DE102011006870B3

DE102011006870B3 - Phantom for e.g. radiation of tumor tissue in patient with protons, has housing arranged on base plate so that shielding plate and X-ray film stay perpendicular to base plate, and field diaphragm arranged before X-ray film on side of film

Info

Publication number: DE102011006870B3
Application number: DE201110006870
Authority: DE
Inventors: Marc-Oliver Bönig; Matthias Saar; Christian Ulrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2031-04-07

Abstract

The phantom (1) has a shielding plate (2) impermeable for X-rays and provided with circular orientation apertures (8) i.e. cross lines. An X-ray film is flatly arranged before the shielding plate. The shielding plate and the X-ray film are arranged in a housing. The housing is arranged on a base plate (6) so that the shielding plate and the X-ray film stay perpendicular to the base plate. A field diaphragm i.e. movable slit diaphragm, is arranged before the X-ray film on a side of the X-ray film, where the side faces away from the shielding plate. An independent claim is also included for a method for position verification or spatial calibration of a particle therapy system by a phantom.

Description

Die Erfindung betrifft ein Phantom und ein Verfahren zur Positionsverifikation oder räumlichen Kalibrierung einer Partikeltherapieanlage.The invention relates to a phantom and a method for position verification or spatial calibration of a particle therapy system.

Die Partikeltherapie wird zur Bestrahlung von Tumorgewebe bei Menschen eingesetzt. Zur Bestrahlung werden Ionen, wie Protonen, Heliumionen oder Kohlenstoffionen, verwendet. Die Bestrahlung mit Ionen hat im Vergleich zu einer herkömmlichen Bestrahlung mit Photonen oder Elektronen den Vorteil, dass die Eindringtiefe der Strahlung in das menschliche Gewebe präziser gesteuert werden kann. Dadurch ist eine genauere Bestrahlung des Tumors möglich, wobei umliegendes, zu schonendes Gewebe besser vor Strahlung geschützt werden kann.Particulate therapy is used to irradiate tumor tissue in humans. For irradiation, ions such as protons, helium ions or carbon ions are used. Irradiation with ions has the advantage, compared to conventional irradiation with photons or electrons, that the penetration depth of the radiation into the human tissue can be controlled more precisely. As a result, a more accurate irradiation of the tumor is possible, whereby surrounding, too gentle tissue can be better protected against radiation.

Die Ionen werden mit einem Beschleunigersystem, das beispielsweise ein Synchrotron oder ein Zyklotron umfasst, auf hohe Energien beschleunigt und in einem Strahl auf den zu behandelnden Körper gerichtet. Der Strahl wird dabei durch ein Magnetsystem abgelenkt und auf ein gewünschtes Isozentrum hin gesteuert.The ions are accelerated to high energies with an accelerator system comprising, for example, a synchrotron or a cyclotron, and directed in a beam onto the body to be treated. The beam is deflected by a magnet system and controlled to a desired isocenter out.

Zur Durchführung der Partikeltherapie wird ein Patient mit einem Tumor zunächst in einem Immobilisierungsraum auf einer Tischplatte fixiert und dann mittels einer Shuttleeinrichtung in einen Behandlungsraum transportiert. Eine robotergestützte Patientenlagerungsvorrichtung übernimmt die Tischplatte samt Patient und fährt beide in das Isozentrum der Partikeltherapieanlage. Vor Beginn der Behandlung mit Ionen muss eine Positionsverifikation durchgeführt werden. Zuerst erfolgt eine manuelle Positionierung und Verifikation mittels Raumlaser. Mehrere an den Wänden und der Decke befestigte Kreuz- und Linienlaser markieren in ihrem Schnittpunkt das Isozentrum. Ein Bediener der Anlage bringt nun mit Hilfe der Patientenlagerungsvorrichtung für die Behandlung aufgebrachte Markierungen am Patienten mit denen der Laserlinien in Kongruenz. Damit befindet sich der zu bestrahlende Tumor im Isozentrum.To carry out the particle therapy, a patient with a tumor is first fixed in an immobilization space on a table top and then transported by means of a shuttle device into a treatment room. A robot-supported patient positioning device takes over the tabletop together with the patient and drives both into the isocenter of the particle therapy system. Before beginning treatment with ions, a position verification must be performed. First there is a manual positioning and verification by means of a room laser. Several cross and line lasers attached to the walls and ceiling mark the isocenter at their intersection. An operator of the system now brings with the help of the patient support device for the treatment applied markings on the patient with those of the laser lines in congruence. Thus, the tumor to be irradiated is located in the isocenter.

Ein beispielsweise an der Decke montiertes roboterbasiertes Röntgensystem führt nun eine Positionsverifikation mit Hilfe der Röntgenbildgebung durch. Ein Computer berechnet die Lage des Tumors aus ermittelten Röntgenbildern, vergleicht die aktuelle Position des Tumors mit einer Soll-Position und führt bei einer Abweichung eine Änderung der Lage des Patienten mit der Patientenlagerungsvorrichtung durch.A robot-based X-ray system mounted, for example, on the ceiling now carries out a position verification with the aid of X-ray imaging. A computer calculates the location of the tumor from detected x-ray images, compares the current position of the tumor with a desired position and, if there is a deviation, makes a change in the position of the patient with the patient positioning device.

Der Ionenstrahl, mit dem die Bestrahlung erfolgt, wird durch ein Messsystem geführt („Beam Application and Monitoring System (BAMS)”). Dabei wird die Strahlposition, -weite und -intensität gemessen. Auch der Ionenstrahl muss exakt auf das Isozentrum ausgerichtet sein. Die Positionsverifikation des Ionenstrahles erfolgt in der Regel mit Hilfe eines auf dem Patiententisch befestigten Isozentrums-Multi-Wire-Proportional-Chamber.The ion beam with which the irradiation takes place is guided through a measuring system ("Beam Application and Monitoring System (BAMS)"). The beam position, width and intensity are measured. The ion beam must also be aligned exactly with the isocenter. The position verification of the ion beam is usually carried out with the help of an attached to the patient table isocenter multi-wire proportional chamber.

Da die geforderte Genauigkeit der Behandlung im Submillimeterbereich liegt, müssen die verwendeten Messmittel für die diversen Positionsverifikationen diese Genauigkeit übertreffen. Vor allem das Ablesen der Laserlinien, die im Bereich des Isozentrums bereits etwa 1 mm aufgeweitet sind, verursacht immer wieder Ablesefehler.Since the required accuracy of the treatment lies in the submillimeter range, the measuring means used for the various positional verifications must exceed this accuracy. Above all, the reading of the laser lines, which are already expanded by about 1 mm in the region of the isocenter, repeatedly causes read errors.

Die Patentschrift US 5 063 583 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, um die Funktion einer Anlage zum Entwickeln von Röntgenfilmen zu testen. Dabei wird ein Teströntgenfilm in die Vorrichtung eingelegt.The patent US 5 063 583 A discloses a method and apparatus for testing the function of a system for developing X-ray films. A test X-ray film is inserted into the device.

Die Patentschrift US 6 614 036 B1 offenbart eine Vorrichtung, um die Genauigkeit und Wiederholbarkeit eines LINAC zu testen, wobei auf einer Basisplatte überlagerte Markierungen vermessen werden.The patent US Pat. No. 6,614,036 B1 discloses a device for testing the accuracy and repeatability of a LINAC, wherein markings superimposed on a base plate are measured.

Die Gebrauchsmusterschrift DE 203 06 262 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Simulation von Bestrahlungen für die Strahlentherapie. Die Vorrichtung besteht aus einem Hohlkörper, der an den Seiten verschließbare Öffnungen aufweist und in seinem Inneren ein Intensitätsmessgerät aufnehmen kann.The Utility Model DE 203 06 262 U1 discloses a device for simulating radiation for radiotherapy. The device consists of a hollow body which has closable openings on the sides and can accommodate an intensity measuring device in its interior.

Die Patentschrift US 5 142 559 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Strahlentherapiegeräten. Dazu wird eine auf einer Montagplatte fixierte, rotierbare Strahlendetektoranordnung verwendet.The patent US 5 142 559 A discloses a method and apparatus for aligning radiotherapy devices. For this purpose, a rotatable radiation detector arrangement fixed on a mounting plate is used.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Phantom und ein Verfahren zur genauen und kostengünstigen Positionsverifikation oder räumlichen Kalibrierung einer Partikeltherapieanlage anzugeben.It is the object of the invention to specify a phantom and a method for accurate and cost-effective position verification or spatial calibration of a particle therapy system.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Phantom und dem Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.According to the invention, the stated object is achieved with the phantom and the method according to the independent claims.

Die Erfindung beansprucht ein Phantom zur Positionsverifikation oder räumlichen Kalibrierung einer Partikeltherapieanlage. Das Phantom umfasst eine mit mindesten einer Ausrichtöffnung versehene, für Röntgenstrahlen undurchlässige Schirmungsplatte und einen vor der Schirmungsplatte plan angeordneten Röntgenfilm. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Bedienung und Herstellung eines Phantoms einfach und kostengünstig ist. Mit nur einem einzigen Phantom können die Positionen von Ionenstrahl, Patiententisch, Röntgenbildgebung und Isozentrumskammer gemessen werden.The invention claims a phantom for the position verification or spatial calibration of a particle therapy system. The phantom comprises a shielding plate provided with at least one alignment opening and impermeable to X-rays, and an X-ray film disposed in front of the shielding plate. The invention offers the advantage that the operation and production of a phantom is simple and inexpensive. With only a single phantom, the positions of the ion beam, patient table, X-ray imaging and isocenter chamber can be measured.

In einer Weiterbildung kann eine Feldblende vor dem Röntgenfilm, auf der der Schirmungsplatte abgewandten Seite des Röntgenfilms, angeordnet sein. Durch Öffnen und Schließen bzw. Abdecken der Feldblende kann die Belichtung mit Laserstrahlen einfach erfolgen. In a further development, a field diaphragm can be arranged in front of the X-ray film on the side of the X-ray film facing away from the shielding plate. By opening and closing or covering the field stop, exposure to laser beams can be made easily.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Schirmungsplatte und der Röntgenfilm in einem Gehäuse angeordnet.In a further embodiment, the shielding plate and the X-ray film are arranged in a housing.

Des Weiteren können die Schirmungsplatte, der Röntgenfilm und die Feldblende in einem Gehäuse angeordnet sein.Furthermore, the shielding plate, the X-ray film and the field stop may be arranged in a housing.

Bevorzugt kann die Feldblende als Teil des Gehäuses ausgebildet sein.Preferably, the field stop may be formed as part of the housing.

In einer Weiterbildung kann die Schirmungsplatte aus Blei oder einer Bleilegierung ausgebildet sein. Dadurch wird wirksam Röntgenstrahlung geblockt.In a development, the shielding plate may be formed of lead or a lead alloy. This effectively blocks X-ray radiation.

Des Weiteren kann die Feldblende als verfahrbare Schlitzblende ausgebildet sein. Dadurch ist eine zeitgesteuerte Belichtung möglich.Furthermore, the field stop can be designed as a movable slit diaphragm. This allows a time-controlled exposure.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Schirmungsplatte vier in den Ecken eines Quadrats angeordnete kreisrunde Ausrichtöffnungen und in jeder Ausrichtöffnung zentrisch angeordnete Bleikugeln umfassen, wobei die Bleikugeln kleiner als die Ausrichtöffnungen sind. Dadurch wird ein genaues Ausrichtsystem gebildet.In a further embodiment, the shielding plate may comprise four circular alignment openings arranged in the corners of a square and lead spheres arranged centrally in each alignment opening, the lead spheres being smaller than the alignment openings. This forms an accurate alignment system.

In einer Weiterbildung kann die Ausrichtöffnung als Kreuzschlitz in Form eines Fadenkreuzes ausgebildet sein. Auch damit ist eine exakte Ausrichtung möglich.In a development, the alignment opening may be formed as a cross slot in the form of a crosshair. Even with this an exact alignment is possible.

Des Weiteren umfasst das Phantom eine drehbare Grundplatte, auf der die Schirmungsplatte und der Röntgenfilm vertikal stehend angeordnet sind. Dadurch kann einfach in zueinander gekreuzten Lagen eine Positionsverifikation oder Kalibrierung erfolgen.Further, the phantom includes a rotatable base plate on which the shielding plate and the X-ray film are vertically standing. As a result, a position verification or calibration can easily be carried out in mutually crossed layers.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Phantom eine Grundplatte mit einer kreuzschlitzförmigen Vertiefung, in die die Schirmungsplatte und der Röntgenfilm um 90 Grad versetzbar vertikal stehend anordenbar sind. Dadurch kann ebenfalls einfach in zueinander gekreuzten Lagen eine Positionsverifikation oder Kalibrierung erfolgen.In a further embodiment, the phantom comprises a base plate with a cross-slot-shaped depression, into which the shielding plate and the X-ray film can be placed vertically displaceable by 90 degrees. As a result, a position verification or calibration can likewise be carried out simply in mutually crossed positions.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Positionsverifikation oder räumlichen Kalibrierung einer Partikeltherapieanlage mit einem erfindungsgemäßen Phantom. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

– Ausrichten des Phantoms mit Hilfe von Laserstrahllinien,
– Belichten des Röntgenfilms durch die Laserstrahllinien,
– Belichten des Röntgenfilms durch einen Ionenstrahl,
– Belichten des Röntgengfilms durch mindestens eine Ausrichtöffnung der Schirmungsplatte und gleichzeitige Aufnahme eines digitalen Röntgenbilds des Phantoms mit zusätzlich eingeblendetem zentralem Fadenkreuz,
– Entwicklung und Einscannen des Röntgenfilms als Röntgenfilmbild,
– gleichzeitige Darstellung des eingescannten Röntgenfilmbilds und des digitalen Röntgenbilds auf einer Bildanzeigeeinheit, wobei die Darstellungen der Ausrichtöffnungen auf dem Röntgenbildfilm und dem digitalen Bild zur Deckung gebracht werden und
– Ermittlung von Positionsabweichungen zwischen Laserstrahllinien und Ionenstrahl auf dem Röntgenfilm sowie dem eingeblendetem Fadenkreuz auf dem digitalen Röntgenbild.

The invention also includes a method for position verification or spatial calibration of a particle therapy system with a phantom according to the invention. The method comprises the following steps:

Aligning the phantom with the aid of laser beam lines,
Exposing the X-ray film through the laser beam lines,
Exposing the X-ray film by an ion beam,
Exposing the X-ray film by at least one alignment aperture of the shielding plate and simultaneously recording a digital X-ray image of the phantom with additionally displayed central reticle,
Development and scanning of the X-ray film as X-ray film image,
Simultaneous display of the scanned X-ray film image and the digital X-ray image on an image display unit, wherein the representations of the alignment openings on the X-ray image film and the digital image are made coincident, and
- Determination of positional deviations between laser beam lines and ion beam on the X-ray film and the faded crosshairs on the digital X-ray image.

In einer weitern Ausführungsform des Verfahrens werden Positionskorrekturen an der Partikeltherapieanlage entsprechend den ermittelten Positionsabweichungen vorgenommen.In a further embodiment of the method, position corrections are made to the particle therapy system in accordance with the determined position deviations.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Partikeltherapieanlage entsprechend der ermittelten Positionsabweichungen kalibriert.In a development of the method, the particle therapy system is calibrated in accordance with the determined position deviations.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of several embodiments with reference to schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

1: eine Vorderansicht eines Phantoms, 1 : a front view of a phantom,

2: eine Rückansicht eines Phantoms, 2 : a back view of a phantom,

3: eine Schnittansicht eines Phantoms, 3 : a sectional view of a phantom,

4: eine Draufsicht auf ein Phantom mit einer kreisrunden Grundplatte, 4 : a top view of a phantom with a circular base plate,

5: eine Draufsicht auf ein Phantom mit einer Grundplatte mit kreuzschlitzförmiger Vertiefung, 5 : A top view of a phantom with a base plate with a cross-shaped recess,

6: ein digitales Röntgenbild mit einem Fadenkreuz, 6 : a digital X-ray image with a crosshair,

7: ein Röntgenfilmbild mit Laserstrahllinien und Ionenstrahl, 7 : an X-ray film image with laser beam lines and ion beam,

8: eine Überlagerung von einem digitalem Röntgenbild und einem eingescannten Röntgenfilmbild und 8th a superimposition of a digital X-ray image and a scanned X-ray film image and

9: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Positionsverifikation oder räumlichen Kalibrierung einer Partikeltherapieanlage. 9 : A flow chart of a method for position verification or spatial calibration of a particle therapy system.

1 zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Phantoms 1, das auf einer Isozentrumskammer 7 senkrecht angeordnet und mit nicht dargestellten Passstiften fixiert ist. Auf einer Grundplatte 6 ist ein planer Röntgenfilm 3 senkrecht angeordnet. Zu sehen sind auch die auf den Röntgenfilm fallenden Bilder von Laserstrahllinien 11 und einem Ionenstrahl 10. Der Röntgenfilm ist etwa 18 × 24 cm² groß. 1 shows a front view of a phantom according to the invention 1 standing on an isocenter chamber 7 arranged vertically and fixed with not shown dowel pins. On a base plate 6 is a plane x-ray film 3 arranged vertically. You can also see the images of laser beam lines falling on the x-ray film 11 and an ion beam 10 , The X-ray film is about 18 × 24 cm ^{2 in} size.

2 zeigt die zu 1 korrespondierende Rückseite des Phantoms 1. Zu sehen ist ein Röntgenstrahlung undurchlässige Schirmungsplatte 2, die Durchbrüche in Form von vier kreisrunden Ausrichtöffnungen 8 aufweist. Die Platte 2 ist vorzugsweise aus Blei oder einer Bleilegierung, um eine Röntgenstrahlung wirksam zu schwächen, wohingegen die Ausrichtöffnungen 8 die Röntgenstrahlung ungehindert durchlassen. Die Ausrichtöffnungen 8 sind in den Ecken eines Quadrats angeordnet und dienen dem Ausrichten von zu überlagernden Röntgenbildern. Zur genaueren Ausrichtung sind im den Zentren der Öffnungen B jeweils eine Bleikugel 9 angeordnet, die in einem Röntgenbild deutlich als Kreise erkennbar sind. Die Schirmungsplatte 2 ist senkrecht auf einer Grundplatte 6 des Phantoms 1 angeordnet. Das Phantom 1 sitzt auf der Isozentrumskammer 7. 2 shows that too 1 corresponding back of the phantom 1 , On display is an X-ray impermeable shield plate 2 , the breakthroughs in the form of four circular alignment openings 8th having. The plate 2 is preferably of lead or lead alloy to effectively attenuate x-ray radiation, whereas the alignment apertures 8th allow the X-rays to pass unimpeded. The alignment openings 8th are arranged in the corners of a square and serve to align superimposed X-ray images. For a more accurate alignment in the centers of the openings B are each a lead ball 9 arranged, which are clearly visible in an X-ray image as circles. The shielding plate 2 is perpendicular to a base plate 6 of the phantom 1 arranged. The Phantom 1 sits on the Isocenter chamber 7 ,

3 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Phantom 1. In einem Gehäuse 5 des Phantoms 1, das senkrecht mit einer Grundplatte 6 verbunden ist, sind eine Schirmungsplatte 2 und ein davor platzierter planer Röntgenfilm 3 oder eine Röntgenfilmkassette senkrecht angeordnet. Die Gehäusewand vor dem Röntgenfilm 3 weist eine Feldblende 4 auf. Die Funktion einer Blende hängt von ihrer Lage im optischen System ab. Im Gegensatz zu Aperturblenden, die die Helligkeit eines Bildes völlig gleichmäßig beeinflussen, bestimmen Feldblenden den Bildausschnitt, nicht aber dessen Helligkeit. Die Feldblende 4 kann als verfahrbare Schlitzblende oder als feststehende Öffnung, beispielsweise in Form der abzubildenden Laserstrahllinien, ausgebildet sein. Da der Röntgenfilm 3 für rotes, langwelliges Laserlicht relativ unempfindlich ist, muss die Belichtung mit den Laserstrahlen etwa 60 s lang erfolgen. Das Phantom 1 ist auf einer Isozentrumskammer 7 aufgebaut. 3 shows a section through a phantom according to the invention 1 , In a housing 5 of the phantom 1 that is perpendicular to a base plate 6 is a Schirmungsplatte 2 and a flat X-ray film placed in front of it 3 or an X-ray film cassette arranged vertically. The housing wall in front of the X-ray film 3 has a field stop 4 on. The function of a diaphragm depends on its position in the optical system. In contrast to aperture stops, which affect the brightness of an image completely evenly, field framing determines the image section, but not its brightness. The field stop 4 can be designed as a movable slit diaphragm or as a fixed opening, for example in the form of the laser beam lines to be imaged. Because the X-ray film 3 For red, long-wave laser light is relatively insensitive, the exposure must be carried out with the laser beams for about 60 s. The Phantom 1 is on an isocenter chamber 7 built up.

4 zeigt eine Draufsicht auf ein Phantom 1 mit einer kreisrunden Grundplatte 6. Die Grundplatte 6 ist um 90° drehbar auf einer nicht dargestellten Isozentrumskammer gelagert, so dass das Phantom 1 von zueinander um 90° versetzten Richtungen bestrahlt werden kann. 4 shows a plan view of a phantom 1 with a circular base plate 6 , The base plate 6 is rotatably mounted at 90 ° on an isocenter chamber, not shown, so that the phantom 1 can be irradiated by mutually offset by 90 ° directions.

In 5 ist eine alternative Ausführungsform zu 5 dargestellt. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine quadratische Grundplatte 6, in die Vertiefungen 15 zur Aufnahme des Gehäuses 5 ausgebildet sind. Die Vertiefungen 15 sind kreuzförmig, so dass durch Verdrehen des Gehäuses 5 ähnlich 4 eine Kalibrierung oder eine Positionsverifikation in zueinander 90° versetzten Lagen mit dem Phantom 1 vorgenommen werden kann.In 5 is an alternative embodiment to 5 shown. 5 shows a plan view of a square base plate 6 , in the depressions 15 for receiving the housing 5 are formed. The wells 15 are cross-shaped, so by twisting the case 5 similar 4 a calibration or position verification in mutually 90 ° staggered layers with the phantom 1 can be made.

6 zeigt ein digitales Röntgenbild 17 eines erfindungsgemäßen Phantoms. Zu sehen ist das elektronisch eingeblendete Fadenkreuzbild 12 sowie das Bild der Ausrichtöffnungen 13 des Phantoms und das Bild 14 der in den Austrittsöffnungen angeordneten Bleikugeln. 6 shows a digital x-ray image 17 a phantom according to the invention. You can see the electronically displayed crosshair picture 12 as well as the image of the alignment openings 13 of the phantom and the picture 14 the arranged in the outlet openings lead balls.

7 zeigt ein eingescanntes Röntgenfilmbild 16, das durch Entwickeln des belichteten Röntgenfilms entstanden ist. Zu sehen ist das Laserstrahllinienbild 11 in Form eines Kreuzes, das Ionenstrahlbild 10 im Zentrum des Bildes in Form eines Kreises sowie die durch Röntgenbelichtung entstandnen Bilder 13 der Ausrichtöffnungen und die Bilder 14 der Bleikugeln. Die Bilder aus 6 und 7 wurden bereits derart skaliert, dass sie den gleichen Maßstab aufweisen und somit einfach zur Deckung gebracht werden können. 7 shows a scanned X-ray film image 16 , which was created by developing the exposed X-ray film. You can see the laser beam line image 11 in the form of a cross, the ion beam image 10 in the center of the picture in the form of a circle as well as the pictures created by X-ray exposure 13 the registration openings and the pictures 14 the lead balls. The pictures off 6 and 7 have already been scaled so that they have the same scale and thus can be easily made to coincide.

8 zeigt nun die Überlagerung der Bilder aus den 6 und 7. Die Überlagerung erfolgt derart, dass die Bilder 13 und 14 der Ausrichtöffnungen und der Bleikugeln des digitalen Röntgenbilds 17 und des eingescannten Röntgenfilmbilds 16 zur Deckung gebracht werden. Zu sehen ist das digitale Fadenkreuzbild 12, das gegenüber dem Laserstrahllinienbild 11 und dem Ionenstrahlbild 10 einen Versatz aufweist. Falls der Versatz einen anlagenspezifischen zulässigen Maximalwert überschreitet, müssen die Positionsdaten der Röntgenbildgebungsanlage um die so ermittelte Abweichung korrigiert werden. 8th now shows the overlay of the images from the 6 and 7 , The overlay is done in such a way that the pictures 13 and 14 the alignment openings and the lead balls of the digital X-ray image 17 and the scanned X-ray film image 16 be brought to cover. You can see the digital crosshair picture 12 , opposite to the laser beam line image 11 and the ion beam image 10 has an offset. If the offset exceeds a plant-specific permissible maximum value, the position data of the X-ray imaging system must be corrected by the deviation thus determined.

9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionsverifikation oder räumlichen Kalibrierung einer Partikeltherapieanlage. Im ersten Schritt 100 wird ein erfindungsgemäßes Phantom 1 mit Hilfe von Laserstrahllinien auf einem Patiententisch ausgerichtet. Im nachfolgenden Schritt 101 wird der Röntgenfilm 3 durch die Laserstrahllinien belichtet. Wegen der geringen Empfindlichkeit eines Röntgenfilms 3 gegenüber dem langwelligen sichtbaren Licht dauert die Belichtung etwa 60 s. Die Belichtung kann beispielsweise mittels einer sich automatisch öffnenden und schließenden Feldblende mit Zeitsteuerung erfolgen. Es reicht aber auch, das Raumlicht auszuschalten, eine Abdeckung des Röntgenfilms zu öffnen, die Belichtung mit den Laserstrahlen durchzuführen, die Abdeckung wieder zu schließen und das Raumlicht wieder aufzudrehen. 9 shows a flowchart of a method according to the invention for the position verification or spatial calibration of a particle therapy system. In the first step 100 becomes a phantom according to the invention 1 aligned with the help of laser beam lines on a patient table. In the following step 101 becomes the X-ray film 3 illuminated by the laser beam lines. Because of the low sensitivity of an X-ray film 3 compared to the long-wave visible light, the exposure takes about 60 s. The exposure can take place, for example, by means of an automatically opening and closing field stop with time control. But it is also sufficient to turn off the room light, to open a cover of the X-ray film to perform the exposure with the laser beams to close the cover again and turn up the room light again.

Im folgenden Schritt 102 wird der Röntgenfilm 3 durch den Ionenstrahl einer Partikeltherapieanlage belichtet. Anschließend wird im Schritt 103 der Röntgengfilm durch mindesten eine Ausrichtöffnung der Schirmungsplatte des Phantoms belichtet. Gleichzeitig erfolgt eine Aufnahme eines digitalen Röntgenbilds 17 des Phantoms 1 mit einem in das digitale Röntgenbild 17 zusätzlich eingeblendeten zentralen Fadenkreuz.In the following step 102 becomes the X-ray film 3 illuminated by the ion beam of a particle therapy system. Subsequently, in step 103 the X-ray film is exposed through at least one alignment aperture of the shielding plate of the phantom. At the same time, a digital x-ray image is recorded 17 of the phantom 1 with one in the digital X-ray image 17 additionally displayed central crosshairs.

Im Schritt 104 wird der Röntgenfilm entwickelt und das entstandene Röntgenfilmbild 16 eingescannt. Im Schritt 105 werden das eingescannte Röntgenfilmbild 16 und das digitale Röntgenbild 17 auf einer Bildanzeigeeinheit gleichzeitig dargestellt, wobei die Darstellungen der Ausrichtöffnungen auf dem Röntgenbildfilm 16 und dem digitalen Bild 17 zur Deckung gebracht werden. Im Schritt 106 werden etwaige Positionsabweichungen zwischen Laserstrahllinien und Ionenstrahl auf dem Röntgenfilmbild 16 sowie dem eingeblendetem Fadenkreuz auf dem digitalen Röntgenbild 17 ermittelt.In step 104 the X-ray film is developed and the resulting X-ray film image 16 scanned. In step 105 become the scanned X-ray film image 16 and the digital x-ray image 17 on an image display unit simultaneously, the representations of the alignment openings on the X-ray image film 16 and the digital picture 17 be brought to cover. In step 106 Any position deviations between laser beam lines and ion beam on the X-ray film image 16 and the crosshair on the digital X-ray image 17 determined.

Im abschließenden Schritt 107 werden Positionskorrekturen an der Partikeltherapieanlage entsprechend der ermittelten Positionsabweichungen vorgenommen oder die Partikeltherapieanlage wird entsprechend der ermittelten Positionsabweichungen kalibriert.In the final step 107 Position corrections are made to the particle therapy system according to the determined position deviations or the particle therapy system is calibrated according to the determined position deviations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Phantomphantom
22: Schirmungsplatteshielding plate
33: RöntgenfilmX-ray film
44: Feldblendefield diaphragm
55: Gehäusecasing
66: Grundplattebaseplate
77: IsozentrumskammerIsozentrumskammer
88th: Ausrichtöffnungalignment hole
99: Bleikugelplumb
1010: IonenstrahlbildIon beam image
1111: LaserstrahllinienbildLaser line image
1212: FadenkreuzbildCrosshair image
1313: Bild der AusrichtöffnungImage of the alignment opening
1414: Bild der BleikugelPicture of the lead ball
1515: Vertiefung in der Grundplatte 6 Recess in the base plate 6
1616: RöntgenfilmbildX-ray film image
1717: Digitales RöntgenbildDigital x-ray image
100100: Ausrichtung des PhantomsAlignment of the phantom
101101: Belichtung mit LaserstrahlenExposure with laser beams
102102: Belichtung durch IonenstrahlExposure by ion beam
103103: Belichtung durch RöntgenstahlenExposure by X-ray steels
104104: Entwickeln und EinscannenDevelop and scan
105105: Darstellung von Röntgenfilmbild und digitalem RöntgenbildPresentation of X-ray film image and digital X-ray image
106106: Ermittlung von PositionsabweichungenDetermination of position deviations
107107: Positionskorrektur oder KalibrierungPosition correction or calibration

Claims

Phantom ( 1 ) for the position verification or spatial calibration of a particle therapy system, characterized by: - one with at least one alignment opening ( 8th ), X-ray impermeable shielding plate ( 2 ), - one in front of the shield plate ( 2 ) arranged radiographic film ( 3 ), - a housing ( 5 ), in which the shielding plate ( 2 ) and the X-ray film ( 3 ), and - a base plate ( 6 ) on which the housing ( 5 ) is arranged such that the Schirmungsplatte ( 2 ) and the X-ray film ( 3 ) perpendicular to the base plate ( 6 ) stand.

Phantom ( 1 ) according to claim 1, characterized by: - one in front of the X-ray film ( 3 ), on the shielding plate ( 2 ) side facing away from the X-ray film ( 3 ), arranged field diaphragm ( 4 ).

Phantom ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the field diaphragm ( 4 ) as part of the housing ( 5 ) is trained.

Phantom ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding plate ( 2 ) is formed of lead or a lead alloy.

Phantom ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the field diaphragm ( 4 ) is a movable slit.

Phantom ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding plate ( 2 ) four circular alignment openings arranged in the corners of a square ( 8th ) and in each alignment opening ( 8th ) Centrally arranged lead balls ( 9 ), wherein the lead balls ( 9 ) smaller than the alignment openings ( 8th ) are.

Phantom ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the alignment opening ( 8th ) is designed as a cross slot in the form of a crosshair.

Phantom ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by: - a rotatable base plate ( 6 ), on which the Schirmungsplatte ( 2 ) and the X-ray film ( 3 ) are arranged vertically standing.

Phantom ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized by: - a base plate ( 6 ) with a cross-shaped recess into which the Schirmungsplatte ( 2 ) and the X-ray film ( 3 ) can be arranged vertically offset by 90 degrees displaceable.

Method for position verification or spatial calibration of a particle therapy system with a phantom ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by: - Aligning ( 100 ) of the phantom ( 1 ) by means of laser beam lines, - exposure ( 101 ) of the X-ray film ( 3 ) through the laser beam lines, - exposure ( 102 ) of the X-ray film ( 3 ) by an ion beam, - exposure ( 103 ) of the X-ray film ( 3 ) by at least one alignment opening ( 8th ) of the shield plate ( 2 ) and simultaneous recording of a digital X-ray image ( 17 ) of the phantom ( 1 ) with additionally displayed central reticle, - development and scanning ( 104 ) of the X-ray film ( 2 ) as an X-ray film image ( 16 ) - simultaneous presentation ( 105 ) of the scanned X-ray film image ( 16 ) and the digital X-ray image ( 17 ) on an image display unit, wherein the representations of the alignment openings ( 13 ) on the X-ray film image ( 16 ) and the digital X-ray image ( 17 ) and - identification ( 106 ) of position deviations between laser beam line image ( 11 ) and ion beam image ( 10 ) on the X-ray film image ( 16 ) as well as the crosshairs ( 12 ) of the displayed crosshairs on the digital X-ray image ( 17 ).

Method according to claim 10, characterized by: - position corrections ( 107 ) at the particle therapy facility according to the determined position deviations.

Method according to claim 10, characterized by: - a calibration ( 107 ) of the particle therapy system according to the determined position deviations.