Ultraschallbewegungstracking für die Strahlentherapie

Abstract

In der modernen Strahlentherapie kann die Dosis mit einer Genauigkeit von 1–2 mm appliziert werden, sofern die Position der Zielstruktur genau bekannt ist. Liegt diese Zielstruktur (der Tumor) jedoch in der Lunge oder im Abdomen, können u. a. die Atmung oder die Peristaltik zu einer substanziellen Bewegung des Zielvolumens führen. Verschiedene Methoden zur intrafraktionellen Bewegungsdetektion bzw. -kompensation werden zurzeit untersucht oder schon in der Klinik angewendet. Die Sonographie ist eine vielversprechende Option, die nun kurz vor der klinischen Implementierung steht. Hoher Weichteilkontrast, Echtzeitfähigkeit, Verzicht auf ionisierende Strahlung sowie relativ geringe Anschaffungskosten zeichnen den Ultraschall besonders für diesen Zweck aus. Ultraschallbewegungstracking ist ein bildbasierter Ansatz, d. h. das Zielvolumen oder eine damit verbundene Struktur werden direkt beobachtet und deren Bewegung automatisch auf dem Ultraschallbild nachverfolgt. Diverse Algorithmen stehen derzeit zur Verfügung, die sowohl aus 2-D- als auch 3-D-Bildern die aktuellen Koordinaten einer Zielstruktur liefern. Die Auswahl eines passenden Schallfensters ist jedoch nicht trivial, und ein Goldstandard für die Positionierung und Halterung des Schallkopfs wurde noch nicht erarbeitet. Außerdem sind die Verarbeitung der Koordinateninformation an der Therapieeinheit sowie die dynamische Anpassung des Strahlfeldes große Herausforderungen. Es ist offen, ob sich Ultraschallbewegungstracking in der klinischen Routine etabliert, obwohl alle technischen Voraussetzungen als erfüllt angesehen werden können, sodass weiterhin spannende Entwicklungen in diesem Forschungsfeld zu erwarten sind. In modern radiotherapy the radiation dose can be applied with an accuracy in the range of 1–2 mm provided that the exact position of the target is known. If, however, the target (the tumor) is located in the lungs or the abdomen, respiration or peristalsis can cause substantial movement of the target. Various methods for intrafractional motion detection and compensation are currently under consideration or are already applied in clinical practice. Sonography is one promising option, which is now on the brink of clinical implementation. Ultrasound is particularly suited for this purpose due to the high soft tissue contrast, real-time capability, the absence of ionizing radiation and low acquisition costs. Ultrasound motion tracking is an image-based approach, i.e. the target volume or an adjacent structure is directly monitored and the motion is tracked automatically on the ultrasound image. Diverse algorithms are presently available that provide the real-time target coordinates from 2D as well as 3D images. Definition of a suitable sonographic window is not, however, trivial and a gold standard for positioning and mounting of the transducer has not yet been developed. Furthermore, processing of the coordinate information in the therapy unit and the dynamic adaptation of the radiation field are challenging tasks. It is not clear whether ultrasound motion tracking will become established in the clinical routine although all technical prerequisites can be considered as fulfilled, such that exciting progress in this field of research is still to be expected.

DOI: 10.1007/s00117-015-0027-0

Cite this paper

@article{Jenne2015UltraschallbewegungstrackingFD, title={Ultraschallbewegungstracking f{\"{u}r die Strahlentherapie}, author={J{\"{u}rgen Walter Jenne and Julia Schwaab}, journal={Der Radiologe}, year={2015}, volume={55}, pages={984-991} }