgenommen. Vorzugsweise umfassen die Schichtbilder jeweils einen Zeitstempel, wobei der Zeitstempel vorzugsweise den Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Schichtbilds angibt. Die Schichtbilder, insbesondere die Schichtbildersequenz, wird zur weiteren Verwendung, insbesondere zur Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes, bereitgestellt.
Zur Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes basierend auf den Schichtbildern wird die erste Surrogatgröße ermittelt, bestimmt und/oder gemessen. Die erste Surrogatgröße wird insbesondere während der Aufnahme der Schichtbilder bestimmt, gemessen und/oder erfasst. Vorzugsweise bildet die gemessene, erfasste und/oder bestimmte erste Surrogatgröße ein erstes Surrogatgrößensignal, wobei das erste Surrogatgrößensignal und/oder die erste Surrogatgröße einen zeitlichen Verlauf und/oder eine zeitliche Änderung aufweist. Beispielsweise werden bei der Ermittlung, Bestimmung und/oder Erfassung der ersten Surrogatgröße Messpunkte bestimmt, wobei die Messpunkte den Wert der ersten Surrogatgröße zu einem jeweiligen Messzeitpunkt beschreiben. Der Messpunkt umfasst insbesondere eine Information bezüglich des Messzeitpunkts. Die ermittelte, bestimmte und/oder gemessene erste Surrogatgröße beschreibt die Atmung und/oder ist korreliert zur Atmung des Patienten während der Aufnahme der Schichtbilder. Vorzugsweise sind die Zeitstempel der Schichtbilder und die Messzeitpunkte der Messung der ersten Surrogatgröße zeitlich abgeglichen und/oder bezüglich einer Referenzzeit angegeben. So kann den Schichtbildern jeweils ein Wert der ersten Surrogatgröße zugeordnet werden.
Zur Bestimmung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes wird basierend auf der ermittelten, bestimmten und/oder gemessenen ersten Surrogatgröße, im Speziellen dem ersten Surrogatsignal, der Bildgebungs-Atemverlauf ermittelt, bestimmt und/oder berechnet. Beispielsweise wird zur Bestimmung des Bildgebungs-Atemverlaufs ein computerimplementierter Algorithmus und/oder ein Verfahren des maschinellen Lernens eingesetzt. Beispielsweise wird als Bildgebungs-Atemverlauf eine Atemkurve und/oder eine zeitliche Beschreibung der Atmung, des Atemzyklus und/oder der Atmungsphasen ermittelt, bestimmt und/oder berechnet. Der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz wird anschließend basierend auf dem ermittelten, bestimmten und/oder berechneten Bildgebungs-Atemverlauf bestimmt. Hierzu können Verfahren des maschinellen Lernens und/oder ein computerimplementierter Algorithmus eingesetzt werden. Bei der Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes kann so die Atmung des Patienten während der Aufnahme der Schichtbilder berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz basierend auf Schichtbildern repräsentativer und/oder normaler Atmung ermittelt werden, im Speziellen können Schichtbilder mit zu tiefer oder zu flacher Atmung ausgeschlossen werden.
Besonders bevorzugt entspricht die erste Surrogatgröße der zweiten Surrogatgröße. Mit anderen Worten wird als erste und zweite Surrogatgröße die gleiche physikalische oder sensorische Größe ermittelt, bestimmt und/oder gemessen. Als erste und/oder zweite Surrogatgröße wird beispielsweise die Anhebung des Brustkorbes, ein Volumenstrom der Atemluft und/oder eine Bewegung eines Referenzpunktes am Körper des Patienten ermittelt, bestimmt und/oder gemessen. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Surrogatgröße basierend auf dem gleichen Messverfahren und/oder gleichen Sensorart ermittelt, bestimmt und/oder gemessen.
In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Bildgebungs-Atemverlauf eine Mehrzahl an Atmungsphasen umfasst. Als Atmungsphasen kann der Bildgebungs-Atemverlauf und/oder der Bestrahlungs-Atemverlauf eine Normalatmungsphase, eine Tiefatmungsphase, eine Flachatmungsphase und/oder eine Abweichungsatmungsphase umfassen. Der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz ist vorzugsweise basierend auf der und/oder auf den Normalatmungsphasen ermittelt und/oder bestimmt. Der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz beschreibt mit anderen Worten vorzugsweise einen zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz und/oder Schnittbildsequenz für eine Normalatmungsphase. Beispielsweise sind Schnittbilder, die während einer Tiefatmungsphase, einer Flachatmungsphase und/oder Abweichungsatmungsphase aufgenommen sind, bei der Bestimmung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes ausgeschlossen und/oder nicht berücksichtigt worden. Der Roh-Bestrahlungsplan bildet und/oder wird bestimmt als ein Bestrahlungsplan für Normalatmungsphasen des Patienten. Bei der Ermittlung des Bestrahlungsplans, insbesondere bei der Echtzeitanpassung des Bestrahlungsplans, bzw. des Roh-Bestrahlungsplans, kann der Bestrahlungs-Atemverlauf auf Normalatmungsphasen, Tiefatmungsphasen, Flachatmungsphasen und/oder Abweichungsatmungsphasen untersucht werden, wobei für Normalatmungsphasen der Roh-Bestrahlungsplan als der Bestrahlungsplan ermittelt, gesetzt und/oder bereitgestellt werden kann, wobei für Tiefatmungsphasen, Flachatmungsphasen und/oder Abweichungsatmungsphasen, bzw. Atmungsphasen ungleich der Normalatmungsphase, der Roh-Bestrahlungsplan als Bestrahlungsplan abgeändert und/oder ausgesetzt unterlassen wird.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass basierend auf dem 3D-Bilddatensatz und dem Bildgebungs-Atemverlauf, alternativ und/oder ergänzend basierend auf dem 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf eine Organbewegung bestimmt wird. Als Organbewegung kann beispielsweise die Bewegung des Organs verstanden werden, zu welchem das Zielvolumen gehört. Die Organbewegung kann insbesondere eine Bewegung des Zielvolumens beschreiben. Die Organbewegung basiert auf oder resultiert aus der Atmung des Patienten, sodass die Organbewegung insbesondere korreliert zur Atmung des Patienten, dem Bestrahlungs-Atemverlauf und/oder dem Bildgebungs-Atemverlauf ist. Die Organbewegung kann als eine Bewegung relativ zur Umgebung bilden, beispielsweise einem anderen Organ oder einem Knochenskelett. Alternativ und/oder ergänzend kann die Organbewegung als eine absolute Bewegung, insbesondere relativ einem Welt-Koordinatensystem, bestimmt werden. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Bestrahlungsplan basierend auf der Organbewegung ermittelt wird. Beispielsweise wird der Roh-Bestrahlungsplan basierend auf der Organbewegung angepasst und/oder korrigiert. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass die durch die Atmung hervorgerufene Organbewegung basierend auf dem Bestrahlungs-Atmungsverlauf und/oder dem Bildgebungs-Atemverlauf ermittelt werden kann, sodass auf eine Bewegung eines Organs, insbesondere des Zielvolumens, in Abhängigkeit von der Atmung lokalisiert werden kann und so der Bestrahlungsplan ermittelt und/oder in Echtzeit angepasst werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Bestrahlungsplan und/oder der Roh-Bestrahlungsplan für das Zielvolumen eine Sicherheitszone, auch Sicherheitsmarge genannt, umfasst oder definiert. Die Sicherheitszone ist ein Bereich, vorzugsweise ein Volumen, das um das Zielvolumen angeordnet ist und einen Bereich definiert, der sicherheitshalber von der Bestrahlung ausgeschlossen wird, damit nicht ungewollt intaktes Gewebe und/oder gesunde Organe geschädigt werden. Die Sicherheitszone kann vorgesehen werden, um auf Bewegungen des Zielvolumens, des Organs oder Bewegungen des Patienten reagieren zu können. Beispielsweise sieht eine Ausgestaltung des Erfindungsverfahrens vor, dass Sicherheitszone basierend auf dem 3D-Bilddatensatz, dem Bildgebungs-Atemverlauf und/oder dem Bestrahlungs-Atemverlauf ermittelt, bestimmt und/oder angepasst wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass für Normalatmungsphasen die Sicherheitszone kleiner gewählt wird als für Tiefatmungsphasen, Flachatmungsphasen oder Abweichungsatmungsphasen. Diese Ausgestaltung resultiert insbesondere auf dem Bedürfnis, Bestrahlungen während Atmungsphasen, die keine Normalatmungsphase bilden, nicht unterbrechen zu müssen, was durch die Anpassung der Sicherheitszonen ermöglicht wird
Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Bestrahlungsplan Bestrahlungsgrößen umfasst, wobei die Bestrahlungsgrößen insbesondere bei der Ermittlung des Bestrahlungsplans bestimmt und/oder festgelegt werden. Beispielsweise werden zur Ermittlung des Bestrahlungsplans die Bestrahlungsgrößen Roh-Bestrahlungsplans basierend auf dem 3D-Bilddatensatz, dem Bestrahlungs-Atemverlauf und/oder dem Bildgebungs-Atemverlauf angepasst. Als Bestrahlungsgrößen umfasst der Bestrahlungsplan beispielsweise einen Strahldurchmesser, eine Fokuslage eines Strahls zur Bestrahlung, eine Dosisleistung des Strahls, ein Pulsung des Strahls und/oder ein Aufpunkt des Strahls auf dem Patienten.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der 3D-Bilddatensatz basierend auf den aufgenommenen Schichtbildern und dem Bestrahlungs-Atemverlauf mittels eines ersten Algorithmus ermittelt wird. Der erste Algorithmus ist ausgebildet, die Atmung während der Aufnahme der Schichtbilder, insbesondere den Bildgebungs-Atemverlauf, bei der Ermittlung des 3D-Bilddatensatzes zu berücksichtigen. Die Ermittlung des Bestrahlungsplans basierend auf dem 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf erfolgt vorzugsweise mittels eines zweiten Algorithmus. Der zweite Algorithmus ist ausgebildet und/oder eingerichtet, den Bestrahlungsplan basierend auf dem Bildgebungs-Atemverlauf zu ermitteln und/oder den Roh-Bestrahlungsplan anzupassen. Insbesondere ist der zweite Algorithmus zur Ermittlung des Bildgebungs-Atemverlauf basierend auf der zweiten Surrogatgröße ausgebildet. Vorzugsweise basieren der erste Algorithmus und der zweite Algorithmus auf einer ähnlichen oder gleichen Verwertung einer Surrogatgröße. Insbesondere sind der erste Algorithmus und der zweite Algorithmus auf der gleichen oder ähnlichen Verarbeitung des Surrogatsignals zu einem Atemverlauf ausgebildet und/oder eingerichtet. Im Speziellen wird oder wurde der zweite Algorithmus durch transferlernen aus dem ersten Algorithmus erhalten.
Besonders bevorzugt ist es, dass der 3D-Bilddatensatz basierend auf den Schichtbildern und dem Bildgebungs-Atemverlauf mittels eines maschinellen Lernens bestimmt werden. Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, dass der Bildgebungs-Atemverlauf basierend auf der ersten Surrogatgröße mittels eines maschinellen Lernens ermittelt wird. Ferner kann es vorgesehen sein, dass der Bestrahlungs-Atemverlauf basierend auf der zweiten Surrogatgröße und/oder der Bestrahlungsplan basierend auf dem 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf mittels maschinellen Lernens bestimmt und/oder ermittelt werden. Das maschinelle Lernen kann mittels einer trainierten Funktion erfolgen, beispielsweise bildet der erste und/oder der zweite Algorithmus eine trainierte Funktion und/oder einen Algorithmus des maschinellen Lernens.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Ermittlung des Bestrahlungsplans. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Rechnervorrichtung, beispielsweise in Form eines Personalcomputers oder einer Cloud-Vorrichtung, bilden. Besonders bevorzugt ist es, dass die Vorrichtung eine Bestrahlungsvorrichtung oder Teil einer Bestrahlungsvorrichtung ist. Die Vorrichtung umfasst eine erste und eine zweite Erfassungseinheit, eine erste und eine zweite Ermittlungseinheit und eine Bereitstellungseinheit. Wobei die erste Erfassungseinheit ausgebildet ist, den zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz zu erfassen, wobei der 3D-Bilddatensatz über mindestens einen Atemzyklus des Patienten zeitaufgelöst ist, wobei der 3D-Bilddatensatz auf einer zeitaufgelösten Aufnahme eines Untersuchungsbereichs eines Patienten und auf einem Bildgebungs-Atemverlauf basiert, wobei der Untersuchungsbereich das Zielvolumen umfasst, wobei der Bildgebungs-Atemverlauf auf einer während der zeitaufgelösten Aufnahme ermittelten ersten atemkorrelierten Surrogatgröße basiert. Die zweite Erfassungseinheit ist ausgebildet, die atemkorrelierten zweiten Surrogatgröße des Patienten zu erfassen, wobei die zweiten Surrogatgröße eine Atmung des Patienten während der Bestrahlung beschreibt. Die erste Ermittlungseinheit ist ausgebildet, den Bestrahlungs-Atmungsverlauf basierend auf der erfassten zweiten Surrogatgröße zu ermitteln. Die zweite Ermittlungseinheit ist ausgebildet, den Bestrahlungsplans basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz und dem Bestrahlungs-Atemverlauf zu ermitteln. Die Bereitstellungseinheit ist ausgebildet, den Bestrahlungsplan für eine Bestrahlung des Zielvolumens bereitzustellen.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Anwendung und/oder aus des Bestrahlungsplans. Die Vorrichtung bildet insbesondere eine Bestrahlungsvorrichtung. Die Vorrichtung, insbesondere Bestrahlungsvorrichtung, umfasst und/oder bildet beispielsweise eines Linearbeschleunigers zur Bestrahlung eines Patienten. Insbesondere umfasst die Vorrichtung zur Anwendung und/oder Ausführung des Bestrahlungsplans eine Bestrahlungsquelle, die ausgebildet ist, einen Strahl ionisierender Strahlung und/oder Strahl aus Partikeln (Partikelstrahl) zur Bestrahlung des Zielvolumens auszugeben. Die Vorrichtung zur Anwendung und/oder Ausführung des Bestrahlungsplans umfasst eine Anwendungseinheit, wobei die Anwendungseinheit ausgebildet ist, den Bestrahlungsplan, beispielsweise bereitgestellt von der Vorrichtung zur Ermittlung des Bestrahlungsplans, auszuführen und/oder anzuwenden, beispielsweise die Strahlungsquelle entsprechend dem Bestrahlungsplan zur Ausgabe des Strahls anzusteuern.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt umfasst und/oder bildet ein Computerprogramm, welches direkt in eine Recheneinrichtung ladbar ist. Das Computerprogrammprodukt weißt Programmabschnitte auf. Das Computerprogrammprodukt, insbesondere das Computerprogramm und/oder die Programmabschnitte, ist ausgebildet die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung des Bestrahlungsplans auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Recheneinrichtung oder der Vorrichtung zur Bereitstellung des Bestrahlungsplans ausgeführt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Medium, beispielsweise DVD-, CD-, USB-Speicher oder Cloud-Speicher. Das Computerprogramm und/oder das Computerprogrammprodukt gemäß der Erfindung ist auf dem Medium gespeichert.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Zielvolumens;
2 schematisch eine Bewegung des Zielvolumens in einem Patienten;
3 ein schematisches Flussdiagramm für ein Verfahren zur Bereitstellung eines Bestrahlungsplans;
4 beispielhaft einen Bestrahlungs-Atemverlauf;
5 schematisch ein Zusammenspiel von Bildgebungs- und Bestrahlungs-Atemverlauf.

Die in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 1 zur Bestrahlung eines Zielvolumens 2, insbesondere eines Patienten 3 umfassend das Zielvolumens 2, bildet beispielsweise einen Linearbeschleuniger. Die Vorrichtung 1 umfasst zur Lagerung des Patienten 3 während der Bestrahlung eine Positionierungsvorrichtung 4 (z.B. einen Tisch). Die Positionierungsvorrichtung 4 und der Patient 3 befinden sich während der Bestrahlung in einem Bestrahlungsraum. Der Patient 3, bzw. das Zielvolumen 2, wird mittels der Vorrichtung 1 basierend auf einem Bestrahlungsplan 5 mit einem Strahl 6 ionisierender Strahlung (Photonen oder Partikel wie Protonen, Helium) bestrahlt. Mit einem solchen Strahl 6 kann beispielsweise ein Tumor als Zielvolumen 2 mit hochenergetischer Strahlung bestrahlt werden.
Die Bestrahlung mit dem Strahl 6 erfolgt von einer festen Richtung aus, so dass der zu bestrahlende Patient 3 vorher raumfest mittels der Positionierungsvorrichtung 4 in dem Bestrahlungsraum angeordnet wird. Alternativ kann eine Bestrahlung des Patienten 3 aus unterschiedlichen Richtungen vorgesehen sein, beispielsweise durch Verwendung einer um eine Achse beweglich angeordneten, insbesondere drehbaren Gantry 7. Der Strahl 6 wird mit Hilfe einer Strahlführung der Gantry 7 auf den zu bestrahlenden Körper bzw. das Zielvolumen 2 gerichtet.
Das Zielvolumen 2 umfasst oder bildet beispielsweise einen Tumor. Das Zielvolumen 2 ist beispielsweise Teil eines Organs, z.B. der Lunge, der Nieren oder des Magens. Das Zielvolumen 2 unterliegt einer Bewegung, z.B. relativ zum Knochenskelett oder der Positionierungsvorrichtung 4. Diese Bewegung des Zielvolumens 2 basiert auf der Atmung des Patienten 3, insbesondere der Bewegung des Zwerchfells und/oder dem Heben und Senken des Brustkorbs. Dem Zielvolumen 2 kann eine Nulllage, bzw. Referenzposition, zugeordnet werden, die beispielsweise der Lage und/oder Position des Zielvolumens 2 zu einem Zeitpunkt zwischen Ein- und Ausatmen entspricht. Das Ein- und Ausatmen bzw. die Bewegung des Zielvolumens 2 führt dazu, dass sich das Zielvolumen 2 während eines Atemzyklus von der Nulllage bzw. der Referenzposition wegbewegt. Diese Bewegung des Zielvolumens 2 und/oder die Abweichung der Lage bzw. Position des Zielvolumens 2 von der Nulllage bzw. Referenzposition ist abhängig von der Atmung und damit korreliert zu einem Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ und im Speziellen zu einer zweiten atemkorrelierten Surrogatgröße S₂. Die Bewegung des Zielvolumens 2 ist in 2 gezeigt.
Das Zielvolumen 2 kann in einer x-y-Ebene, welche beispielsweise durch eine Auflagefläche der Patientenliege bzw. der Positionierungsvorrichtung 4 gegeben ist, in seiner Lage durch x- und y-Koordinaten in seiner Position festgelegt bzw. beschrieben werden. Zur gezielten Bestrahlung des Zielvolumens 2 in der x-y-Ebene kann der Patient 3 mittels der Positionierungsvorrichtung 4 positioniert bzw. bewegt werden oder die Gantry 7 relativ zum Patienten 3 positioniert bzw. bewegt werden. Eine z-Lage des Zielvolumens 2 ist durch z-Koordinaten beschreibbar, wobei die z-Achse senkrecht zur x-y-Ebene steht. Das Zielvolumen 2 kann insbesondere durch eine Menge an Rasterpunkten P(x, y, z) beschrieben werden, welche innerhalb des Zielvolumens 2 liegen. Zur gezielten Strahlungsdeposition in z-Richtung kann der Patient 3 mit der Positionierungsvorrichtung 5 in der Höhe verfahren werden, die Gantry 7 in z-Richtung variiert werden oder Strahlparametern des Strahls 6 angepasst werden. Strahlparameter sind beispielsweise eine Strahlenergie, eine Partikelenergie, ein Strahldurchmesser, eine Strahldivergenz, ein Strahlfokus, eine Pulsung und/oder Energieverteilung. Die Strahlparameter und/oder der Aufpunkt des Strahls 6 bei der Bestrahlung werden basierend auf der Position des Zielvolumens 2 und unter Berücksichtigung des durchstrahlten Körpers, z.B. durch eine CT-Aufnahme und/oder eines zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes 8, ermittelt. Die Strahlparameter bilden insbesondere einen Teil des Bestrahlungsplan 5.
Der Bestrahlungsplan 5 wird erfindungsgemäß basierend auf dem Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ ermittelt. Die Vorrichtung 1 zur Bestrahlung umfasst vorzugsweise eine Vorrichtung 9 zur Ermittlung des Bestrahlungsplans 5. Zur Durchführung der eigentlichen Bestrahlung wird der Bestrahlungsplan 5 von der Vorrichtung 1 an eine Strahlerzeugungsvorrichtung und eine Steuerung zur Ausführung weitergeleitet.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Messeinheit 10, beispielsweise einen Atemgurt zur Erfassung einer Atmung des Patienten 3, während er sich auf der Positionierungsvorrichtung 4 befindet und/oder bestrahlt wird. Alternativ kann die Messeinheit 10 eine Kamera bilden, welche optisch die Atmung des Patienten 3 erfasst. Die von der Messeinheit 10 erfasste Atmung wird als zweite Surrogatgröße S₂ bezeichnet und zur weiteren Verwendung bereitgestellt. Hierzu ist die Messeinheit über die datentechnische Verbindung 11 mit der Vorrichtung 9 verbunden. Zur Ermittlung des Bestrahlungsplans 5 sind der Vorrichtung 9 bzw. dem Verfahren zur Ermittlung des Bestrahlungsplans 5 Eingangsdaten bereitgestellt, die Eingangsdaten umfassen die Lage und die Ausmaße des zu bestrahlenden Zielvolumens 2 (z. B. eines zu bestrahlenden Tumors), die Beschaffenheit des Gewebes, welches von dem Strahl 6 auf dem Weg zu dem Zielvolumen 2 durchstrahlt wird und eine vorbestimmte Dosisverteilung (Soll-Dosisverteilung).
2 zeigt schematisch einen Patienten 3 zur Darstellung einer atemkorrelierten Bewegung eines Zielvolumens 2. Der Patient weist ein inneres Organ, z.B. eine Leber, als Zielvolumen 2 auf. Das innere Organ und damit das Zielvolumen 2 bewegt sich aufgrund einer Atembewegung des Patienten P. Das Zielvolumen 2 ist für zwei verschiedene Atemphasen dargestellt, einmal mit durchgehenden Linien und einmal mit gestrichelten Linien. Aus 2 ist ersichtlich, dass sich das Zielvolumen 2 zwischen diesen beiden Atemphasen in der Bewegungsrichtung D bewegt.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen eines Bestrahlungsplans 5. Das Flussdiagramm ist in zwei Abschnitte I und II geteilt, wobei der Abschnitt I den Verfahrensteil zum Bereitstellen und/oder Ermitteln des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes und Abschnitt II den Teil des Verfahrens zeigt, der zur Bestimmung des Bestrahlungsplans 5 basierend auf dem 3D-Bilddatensatz ausgebildet ist.
In Schritt S1 werden Rohbilddaten 12 aus einem Untersuchungsvolumen eines Patienten 3 erfasst. Die Rohbilddaten 12 werden auch als Schichtbilder bezeichnet und/oder bilden solche. Beim Betrieb eines Computertomographen sendet eine Röntgenquelle Röntgenstrahlen in Richtung eines Röntgendetektors, wobei die Röntgenstrahlen den Patienten 3 durchdringen und vom Röntgendetektor in Form von Messsignalen aufgenommen werden. Während der Aufnahme bewegt sich die Kombination aus Röntgenstrahler und Röntgendetektor spiralförmig um die z-Achse des CT-Systems und erfasst die Messsignale aus allen radialen Richtungen.
In Schritt S2 wird eine erste Surrogatgröße S₁ gemessen, die eine Atmung des Patienten 3 beschreibt. Beispielsweise wird die erste Surrogatgröße S₁ mittels eines Atemgurts gemessen. Die erste Surrogatgröße S₁ wird während der Aufnahme der Rohbilddaten 12 gemessen.
Im Schritt S3 wird basierend auf der ersten Surrogatgröße S₁ ein Bildgebungs-Atemverlauf A₁ bestimmt, beispielsweise als eine Atemkurve. Der Bildgebungs-Atemverlauf A₁ beschreibt die Atembewegung des Patienten 3 über zumindest einen Atemzyklus.
Im Schritt S4, welcher optional ist, wird zumindest ein Messparameter des Computertomographen, bzw. der Vorrichtung zur Aufnahme der Rohbilddaten, mittels einer Recheneinheit basierend auf dem bereitgestellten Bildgebungs-Atemverlauf A₁ abgeleitet, wobei der abgeleitete Messparameter beispielsweise eine Zeitauflösung eines Satzes an Schichtbildern der Rohbilddaten 12 bestimmt.
Im Schritt S5 wird der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz 14 basierend auf den Rohbilddaten 12 und dem Bildgebungs-Atemverlauf A₁ bestimmt. Beispielsweise wird die Vorrichtung zur Aufnahme der Rohbilddaten 12, hier der Computertomograph, zur Erzeugung und/oder Bestimmung des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes 14 basierend auf dem automatisch abgeleiteten Messparameter mittels einer Steuereinheit angesteuert, wobei für die zumindest eine z-Position eine Mehrzahl an Projektionsdatensätzen aus verschiedenen Projektionswinkeln bei einer relativen Rotationsbewegung zwischen einer Strahlungsquelle des Computertomographen und dem Patienten 3 erfasst und darauf basierend der zumindest eine 3D-Bilddatensatz 14 erzeugt wird. Der 3D-Bilddatensatz 14 kann den zugehörigen Bildgebungs-Atemverlauf A₁ umfassen, beispielsweise als Metadaten.
In dem Verfahrensschritt S6 wird der zeitaufgelöste 3D-Bilddatensatz aus Schritt S5 bereitgestellt. Beispielsweise wird der Bestrahlungsplan mittels einer datentechnischen Verbindung zwischen der Vorrichtung zur Bestrahlung 1 und dem Computertomographen übermittelt. Insbesondere wird neben dem Bestrahlungsplan 5 bzw. umfasst vom Bestrahlungsplan 5 der Bildgebungs-Atemverlauf A₁ bereitgestellt. Das Bereitstellen erfolgt insbesondere an die Vorrichtung 1 zur Bestrahlung und/oder die Vorrichtung 9 zur Ermittlung des Bestrahlungsplans 5.
In dem Schritt S7 wird eine zweite Surrogatgröße S₂ ermittelt, insbesondere gemessen. Die zweite Surrogatgröße S2 ist bezüglich der Atmung des Patienten 3 eine korrelierte Größe und wird bespielweise mittels eines Atemgurts oder einer Videoaufnahme des Brustkorps des Patienten 3 gemessen. Die zweite Surrogatgröße S₂ wird gemessen, während der Patient 3 zur Bestrahlung gelagert ist, insbesondere während der Ausführung der Bestrahlung.
Basierend auf der zweiten Surrogatgröße S₂ wird im Schritt S8 ein Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ des Patienten 3 bestimmt. Der Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ wird beispielsweise als Atemkurve ermittelt, welche den zeitlichen Verlauf der Atmung bzw. der Atemphasen beschreibt. Ein beispielhafter Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ ist in 4 dargestellt.
Im Schritt S9 wird basierend auf dem Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ und dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz 14 der Bestrahlungsplan 5 ermittelt. Beispielsweise wird hierzu ein Roh-Bestrahlungsplan basierend auf dem Bestrahlungs-Atemverlauf A₂, dem 3D-Bilddatensatz 14 und insbesondere dem Bildgebungs-Atemverlauf A₁ in Echtzeit angepasst und/oder korrigiert. Beispielsweise kann die Bestrahlung für Atemphasen im Bestrahlungs-Atemverlauf A₂, die von einer normalen Atmung und/oder einer Atmung während der Bildgebung abweichen, ausgesetzt oder variiert werden.
Der ermittelte Bestrahlungsplan 5, insbesondere als Echtzeitkorrektur des Roh-Bestrahlungsplans, wird im Verfahrensschritt S10 bereitgestellt, beispielsweise der Vorrichtung 9 zur Bestrahlung.
In einem Schritt S11 wird der ermittelte Bestrahlungsplan 5 von der Vorrichtung 9 zur Bestrahlung angewendet bzw. ausgeführt. Beispielweise kann es vorgesehen sein, dass in der Vorrichtung 9 zur Bestrahlung der Roh-Bestrahlungsplan hinterlegt und ausgeführt wird, wobei für Atemphasen im Bestrahlungsplan 5, die von einer normalen Atmung abweichen, der echtzeitkorrigierte Bestrahlungsplan 5 ermittelt wird und für eine bestimmte bzw. bestimmbare Zeit statt des Roh-Bestrahlungsplans 5 ausgeführt wird. Die Zeit der Ausführung entspricht beispielsweise der Dauer einer Atemphase oder eines Atemzyklus.
4 zeigt beispielhaft einen Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ eines Patienten 3. Der Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ beschreibt die Atmung des Patienten 3 über die Zeit z. Der gezeigte Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ erstreckt sich über mehrere Atemzyklen Z. Jeder Atemzyklus Z weist eine Exhalationsphase E und eine Inhalationsphase I auf. Ferner umfasst der Bestrahlungs-Atemverlauf Ruhephasen R zwischen einer jeweiligen Exhalation und einer Inhalation, in den Ruhephasen R ist eine Atembewegung kaum sichtbar.
5 verdeutlicht nochmals den Zusammenhang zwischen Bildgebungs-Atemverlauf A₁, Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ und Bestrahlungsplan 5. Für einen Patienten 3 ist während der Aufnahme der Rohbilddaten 12 der Bildgebungs-Atemverlauf A₁ ermittelt worden, wobei dieser de Bildgebungs-Atemverlauf mehrmals den Zyklus A als Normalatmung, einmal den Zyklus B (z.B. sehr tiefes atmen) und einmal den Zyklus C (flaches atmen) umfasst. Basierend auf dem Bildgebungs-Atemverlauf A₁ wurde der 3D-Bilddatensatz 14 ermittelt. Das Ermitteln des 3D-Bilddatensatzes 14 erfolgte insbesondere basierend auf einem repräsentativen Atemzyklus 13, der hier dem Zyklus A der Normalatmung entspricht. Wenn der Patient 3 während der Bestrahlung gemäß dem Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ atmet (ACAAAABAAA), ist eine Bestrahlung gemäß dem Roh-Bestrahlungsplan 15 mindestens für die Phasen B und C nicht optimal, da die Bestrahlung basierend auf dem Roh-Bestrahlungsplan 15 von repräsentativen Atemzyklen 13 ausgeht. Der Roh-Bestrahlungsplan 15 geht mit anderen Worten von einer Atmung mit den Zyklen AAAA aus. Somit würde bei einer Bestrahlung mit dem Roh-Bestrahlungsplan 15 während des Atemzyklus B und des Atemzyklus C die Dosis der Bestrahlung suboptimal appliziert.
Daher sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der Roh-Bestrahlungsplan 15 basierend auf dem Bestrahlungs-Atemverlauf A₂ und insbesondere dem 3D-Bilddatensatz 14 angepasst wird und so der Bestrahlungsplan 5 ermittelt wird. Während der von einer AAAA-Atmung ausgehende Roh-Bestrahlungsplan 15 die gezeigte Pulsung 16 des Strahls 6 vorsieht, die gleich für jeden Atemzyklus gleiche Strahlungspulse (z.B. gleiche Pulslänge, Strahlleistung) ist, umfasst der Bestrahlungsplan 5, der unter Berücksichtigung des Bestrahlungs-Atemverlaufs A₂ ermittelte wurde, unterschiedliche Pulse in der Pulsung 16', insbesondere weist der Strahl 6 für die Zyklen B und C andere Strahlparameter (Strahlleistung, Pulslänge) auf als für die Zyklen A.

Claims

Verfahren zur Bereitstellung eines Bestrahlungsplans (5) für eine Bestrahlung eines Zielvolumens (2), umfassend die Schritte: - Erfassen (S7) eines zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes (14), wobei der 3D-Bilddatensatz (14) über mindestens einen Atemzyklus (Z) eines Patienten (3) zeitaufgelöst ist, wobei der 3D-Bilddatensatz (14) auf einer zeitaufgelösten Aufnahme eines Untersuchungsbereichs des Patienten (3) und auf einem Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) basiert, wobei der Untersuchungsbereich das Zielvolumen (2) umfasst, wobei der Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) auf einer während der zeitaufgelösten Aufnahme ermittelten ersten atemkorrelierten Surrogatgröße (S₁)basiert, - Erfassen (S7) einer atemkorrelierten zweiten Surrogatgröße (S₂) des Patienten (3), wobei die zweite Surrogatgröße (S₂) eine Atmung des Patienten (3) während der Bestrahlung beschreibt, - Ermitteln (S8) eines Bestrahlungs-Atmungsverlaufs (A₂) basierend auf der erfassten zweiten Surrogatgröße (S₂), - Ermitteln (S9) des Bestrahlungsplans (5) basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz (14) und dem Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) , - Bereitstellen (S10) des Bestrahlungsplans (5) für eine Bestrahlung des Zielvolumens (2), wobei dem Erfassen (S7) des 3D-Bilddatensatzes (14) eine Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes (14) vorausgeht, wobei die Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes (14) die Schritte umfasst: - Aufnehmen (S1) von Schichtbildern des Untersuchungsbereichs mittels eines Bildgebungsgerätes und Bereitstellen der Schichtbilder, - Erfassen (S2) der atemkorrelierten ersten Surrogatgröße (S₁), wobei die erste Surrogatgröße (S₁) eine Atmung des Patienten (3) während der Aufnahme der Schichtbilder beschreibt, - Ermitteln (S3) des Bildgebungs-Atemverlaufs (A₁) basierend auf der ersten Surrogatgröße (S₁), - Bestimmen (S5) des 3D-Bilddatensatzes (14) basierend auf den bereitgestellten Schichtbildern und dem ermittelten Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Surrogatgröße (S₂) der ersten Surrogatgröße (S₁) entspricht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildgebungs-Atemverlauf (14) Atmungsphasen (A, B, C) umfasst, wobei die Atmungsphasen eine Normalatmungsphase (A), eine Tiefatmungsphase (B), eine Flachatmungsphase (C) und/oder eine Abweichungsatmungsphase umfassen, wobei der 3D-Bilddatensatz (14) basierend auf den Normalatmungsphasen (A) ermittelt wurden und/oder Tiefatmungsphasen (B), Flachatmungsphasen (C) und/oder Abweichungsatmungsphasen bei der Ermittlung des 3D-Bilddatensatzes (14) ausgenommen wurden, wobei der Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) auf Normalatmungsphasen (A), Tiefatmungsphasen (B), Flachatmungsphasen (C) und/oder Abweichungsatmungsphasen untersucht wird, wobei der Bestrahlungsplan (5) so ermittelt wird, dass eine Bestrahlung des Zielvolumens (3) für Tiefatmungsphasen (B), Flachatmungsphasen (B) und/oder Abweichungsatmungsphasen unterlassen wird und/oder von einer Bestrahlung für Normalatemphasen (A) abweicht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem 3D-Bilddatensatz (14), dem Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) und/oder dem Bestrahlungs-Atemverlauf (A2) eine Organbewegung und/oder Bewegung des Zielvolumens (2) bestimmt wird, wobei der Bestrahlungsplan (5) basierend auf der Organbewegung und/oder der Bewegung des Zielvolumens (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestrahlungsplan (5) für das Zielvolumen (2) eine Sicherheitszone umfasst, wobei die Sicherheitszone basierend auf dem 3D-Bilddatensatz, dem Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) und/oder dem Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestrahlungsplan (5) Bestrahlungsparameter umfasst, wobei bei dem Bestimmung des Bestrahlungsplans (5) basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz (14) und dem Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) als Bestrahlungsparameter einen Strahldurchmesser, eine Fokuslage eines Strahls (6) zur Bestrahlung, eine Dosisleistung des Strahls (6), ein Pulsung des Strahls (6) und/oder ein Aufpunkt des Strahls (6) auf dem Patienten (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der 3D-Bilddatensatz (14) basierend auf einer Analyse des Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) mittels eines ersten Analysealgorithmus ermittelt wurde oder wird, wobei der Bestrahlungsplan (5) bei der Ermittlung des Bestrahlungsplans (5) basiert auf einer Analyse des Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) mittels des ersten Analysealgorithmus ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Bildgebungs-Atemverlaufs (A₁) und/oder das Bestimmen des zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatzes (14) basierend auf einem ersten Machine-Learning-Algorithmus ermittelt wurde oder wird, wobei zur Ermittlung des Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) und/oder zur Ermittlung des Bestrahlungsplan (5) ein weiterer Machine-Learning-Algorithmus angewendet wird, wobei der weitere Machine-Learning-Algorithmus basierend auf einem Transferlernen des ersten Machine-Learning-Algorithmus erhalten wird oder wurde.
Vorrichtung (9) zur Ermittlung eines Bestrahlungsplans (5), wobei die Vorrichtung (9) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche anzuwenden und/oder auszuführen, mit einer ersten Erfassungseinheit, einer zweiten Erfassungseinheit, einer ersten Ermittlungseinheit, einer zweiten Ermittlungseinheit und einer Bereitstellungseinheit, wobei die erste Erfassungseinheit ausgebildet ist, den zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz (14) zu erfassen, wobei der 3D-Bilddatensatz (14) über mindestens einen Atemzyklus (Z) des Patienten (3) zeitaufgelöst ist, wobei der 3D-Bilddatensatz (14) auf einer zeitaufgelöste Aufnahme eines Untersuchungsbereichs eines Patienten (3) und auf einem Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) basiert, wobei der Untersuchungsbereich das Zielvolumen (2) umfasst, wobei der Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) auf der während der zeitaufgelösten Aufnahme ermittelten ersten atemkorrelierten Surrogatgröße (S₁) basiert, wobei die zweite Erfassungseinheit ausgebildet ist, die atemkorrelierten zweiten Surrogatgröße (S₂) des Patienten (3) zu erfassen, wobei die zweiten Surrogatgröße (S₂) eine Atmung des Patienten (3) während der Bestrahlung beschreibt, wobei die erste Ermittlungseinheit ausgebildet ist, den Bestrahlungs-Atmungsverlauf (A₂) basierend auf der erfassten zweiten Surrogatgröße (S₂) zu ermitteln, wobei die zweite Ermittlungseinheit ausgebildet ist, den Bestrahlungsplan (5) basierend auf dem zeitaufgelösten 3D-Bilddatensatz (14) und dem Bestrahlungs-Atemverlauf (A₂) zu ermitteln, wobei die Bereitstellungseinheit ausgebildet ist, den Bestrahlungsplan (5) für eine Bestrahlung des Zielvolumens (2) bereitzustellen, wobei der erfasste 3D-Bilddatensatzes (14) auf einer vorausgehenden Bestimmung des 3D-Bilddatensatzes (14) basiert, wobei das Bestimmen des 3D-Bilddatensatzes (14) auf den Schritten basiert: - Aufnehmen (S1) von Schichtbildern des Untersuchungsbereichs mittels eines Bildgebungsgerätes und Bereitstellen der Schichtbilder, - Erfassen (S2) der atemkorrelierten ersten Surrogatgröße (S₁), wobei die erste Surrogatgröße (S₁) eine Atmung des Patienten (3) während der Aufnahme der Schichtbilder beschreibt, - Ermitteln (S3) des Bildgebungs-Atemverlaufs (A₁) basierend auf der ersten Surrogatgröße (S₁), - Bestimmen (S5) des 3D-Bilddatensatzes (14) basierend auf den bereitgestellten Schichtbildern und dem ermittelten Bildgebungs-Atemverlauf (A₁) .
Vorrichtung (1) zur Anwendung und/oder Ausführung des basierend auf dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhaltenen Bestrahlungsplans (5), mit der Vorrichtung (9) nach Anspruch 9 und mit einer Bestrahlungsquelle, wobei die Bestrahlungsquelle ausgebildet ist, einen Strahl (6) ionisierender Strahlung zur Bestrahlung des Zielvolumens (2) auszusenden, mit einer Anwendungseinheit, wobei die Anwendungseinheit ausgebildet ist, die Bestrahlungsquelle zur Ausgabe des Strahls (6) basierend auf dem Bestrahlungsplan (5) anzusteuern und/oder zu regeln.
Vorrichtung zur Anwendung und/oder Ausführung des Bestrahlungsplans (5) nach Anspruch 10, umfassend eine Messeinheit (10), wobei die Messeinheit (10) ausgebildet ist, die zweiten Surrogatgröße (S₂) während einer Bestrahlung des Zielvolumens (2) zu messen.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Recheneinrichtung ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Recheneinrichtung oder der Vorrichtung nach Anspruch 10 ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.