Evaluation von Korrelationsmodellen zwischen Surrogatsignalen und internen Featurepoints auf Basis von 4D-CTs

Das Ziel der Strahlentherapie ist es, eine Dosis in ein bestimmtes Zielgebiet einzubringen und damit z.B. Tumorgewebe zu zerst¨oren. Dabei soll so wenig gesundes Gewebe wie m¨oglich beeinflusst werden. Gerade bei sich bewegenden Teilen des K¨orpers ist diese Aufgabe jedoch schwierig. Besonders bei Tumoren in der Lunge sorgt die Atmung fur große Tumorbewegungen. Konventionell muss die Dosis auf ¨ der gesamten Bewegungsbahn des Zielgebiets eingebracht werden. Das CyberKnife stellt hier ein Werkzeug dar, mit dem die Tumorbewegungen ausgeglichen werden k¨onnen. Denn, wenn die Position des Tumors zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, kann der Tumor w¨ahrend der Behandlung mit der Strahlenquelle verfolgt werden. Dadurch wird der zus¨atzliche Bestrahlungsbereich sehr stark verringert. Die direkte Verfolgung des Tumors ist kaum m¨oglich, da der Tumor im R¨ontgenbild nicht sichtbar ist. Zur Positionsbestimmung mussen R ¨ ¨ontgenbilder mit in den Tumor eingebrachten Fiducials, in in der Aufnahme sichtbar sind, verwendet werden. Es ist notwendig die R¨ontgenaufnahmen mit einer sehr hohen Wiederholungsrate durchzufuhren um die Tumorbewegungen ausgleichen zu k ¨ ¨onnen. Dies kann wegen der großen zus¨atzlichen Sch¨adigung des Patienten nicht angewendet werden. Stattdessen ist die Bauch- und Brustoberfl¨ache des Patienten sichtbar. Positionen an der Oberfl¨ache k¨onnen gut ermittelt werden. Der Bauch und die Brust bewegen sich ebenso wie der Tumor w¨ahrend der Atmung. Eine L¨osung dieses Problems bietet die Messung sog. Surrogatsignale. Dies sind Signale, die einfacher gemessen und mit der eigentlichen Tumorposition uber ein ¨ mathematisches Modell in Verbindung gebracht werden k¨onnen. Diese mathematischen Modelle werden als Korrelationsmodelle bezeichnet. Externe Marker, wie z.B. LEDs, k¨onnen besser getrackt werden. Dies gilt auch fur im 4D-CT erkennbare ¨ Strukturen am oder im Herzen, an der Wirbels¨aule oder an anderen bestimmten Stellen, aber nicht unbedingt fur im Zielgebiet eingebrachte Fiducials. ¨ Es ist jedoch nicht immer einfach, geeignete Surrogatsignale fur ein bestimmtes ¨ Zielgebiet zu finden. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Ziel eine einfache Benutzerumgebung zur Findung von Surrogatsignalen bereitzustellen. Zus¨atzlich sollen interne Featurepoints gefunden werden, die die Fiducials ersetzen k¨onnen. Als Grundlage zur Bewegungsanalyse dienen CT-Datens¨atze, die den Verlauf einer Atmungsphase widerspiegeln. Im Laufe der Arbeit wurde die Verarbeitung von medizinischen DICOM-Daten und die Echtzeitvisualisierung von 4D-Volumendaten entwickelt. Es wurden Algorithmen zur Echtzeitlokalisation und Verfolgung von markanten Punkten und die Auswertung der daraus erlangten Daten umgesetzt.