• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Aufgabeder Erfindung ist es, die Fehlerquote bei der in-beam PET weiterzu senken, indem ihre statistische Sicherheit erhöht wird.DieErfindung beinhaltet, dass Intensitätsänderungen des Beschleunigerstrahlesim Submikrosekundenbereich erfasst und in das PET-System eingespeistwerden,dass entweder jedes von einer Positronenkamera registrierteAnnihilationsereignis zusammen mit der Information zur Intensität des Beschleunigerstrahles,welche zum Zeitpunkt des Nachweises des Annihilationsereignissesvorliegt, im Listen-Modus auf einem Speichermedium aufgezeichnetwird oder dass die Aufzeichnung der Annihilationsereignisse gesperrtwird, wenn die Intensitätdes Beschleunigerstrahles einen Schwellwert überschreitet, unddassnur diejenigen von der Positronenkamera registrierten Annihilationsereignissezur Rekonstruktion der während derBestrahlung erzeugten Positronen-Emitter-Verteilung benutzt werden,die erfasst werden, wenn die Intensität des Beschleunigerstrahlesunterhalb eines Schwellwertes liegt, der gegeben ist durch die maximaleRauschamplitude der Vorrichtung zur Messung der Intensität des Beschleunigerstrahles,wenn diese 0 ist.Das Verfahren ist vorwiegend für die Kontrolleund Qualitätssicherungder strahlentherapeutischen Behandlung von Tumorpatienten einsetzbar.
    公开号:DE102004009784A1
    申请号:DE200410009784
    申请日:2004-02-28
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Paulo Crespo；Wolfgang Dr. Enghardt；Katia Parodi；Jörg Dr. Pawelke
    申请人:Forschungszentrum Rossendorf eV；
    IPC主号:A61B6-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der beim Monitoringder strahlentherapeutischen Behandlung mittels in-beam Positronen-Emissions-Tomographie (in-beamPET) erhaltenen Messwerte. Das Verfahren ist vorwiegend für die Kontrolle undQualitätssicherungder strahlentherapeutischen Behandlung von Tumorpatienten einsetzbar.
    [0002] DerBegriff in-beam-PET beschreibt die Nutzung der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zurKontrolle der Strahlentherapie (W. Enghardt, J. Debus, T. Haberer,B.G. Hasch, R. Hinz, O. Jäkel,M. Krämer,K. Lauckner, J. Pawelke, F. Pönisch,Positron emission tomography for quality assurance of cancer therapywith light ion beams, Nucl. Phys. A654 (1999) 33), wobei die therapeutischeBestrahlung und die PET-Messung gleichzeitig erfolgen. Im Unterschiedzum PET-Tracer-Imaging in der nuklearmedizinischen Diagnostik wirdbei in-beam PET die β+-Radioaktivität dem Patienten nicht in Formeiner radioaktiven Tracersubstanz verabreicht; die β+-Radioaktivität (vor allem 11C, 15O und 10C) entsteht hierbei durch nukleare Wechselwirkungdes Therapiestrahles mit Atomkernen des bestrahlten Gewebes. DieräumlicheVerteilung der β+-Radioaktivität im bestrahlten Volumen istmit der Dosisverteilung korreliert und wird deswegen für die Überprüfung derkorrekten Umsetzung der Bestrahlungsplanung genutzt. Ein in-beamPET-Scan wird währendder Tumorbestrahlung mit einer in den medizinischen Bestrahlungsplatzintegrierten Positronenkamera durchgeführt. Dabei wird die PET-Datenaufnahmemit der Makropulsung des Beschleunigers (z. B. ein Synchrotron beider Tumortherapie mit Ionenstrahlen, ein Elektronen-Linearbeschleunigerbei der Therapie mit Photonen- oder Elektronenstrahlen) derart gekoppelt,dass es möglichist, die währendder Strahl-Makropulsemit Hilfe des PET-Scanners registrierten Koinzidenzereignisse vonjenen zu unterscheiden, die zwischen den Makropulsen registriertwerden. Nach dem Stand der Technik (R. Hinz, Beiträge zur Einführung derPositronen-Emissions-Tomographie bei der Schwerionen-Tumortherapie,FZ Rossendorf, Wissenschaftlich-Technische Berichte FZR-286 (2000)27-32) werden zur Reduktion des durch zufällige Koinzidenzereignissehervorgerufenen Messfehlers zur tomographischen Rekonstruktion unddamit zur Bewertung der Dosisdeposition nur jene Koinzidenzereignisseheran gezogen, welche zwischen den Makropulsen registriert werden.
    [0003] Dienach dem Stand der Technik veränderten PET-Datensind trotz der Behandlung noch erheblich fehlerbehaftet.
    [0004] Aufgabeder Erfindung ist es, die Fehlerquote bei der in-beam PET weiterzu senken, in dem ihre statistische Sicherheit erhöht wird.
    [0005] DieAufgabe wird erfindungsgemäß mit den imPatentanspruch dargelegten Merkmalen gelöst.
    [0006] Mitder Erfindung lässtsich die Zunahme der registrierten wahren Koinzidenzen bis zu 60% bei Ionentherapieanlagen erhöhen.
    [0007] DieErfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
    [0008] DieUmsetzung der Erfindung erfordert es, für die PET-Datenerfassung einbinäresSignal mit folgenden Eigenschaften bereit zu stellen: Das Signalmuss in Echtzeit der Veränderungder Strahlintensitätmit der Zeit (t) folgen, was Signal-Anstiegszeiten von wenigen Nanosekundenerfordert.
    [0009] Dervon diesem Signal eingenommene Schaltzustand (HOCH oder TIEF) musseindeutig vom Wert der Strahlintensität I(t) bezüglich eines für die Verfälschungdes PET-Messsignaleskritischen Schwellwertes der Strahlintensität IS abhängig sein. OhneBeschränkungder Allgemeingültigkeitkann deshalb angenommen werden: Für I(t) ≥ IS:Signal im Zustand HOCH, fürI(t) < IS: Signal im Zustand TIEF.
    [0010] Vorder Speicherung im Listen-Modus ist in das Datenwort eines jedenvon der Positronenkamera registrierten Annihilationsereignissesder Signalzustand einzufügen.Damit könnenbei der nachfolgenden Rekonstruktion jene Ereignisse unterdrückt werden,die registriert wurden, als die Strahlintensität den kritischen Schwellwert überschritt.Alternativ kann die Aufzeichnung der Annihilationsereignisse danngesperrt werden, wenn das Signal im Zustand hoch ist, es hat alsodann die Funktion eines Veto-Signals.In diesem Falle kann die Aufzeichnung der Annihilationsereignissesowohl im Listen- als auch im Histogramm-Modus erfolgen.
    [0011] Eswerden zwei, mit Funktionseinheiten, die dem Stand der Technik entsprechen,realisierbare Ausführungsbeispielezur Gewinnung des genannten binärenSignals angegeben.
    [0012] Therapiebeschleunigersind immer Hochfrequenz-Beschleuniger mit einer bekannten, festenBeziehung zwischen der Strahlintensität und der Phase der beschleunigendenSpannung U(t). Sei das Zeitverhalten dieser gegeben durch U(t) =U0 sin 2πftmit f der Frequenz, so gibt es fürjede Periode der Beschleunigerspannung genau ein Intervall [t0, t1], für das giltI(t) > 0; außerhalbdieses Zeitintervalls ist I(t) = 0. Für ein gegebenes Beschleuniger-Betriebsregimesind t0 und t1 unddamit auch U(t0) und U(t1)bekannt. Somit kann das gewünschteSignal vermöge einesFensterkomparators aus der Beschleunigungsspannung oder aus einemdieser streng proportionalen Signal abgeleitet werden. Zur Kompensationder unterschiedlichen Laufzeiten der Strahlung zwischen Beschleunigerund Patient und des Signals zwischen Beschleuniger und PET-Datenerfassung istdem Fensterkomparator eine Signal-Verzögerungseinheit nachzuschalten.Im Gegensatz zu Photonen- und Elektronen-Bestrahlungsanlagen (Elektronen-Linearbeschleuniger)ist bei Ionenbeschleunigern die Verzögerungszeit in Abhängigkeitvon der kinetischen Energie der Ionen einzustellen, was eine physischeKopplung der Verzögerungseinheitmit der Beschleunigersteuerung zur Übermittelung der aktuellenStrahlenergie erfordert.
    [0013] DieseMethode ist unmittelbar nur fürKorpuskularstrahlung (Elektronen, Ionen) anwendbar. Da jedoch Photonenstrahlenfür Therapiezwecke heutedurch Konversion eines Elektronenstrahles erzeugt werden, ist sieauch dafürgeeignet, wenn der Durchschuss-Detektor im Elektronenstrahl, alsovor dem die Photonen erzeugenden Radiatortarget platziert wird.Ein dünnerDurchschussdetektor, d. h. ein Detektor geringer Flächendichte,welcher kinetische Energie und Flugrichtung der durchgehenden Teilchennur soweit beeinflusst, wie es fürdie Ableitung eines hinreichend starken elektrischen Signals erforderlichist, wird im Strahlengang möglichstnahe am Patienten platziert. Gegebenfalls nach Signalverstärkung undFormung ergibt sich ein der Strahlintensität proportionales Signal, auswelchem mittels eines Komparators das für die Markierung der PET-Daten erforderlichebinäreSignal abgeleitet wird.
    权利要求:
    Claims (1)
    [1] Verfahren zur Korrektur der beim Monitoring der strahlentherapeutischenBehandlung mittels in-beam Positronen-Emissions-Tomographie (in-beamPET) erhaltenen Signale, wobei während derMakropulse gemessene Signale ausgeblendet werden, dadurchgekennzeichnet, dass Intensitätsänderungen des Beschleunigerstrahlesim Submikrosekundenbereich erfasst und in das PET-System eingespeistwerden, dass entweder jedes von einer Positronenkamera registrierteAnnihilationsereignis zusammen mit der Information zur Intensität des Beschleunigerstrahles, welchezum Zeitpunkt des Nachweises des Annihilationsereignisses vorliegt,im Listen-Modus auf einem Speichermedium aufgezeichnet wird, oderdass die Aufzeichnung der Annihilationsereignisse gesperrt wird,wenn die Intensitätdes Beschleunigerstrahles einen Schwellwert überschreitet und dassnur diejenigen von der Positronenkamera registrierten Annihilationsereignissezur Rekonstruktion der währendder Bestrahlung erzeugten Positronen-Emitter-Verteilung benutztwerden, die erfasst werden, wenn die Intensität des Beschleunigerstrahlsunterhalb eines Schwellwertes liegt, der gegeben ist durch die maximaleRauschamplitude der Vorrichtung zur Messung der Intensität des Beschleunigerstrahles,wenn diese 0 ist.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    Krimmer et al.2018|Prompt-gamma monitoring in hadrontherapy: A review
    JP6082764B2|2017-02-15|外部ビーム放射線治療とｍｒｉとの統合システム
    Testa et al.2010|Real-time monitoring of the Bragg-peak position in ion therapy by means of single photon detection
    EP2313156B1|2016-09-28|Vorrichtung und verfahren zur partikeltherapieüberprüfung
    US7453983B2|2008-11-18|Radiation therapy method with target detection
    Testa et al.2009|Dose profile monitoring with carbon ions by means of prompt-gamma measurements
    Jordan et al.1994|The design and performance characteristics of a multileaf collimator
    US9022914B2|2015-05-05|Laser accelerator driven particle brachytherapy devices, systems, and methods
    Parodi et al.2007|PET/CT imaging for treatment verification after proton therapy: a study with plastic phantoms and metallic implants
    Richard et al.2010|Design Guidelines for a Double Scattering Compton Camera for Prompt-$gamma $ Imaging During Ion Beam Therapy: A Monte Carlo Simulation Study
    US7453076B2|2008-11-18|Bi-polar treatment facility for treating target cells with both positive and negative ions
    Oelfke et al.1996|Proton dose monitoring with PET: quantitative studies in Lucite
    US8063376B2|2011-11-22|Large bore PET and hybrid PET/CT scanners and radiation therapy planning using same
    Knopf et al.2013|In vivo proton range verification: a review
    Pawelke et al.1997|In-beam PET imaging for the control of heavy-ion tumour therapy
    US20040174948A1|2004-09-09|Radiological imaging apparatus and radiological imaging method
    Ramsey et al.1999|A comparison of beam characteristics for gated and nongated clinical x‐ray beams
    Yonai et al.2008|Measurement of neutron ambient dose equivalent in passive carbon‐ion and proton radiotherapies
    US4124804A|1978-11-07|Compton scatter scintillation camera system
    US20150087960A1|2015-03-26|Positron emission tomography guided proton therapy
    US20040162457A1|2004-08-19|Antiproton production and delivery for imaging and termination of undersirable cells
    Frandes et al.2010|A tracking Compton-scattering imaging system for hadron therapy monitoring
    Enghardt et al.1992|The spatial distribution of positron-emitting nuclei generated by relativistic light ion beams in organic matter
    US9035262B2|2015-05-19|Radiation therapy apparatus and control method
    US9061143B2|2015-06-23|Charged particle beam irradiation system and charged particle beam irradiation planning method
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004009784B4|2009-12-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-24| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM DRESDEN - ROSSENDORF E.V., 0, DE |
    2010-06-02| 8364| No opposition during term of opposition|
    2017-09-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410009784|DE102004009784B4|2004-02-28|2004-02-28|Verfahren zur Korrektur der beim Monitoring der strahlentherapeutischen Behandlung mittels in-beam Positronen-Emissions-Tomographie erhaltenen Messwerte|DE200410009784| DE102004009784B4|2004-02-28|2004-02-28|Verfahren zur Korrektur der beim Monitoring der strahlentherapeutischen Behandlung mittels in-beam Positronen-Emissions-Tomographie erhaltenen Messwerte|
    [返回顶部]