TOPOS - A topometric positioning system for radiation therapy

Seit Beginn der Strahlentherapie wurde die Präzision der Bestrahlungsapparaturen kontinuierlich verbessert, mit dem Zweck einer immer genaueren Anpassung der Dosisverteilung an das Zielvolumen, um gesundes Gewebe und Risikoorgane weitestgehend zu schonen und den Patienten nicht zusätzlich zu belasten. Durch die Präzision aktueller Systeme gewinnt auch eine korrekte Patientenpositionierung zunehmend an Bedeutung, denn selbst die genaueste Fokussierung des Strahls bringt keine Verbesserung, wenn der Patient aufgrund einer ungenauen Lagerung an der falschen Stelle bestrahlt wird. Im Rahmen dieser Arbeit sollten zwei Prototypen entwickelt werden, die auf Basis der phasenmessenden Triangulation eine nicht-invasive Methode zur Patientenpositionierung ermöglichen. Dazu muss die Oberfläche des Patienten kontinuierlich vermessen, mit einer Referenzoberfläche registriert und die erhaltenen Raumwinkel und Translationsvektoren, die zur Überlagerung der beiden Oberflächen führen ermittelt werden. Dadurch kann eine korrekte Lage sowohl vor, als auch während der Behandlung gewährleistet werden. Aufgrund der Schnelligkeit des Systems ist eine Ausgabe der Atemkurve ebenfalls möglich.Since the beginning of radio therapy the precision of the irradiation has been improved continuously to allow an increasing accuracy in dose application to the target volume for saving healthy tissues and organs at risk as much as possible and to provide a more patient friendly treatment. The improved precision of current treatment systems leads to a more considerable importance for patient positioning, due to the fact that the best beam focussing will not yield to more successful treatments, if the patient is irradiated at the wrong location because of a wrong positioning. In the context of this work two prototypes have been developed to provide a non-invasive method for patient positioning on the basis of phasemeasuring triangulation. To accomplish this the patient’s surface is measured continuously and registered to a reference surface, to get a 3-dimensional translation vector and 3 rotation angles which transform the patient’s surface to superpose the reference surface as best as possible. Based on that, a correct patient positioning can be guaranteed before and during the treatment. Due to the high speed acquisition of the surfaces a surveillance of the patient’s respiration motion is also possible