Wie Brainlab 3D-Bildverarbeitung zur präzisen Patientenpositionierung nutzt

Strahlentherapie oder Radiotherapie ist ein nicht-invasiver medizinischer Eingriff. Aufgrund seiner Fähigkeit, das Zellwachstum zu kontrollieren und Tumore zu verkleinern, wird es häufig zur Krebsbehandlung eingesetzt. Bei dieser Behandlung wird ionisierende Strahlung eingesetzt, die von einem Linearbeschleuniger abgegeben wird, um das genetische Material des bösartigen Gewebes zu schädigen und eine weitere Zellteilung zu verhindern. Das Ziel und die Kalibrierung der Strahlenbündel müssen genau sein, da manchmal nur Millimeter gesundes, äußerst wichtiges Gewebe und das bösartige Gewebe trennen, daher wird die Position des Patienten genau nachverfolgt.

Strahlentherapie im Überblick

Die Strahlentherapie wird in der Regel täglich über mehrere Wochen verabreicht, wobei jede Behandlungssitzung 10 bis 30 Minuten dauert. Die Gesamtzahl der Sitzungen hängt von der Größe und Art des Krebses ab. Die Behandlung ist nicht-invasiv, sodass der Patient während des Eingriffs bei Bewusstsein bleibt.

Bei jeder Sitzung liegt der Patient auf einem Tisch, und medizinisches Fachpersonal positioniert den Körper des Patienten so, dass das Zielvolumen (Tumor) im Isozentrum der Behandlung ausgerichtet ist. Der Linearbeschleuniger dreht sich dann um den Tisch, um den Strahl in den entsprechenden Winkeln auszurichten und das Ziel vollständig abzudecken. Während der Behandlung muss der Patient genau in der geplanten Position verbleiben. Bei einem Spielraum im Submillimeterbereich ist es offensichtlich, dass selbst die Atembewegungen des Patienten zu Fehlausrichtungen führen können. Daher wird die Patientenpositionierung kontinuierlich von einem medizinischen Team in einem angrenzenden Raum überwacht.

Bewältigung von Herausforderungen bei hochpräzisen medizinischen Behandlungen

Obwohl die Strahlentherapie ein gängiges Verfahren ist, ist sie nicht ohne Herausforderungen. Das erforderliche Maß an Präzision schränkt die Auswahl der Geräte ein, die während der Behandlung verwendet werden können. Glücklicherweise halten neue Technologien Einzug in Behandlungsräume, die medizinisches Fachpersonal bei der Durchführung von Behandlungen besser unterstützen und eine verbesserte Versorgung der Patienten ermöglichen sollen.

Ein Beispiel für diesen technologischen Fortschritt ist ein innovatives Positionierungs- und Überwachungssystem, das von Brainlab, einem globalen Anbieter von medizinischer Hardware und Software, entwickelt wurde. Dieses einzigartige System kombiniert die Leistungsfähigkeit des Brainlab ExacTrac® Dynamic-Systems mit der 3D-A5060-Kamera von Cognex und eignet sich daher besonders für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, da es folgende Funktionen bietet:

• Erfassung hochauflösender 3D-Oberflächenbilder des Körpers des Patienten
• Vermeidung von Hindernissen im Sichtfeld
• Zusammenführung von Wärmesignatur- und stereoskopischen Röntgenbildern mit den 3D-Oberflächenbildern

Integrierte Lösung bewältigt Komplexität und liefert Genauigkeit im Submillimeterbereich

ExacTrac Dynamic ist ein automatisiertes System zur bildgeführten Radiotherapie, das eine präzise Patientenpositionierung ermöglicht. Während der Strahlentherapie verfolgt das System die Position des Patienten in Echtzeit mit einer Wärmebildkamera und nutzt stereoskopische Röntgenaufnahmen zur internen Verifizierung (Knochenanatomie). ExacTrac Dynamic verhindert, dass der Patient unbeabsichtigt von der geplanten Position abweicht, und stellt sicher, dass die Strahlung präzise auf das Krebsgewebe gerichtet ist, wodurch gesunde Zellen geschützt werden.

Die 3D-A5060 von Cognex ist eine Flächen-Scan-3D-Kamera, die für die schnelle Erfassung hochauflösender 3D-Bilder mithilfe der LightBurst-Technologie entwickelt wurde. Die LightBurst-Technologie liefert ein 3D-Punktwolkenbild mit vollem Sichtfeld in nur 200 Millisekunden und ermöglicht so einen höheren Durchsatz und kürzere Zykluszeiten für zeitkritische Anwendungen wie die Strahlentherapie. Die Bilder der 3D-Punktwolke bestehen aus über 1,5 Millionen 3D-Datenpunkten, damit die Oberflächenmerkmale eines Bildes präzise rekonstruiert werden.

Gemeinsam ermöglichen ExacTrac Dynamic und das 3D-A5060 medizinischen Fachkräften die Durchführung hochpräziser Eingriffe mit einer Genauigkeit im Submillimeterbereich. Die hochauflösende 3D-Bildgebung in Echtzeit, die diese leistungsstarke integrierte Lösung ermöglicht, löst eine Vielzahl klinischer Herausforderungen, für die bisher mehrere Systeme erforderlich waren.

Ergebnisse und Anwendungen in der realen Welt

Die bahnbrechende Positionierungs- und Überwachungslösung von Brainlab wird in medizinischen Einrichtungen weltweit eingesetzt. Obwohl das System ursprünglich für die Strahlentherapie entwickelt wurde, geht seine Anwendbarkeit darüber hinaus und ermöglicht Behandlungen für ein noch breiteres Spektrum an Patientenbedürfnissen. Beispielsweise haben medizinische Fachkräfte das System erfolgreich zur Behandlung anderer komplexer Erkrankungen eingesetzt, darunter multiple Hirnmetastasen sowie Prostata- und Wirbelsäulentumore. Ähnlich wie bei den von ExacTrac Dynamic und dem 3D A-5060 aufgenommenen Bildern gehen die Vorteile dieser Lösung über die Oberfläche hinaus.

Über Brainlab

Brainlab® bietet modernste Technologie, von der medizinische Patienten weltweit profitieren. Die Hardware und Software des Unternehmens ermöglichen die Planung, Überwachung und Durchführung wirksamer Behandlungen für Patienten mit einer Vielzahl von Erkrankungen, darunter Krebs und andere funktionelle Erkrankungen. Brainlab bietet fortschrittliche Tools für eine optimierte Behandlungsplanung, Positionierung, Überwachung und Verifizierung, um erfolgreiche Ergebnisse in verschiedenen Anwendungsbereichen zu erzielen, darunter: Onkologie (insbesondere Strahlentherapie und Radiochirurgie), bildgestützte Chirurgie, integrierte Operationssaallösungen sowie Bildaustausch und -verbesserung.