Die oberflächengeführte Strahlentherapie (engl. Surface Guided Radiation Therapy, SGRT) ist eine moderne Technik, die bestehende bildgeführte Systeme (Image-Guided Radiation Therapy, IGRT) sinnvoll ergänzt. Im Gegensatz zu konventionellen IGRT-Systemen arbeitet die SGRT vollständig strahlungsfrei, was nicht nur die Patientenexposition reduziert, sondern auch zu einer Zeitersparnis während der Lagerung führen kann.
Zur Erfassung der dreidimensionalen Patientenoberfläche kommen meist Laserscanner, Time-of-Flight-Systeme oder Projektoren mit strukturiertem Licht in Kombination mit stereoskopischen Kameras zum Einsatz. Als Referenz dient entweder das Planungs-CT oder eine 3D-Aufnahme einer am CT installierten Kamera. Die Patientenoberfläche wird sowohl bei der Ersteinstellung als auch während der gesamten Behandlung in Echtzeit präzise getrackt und mit der Referenzkontur verglichen. Weichen die gemessenen Oberflächendaten über definierte Toleranzgrenzen hinaus ab, wird der Linearbeschleuniger automatisch über einen Interlock abgeschaltet (Beam Hold) – vorausgesetzt, eine entsprechende Schnittstelle ist vorhanden. Dadurch wird eine erhöhte Patientensicherheit erreicht und gleichzeitig sichergestellt, dass Bewegungen während der Bestrahlung zuverlässig erkannt werden.
Ein weiterer Vorteil der SGRT besteht in der Möglichkeit der atemgetriggerten Bestrahlung, die – je nach System – vollautomatisiert abläuft und so die Schonung von Risikoorganen verbessert wird. Dabei kann der Patient über ein visuelles und/oder akustisches Feedback unterstützt werden. Zudem kann die Lagerung markerfrei erfolgen, was ebenfalls Zeit spart und den Ablauf im klinischen Alltag vereinfacht. In bestimmten Fällen kann die SGRT sogar den Einsatz von Lagerungshilfen oder fixierenden Masken, beispielsweise bei Kopfbestrahlungen, reduzieren oder ganz ersetzen.
Trotz dieser Vorteile muss berücksichtigt werden, dass die Patientenoberfläche kein starres Phantom ist. Eine Repositionierung kann dann erforderlich sein, wenn sich äußere Veränderungen – etwa durch Atmung, Gewichtsveränderung oder Kleidung – auf die Oberflächenmessung auswirken. Besonders in der Beckenregion ist darauf zu achten, dass die Oberfläche während der Behandlung nicht durch Kleidung (z. B. Hosen) verdeckt oder verändert wird, was im Hinblick auf Komfort und Privatsphäre ebenfalls eine gewisse Einschränkung darstellt. Da die Korrelation zwischen äußerer Oberfläche und innerer Anatomie nicht in allen Fällen eindeutig ist, hängt die vollständige strahlungsfreie Lagerung stark von der jeweiligen Bestrahlungsregion ab. In einigen Fällen kann die klassische IGRT somit als Ergänzung zur SGRT notwendig sein.
Diese Übersichtsseite fasst die Indikationen, Funktionsprinzipien, Vorgehen bei Konstanzprüfungen sowie die Vor- und Nachteile der SGRT-Technik kompakt zusammen. Abschließend wird anhand eines Beispiels der klinische Workflow eines Systems vorgestellt.
Inhaltsverzeichnis
Indikationen
Die oberflächengeführte Strahlentherapie (SGRT) kann in einer Vielzahl klinischer Situationen eingesetzt werden und bietet dort wesentliche Vorteile in Bezug auf Präzision, Sicherheit und Patientenkomfort.
Ein zentrales Anwendungsgebiet ist die allgemeine Lagerungskontrolle, insbesondere bei unruhigen oder kooperationsschwierigen Patienten. Durch das kontinuierliche Tracking der Patientenoberfläche kann die Behandlung automatisch unterbrochen werden, sobald die Position zu stark von der freigegebenen Lagerung abweicht (sogenanntes Back-up Gating). Dadurch wird eine unerwünschte Dosisabweichung zuverlässig verhindert.
Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich ist die atemgetriggerte Strahlentherapie, beispielsweise im Rahmen der Deep Inspiration Breath Hold (DIBH) oder bei freier Atmung. Die SGRT ermöglicht hier ein präzises Atemmanagement, das sowohl amplituden- als auch phasenbasiert gesteuert werden kann. Diese Technik erlaubt eine bessere Schonung der Risikoorgane, insbesondere bei thorakalen und abdominalen Tumoren.
Darüber hinaus erlaubt die SGRT eine markerfreie Positionierung, sodass auf invasive oder zeitaufwendige Markierungssysteme verzichtet werden kann. In bestimmten Fällen kann auch eine maskenfreie Lagerung erfolgen – insbesondere bei klaustrophobischen Patienten oder bei einfachen Bestrahlungen wie der Ganzhirnbestrahlung. Dies trägt wesentlich zur Verbesserung des Patientenkomforts bei, sollte aber aufgrund der Bewegungsanfälligkeit nur in geeigneten Situationen erfolgen.
Ein spezielles, jedoch vielversprechendes Anwendungsfeld ist die Überwachung von Schluckbewegungen bei glottischen und supraglottischen Karzinomen. Theoretisch lässt sich damit eine unbeabsichtigte Bewegung des Zielvolumens während der Bestrahlung detektieren und gegebenenfalls eine automatische Unterbrechung auslösen.
In ausgewählten Fällen kann die SGRT sogar einen vollständigen Verzicht auf bildgeführte Systeme (IGRT) ermöglichen, insbesondere bei benignen Indikationen oder peripheren Zielregionen. Bei Patienten, die mit CT-Bildgebung geplant wurden (z. B. Schulter oder Hüfte), kann die SGRT zur täglichen Positionierung herangezogen werden. Bei Anlagen ohne Lichtfeld oder Fokus-Haus-Abstand wie beispielsweise beim Halcyon-System, kann bei der Ersteinstellung eine Referenzaufnahme erstellt werden, die anschließend eine reproduzierbare Lagerung (z. B. bei Bestrahlungen von Knie, Fuß, Ellenbogen oder Händen) sicherstellt.
Insgesamt eignet sich die SGRT somit hervorragend zur Überwachung unruhiger Patienten, zur Atemsteuerung, zur marker- und maskenfreien Lagerung sowie in ausgewählten Fällen als strahlungsfreie Alternative zur IGRT. Letzteres gilt insbesondere bei gutartigen Erkrankungen oder peripheren Zielregionen.
Kamerasysteme
Zum Zeitpunkt dieses Artikels (10/2025) sind fünf Hersteller auf dem Markt vertreten, die unterschiedliche Lösungsansätze zur SGRT verfolgen.
| System (Hersteller) | Kameras | FOV (Lat x Long x Vert) | Auflösung | Frame rate | Beam Hold | Algorithmus |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
AlignRT (VisionRT) |
3 Kameras AlignRT
+ 1 Kamera SimRT
~90° versetzt |
700 × 1000 × 580 mm³ |
8.9 MP |
4-25 fps |
Ja |
Rigide |
|
Luna 3D (LAP) |
3 Kameras |
700 × 1300 × 600 mm³ |
./. |
12 fps |
./. |
Rigide |
|
Catalyst (C-Rad) |
1-3 Kameras
+Sentinel 4DCT
~120° versetzt |
1100 × 1400 × 2400 mm³ |
0,3 MP |
8-24 fps |
Ja |
Deformierbar |
|
ExacTrac Dynamic Surface (Brainlab) |
1 Thermalkamera |
./. |
./. |
./. |
./. |
./. |
|
Identify (Varian) |
3 Kameras
+Identify CT
~90° versetzt |
500 × 500 × 400 mm³ |
1,3 MP |
10 fps |
./. |
Rigide |
Alle Hersteller geben 6D-Positionierungskorrekturen (Longitudinal, Lateral, Vertikal, Rotation, Roll, Pitch) und eine Positionsgenauigkeit von unter einem Millimeter und einem Grad an. Bei allen Herstellern erfolgt der Aufruf der Referenzoberfläche automatisch durch die Patientenauswahl am ROKIS ((Radio-Onkologie Klinik-Informations-Systeme wie beispielsweise Aria und Mosaiq)).
| Bewegung | Achse/Richtung | Typ | Beschreibung | Beispiel |
|---|---|---|---|---|
|
Translation X |
Links/Rechts |
Verschiebung |
Seitliche Bewegung des Patienten oder Tisches entlang der Querachse |
Der Patient liegt zu weit nach links oder rechts. |
|
Translation Y |
Kopf/Fuß |
Verschiebung |
Bewegung entlang der Längsachse |
Der Patient liegt zu weit kranial (kopfwärts) oder kaudal (fußwärts). |
|
Translation Z |
Oben/Unten |
Verschiebung |
Vertikale Bewegung (Höhenlage) |
Der Tisch ist zu hoch oder zu niedrig positioniert. |
|
Pitch |
Querachse (Links/Rechts) |
Rotation |
Vorwärts-/Rückwärtsneigung des Körpers oder Kopfes |
Der Kopf ist leicht nach vorne oder hinten geneigt. |
|
Roll |
Längsachse (Kopf/Fuß) |
Rotation |
Seitliches Kippen nach links oder rechts |
Der Patient kippt leicht zu einer Seite. |
|
Rot |
Vertikalachse (Oben/Unten) |
Rotation |
Drehung nach links oder rechts um die Hochachse |
Der Patient dreht den Kopf oder Oberkörper seitlich. |
Funktionsprinzip
Das Grundprinzip, auf dem die stereoskopisch angeordneten Kameras arbeiten, ist die Epipolargeometrie. Wie anhand der nachstehenden Abbildung zu erkennen ist, befinden sich die beiden Sensoren c1 und c2 in einem definierten Abstand zueinander, der auch Basislinie genannt wird. Wenn beide Sensoren das gleiche Objekt aufnehmen, es aber durch den Kameraabstand unterschiedlich abgebildet wird, wird dies als Dispersität bezeichnet. Das Verhältnis der Bildaufnahmen zum abgebildeten Objekt wird durch Epipolargeometrie beschrieben. Ein projiziertes Raster auf einem gekrümmten Objekt führt zu einer Verformung des reflektierten Lichts, dass im Sensor registriert wird. Durch die optische Triangulation kann damit die Tiefe bzw. auch die Position im Raum beschrieben werden.
In der Abbildung ist die Epipolargeometrie zweier stereoskopisch angeordneter Kameras dargestellt. Das Messobjekt, Objektpunkt P, wird in Kamera 1 auf Bildpunkt p1 registriert. Kamera 2 sucht ebenfalls den Objektpunkt P und registriert ihn in Bildpunkt p2. Durch die bekannte Geometrie der Kameras 1, 2 und durch den gemeinsamen Objektpunkt P entsteht eine Epipolarebene. Die Überschneidung dieser Fläche mit dem aufgenommenen Bild der Kamera 2 wird als Epipolarlinie bezeichnet. Es entstehen durch die Schnittpunkte dieser Linien mit der Basislinie zwischen den beiden Kameras die Epipole e1 und e2. Die Raumtiefe für den Punkt P kann durch Triangulation anhand der gewonnenen Informationen der Epipolarlinie und Epipolarebene berechnet werden. Triangulation bedeutet, dass die aufgespannte Epipolarebene in Dreiecke unterteilt wird. Dies vereinfacht den Rechenprozess, da die Punkte durch Trigonometrie berechnet werden können.
Dadurch, dass jeder Objektpunkt durch Triangulation eine feste Raumkoordinate erhält, entsteht im 3D-Objekt eine Punktwolke. Zwischen den benachbarten Punkten werden Dreiecke aufgespannt, um daraus ein 3D-Objekt zu modulieren. Je feiner die Dreiecke gespannt werden, desto höher ist die Auflösung. Die Auflösung wird bei den SGRT-Systemen durch verschieden Behandlungsprotokolle angepasst.
Durch die Anordnung der Kameras im Raum wird von den Kameras ein Lichtraster auf unterschiedliche Körperpartien projiziert. Die zentrale Kamera nimmt dabei nur die ihr zugewandten Anteile auf, die lateralen Kameras die seitlichen Anteile. Um den Rechenprozess zu vereinfachen bzw. zu beschleunigen, wird durch den Projektor ein pseudo-zufälliges Fleckenmuster auf den Patienten projiziert. Das eindeutige Muster der Lichtprojektion wiederholt sich in keinem Punkt und vereinfacht die Bildpunktsuche der Epipolargeometrie. Das Raster, das vom Projektor ausgegeben wird ist Schwarz-Weiß. Um eine genaue Oberflächenrekonstruktion für einen kompletten Bereich verschiedener Haut- und Oberflächentöne zu ermöglichen, können bei einigen Herstellern variable Belichtungszeiten des Projektors in der Software eingestellt werden. Dadurch dass alle drei Kamerapods auf das gleiche Isozentrum kalibriert sind, kann eine volle Rekonstruktion der drei Kameraanteile erfolgen. Die Rekonstruktion der drei Kameranteile (blau, grün, lila) sind in der nächsten Abbildung dargestellt.
Die errechnete 3D-Oberfläche, die IST-Position des Patienten, dient nun zum Vergleich mit der Referenzoberfläche. Die Referenzoberfläche wird aus der Oberfläche des Bestrahlungsplanungs-CT generiert und im DICOM-Format an das SGRT-System exportiert. Die Abweichungen zwischen den beiden Oberflächen werden bspw. durch eine rigide Registrierung errechnet. Die Registrierung läuft in diesem Prozess durch den Iterative Closest Point (ICP)-Algorithmus ab. Das heißt, der Algorithmus vergleicht die IST-Oberfläche mit der Referenzoberfläche und bringt beide Oberflächen durch ein iterativen Prozess auf einen minimalen Abstand.
Der Algorithmus hat zum Ziel eine nahe Übereinstimmung eines Punktes der Punktwolke und einem Punkt auf der Referenzfläche zu finden. Dabei errechnet der Algorithmus iterativ durch die Transformationsparameter Translation T und Rotation R den kürzesten Abstand zweier Punkte, um die einzelnen Punkte der Punktwolke in Übereinstimmung mit den Punkten der Referenzfläche zu bringen. Eine Punktwolke besteht aus bis zu 20.000 Bildpunkten. Der Ablauf ist iterativ, da der Prozess so lange durchgeführt wird, bis sich die zwei Oberflächen bzw. Punkte auf ein Minimum annähern.
Die errechneten Verschiebungskorrekturen aus den Transformationsparametern (Translation und Rotation) des ICP-Algorithmus werden auf dem Bildschirm dem Anwender als Real-Time Deltas angezeigt. Die Real-Time Deltas quantifizieren die Fehlausrichtung zwischen der aktuellen und der geplanten Patientenposition als eine Reihe von sechs eindeutig dargestellten Werten. Dabei wird in Translationen (vertikale-, longitudinale-, laterale-Verschiebung) und Rotationen (Roll, Rot, Pitch) unterschieden. Die Realtime-Deltas können manuell durch Tischverschub vom Bediener angefahren und in Toleranz gebracht werden.
Alle Realtime-Deltas gehen von einer Basisline aus, die der Referenzoberfläche entspricht. Die vordefinierten Toleranzgrenzen werden aus den Behandlungsprotokollen des Systems mit den dazugehörigen Oberflächenauflösungen (Dichte der berechneten Oberflächenpunkte), Bildrate (Framerate) und Toleranzen entnommen. Die komplette Oberflächenwiedergabe und -registrierung wird mehrfach pro Sekunde wiederholt (Bildrate in fps, frames per second) Dies ermöglicht eine Oberflächenverfolgung in Echtzeit.
Um den Prozess der iterativen Registrierung zu beschleunigen, wird vorher ein Überwachungsbereich für die Registrierung bestimmt. Diese Region of Interest (ROI) wird vor der Bestrahlung im System eingezeichnet. Die Überwachung einer ROI hat im Gegensatz zur Überwachung des ganzen Körpers den Vorteil, dass die Systemleistung gesteigert wird. Außerdem wird die Lagerung in dem Bestrahlungsbereich durch das Anlegen einer ROI genauer.
Durch die Beam-Hold Funktion des SGRT-Systems in Kombination mit dem LINAC würde das System beim Überschreiten der festgelegten Toleranzgrenzen innerhalb der ROI die Bestrahlung aktiv unterbrechen. Die Bestrahlung wird vom System so lange pausiert, bis die Oberfläche bzw. der Patient wieder innerhalb der vorgegebenen Toleranz ist.
Rigide vs. Deformierbare Registrierung
Bei der Registrierung – also dem rechnerischen Abgleich zweier Datensätze – wird in der oberflächengeführten Strahlentherapie (SGRT) zwischen rigider und deformierbarer Registrierung unterschieden. Beide Ansätze unterscheiden sich grundlegend in ihren Annahmen über die Beschaffenheit des Körpers und in der Art der erlaubten Transformationen.
Rigide Registrierung
Die rigide Registrierung basiert auf der Annahme, dass der Patient bzw. das zu bestrahlende Körperteil als starrer Körper betrachtet werden kann. Das bedeutet, dass nur Translationen (Verschiebungen entlang der X-, Y- und Z-Achsen) sowie Rotationen (Drehungen um diese Achsen) erlaubt sind. Dieser Ansatz ist mathematisch eindeutig, stabil und liefert hochpräzise Ergebnisse, da keine zusätzlichen Freiheitsgrade berücksichtigt werden müssen.
In der Strahlentherapie wird die rigide Registrierung typischerweise bei fixen anatomischen Strukturen oder knochenbasierten Referenzen eingesetzt. Dazu zählen beispielsweise der Kopf-Hals-Bereich, der Thorax (z. B. bei DIBH – Deep Inspiration Breath Hold) oder der Beckenbereich mit Fixation. Im SGRT-Kontext wird die aktuelle Patientenoberfläche mit einer zuvor definierten Referenzoberfläche abgeglichen. Systeme führen dabei einen 6-DOF-Vergleich durch, d.h. sie berechnen Positionsunterschiede in drei Translations- und drei Rotationsrichtungen, ohne zu versuchen, lokale Formveränderungen der Oberfläche zu „kompensieren“. Dadurch bleibt das Ergebnis robust, reproduzierbar und physiologisch plausibel.
Deformierbare Registrierung
Die deformierbare Registrierung (DIR, Deformable Image Registration) erweitert diesen Ansatz, indem sie lokale Formänderungen und Verzerrungen der Oberfläche zulässt. Sie modelliert also nicht nur starre Verschiebungen, sondern auch nichtlineare Deformationen wie sie z. B. durch Atmung, Organbewegung, Gewichtsveränderungen oder Tumorverkleinerung entstehen können.
Dieser Ansatz hat mehrere Vorteile:
- Er kann anatomische Veränderungen über die Zeit erfassen und ist damit zentral für adaptive Re-Planung oder 4D-Bildgebung.
- Durch die Abbildung lokaler Verformungen ermöglicht die DIR eine realistischere Korrelation zwischen äußeren und inneren Strukturen, was besonders bei stark bewegten Organen wie Lunge oder Leber hilfreich ist.
- In der multimodalen Bildgebung (CT–MRT–PET) verbessert sie die Konturübertragung und Dosisakkumulation, da Gewebeverschiebungen präziser modelliert werden können.
Allerdings bringt die deformierbare Registrierung auch Herausforderungen mit sich: Sie erfordert hohe Rechenleistung, ist empfindlich gegenüber Artefakten und unvollständigen Oberflächen und die Validierung der Deformationsfelder ist oft schwierig, da keine objektive Referenz existiert. Im SGRT-Kontext, wo primär nur die äußere Oberfläche und nicht das innere Volumen getrackt wird, kann dies zu lokalen Fehlanpassungen (False Positives) führen. Ein praktisches Beispiel verdeutlicht die Problematik: Bei einer Brustbestrahlung könnte eine deformierbare Registrierung versuchen, die veränderte Brustoberfläche während der Atmung korrekt zuzuordnen. Dabei besteht die Gefahr, dass das System eine scheinbar „passende“ Oberfläche findet, obwohl die Brustwand tatsächlich tiefer liegt – das Zielvolumen wäre dann fehlerhaft positioniert. Solche lokalen Fehlanpassungen (False Positives) können insbesondere bei Schwellungen, Narben oder Ödemen auftreten und die Genauigkeit der Bestrahlung gefährden.
Schlussfolgerung
Beide Ansätze haben im klinischen Umfeld ihre Berechtigung. Die rigide Registrierung ist derzeit der klinische Standard in der SGRT, da sie stabile und nachvollziehbare Ergebnisse liefert und das Fehlerrisiko bei bewegten oder instabilen Oberflächen minimiert. Die deformierbare Registrierung ist dagegen ein vielversprechender Ansatz für zukünftige Anwendungen, insbesondere wenn sich die Algorithmen weiterentwickeln und die Oberflächenerfassung genauer und stabiler wird.
Vorbereitung und Installation
Planung und Entscheidungsfindung
Bereits vor der Anschaffung sollten die beteiligten Berufsgruppen – insbesondere Strahlentherapeuten, Medizinphysik-Experten und MTRs – gemeinsam die Vor- und Nachteile der verschiedenen Systeme bewerten. Hierbei empfiehlt es sich, Hersteller zu Präsentationen oder Live-Demonstrationen einzuladen und Hospitationsbesuche in Kliniken mit bereits installierten SGRT-Systemen durchzuführen. Diese Einblicke helfen, den klinischen Nutzen, die Systemstabilität und die Benutzerfreundlichkeit realistisch einzuschätzen.
Neben technischen und klinischen Kriterien sollten auch kaufmännische Aspekte wie Anschaffungs-, Wartungs- und Schulungskosten, Lizenzmodelle sowie Kompatibilitätsfragen berücksichtigt werden.
Vorbereitung der Installation
Nach der finalen Beauftragung werden dem Hersteller vor dem ersten Planungstreffen alle relevanten Bau-, Elektro-, Lüftungs- und IT-Pläne zur Verfügung gestellt. Bereits in dieser frühen Phase sollte die IT-Abteilung eng eingebunden werden, um Schnittstellen, Datenübertragungswege, Netzwerkanforderungen, Firewalls sowie Daten- und Zugriffssicherheitskonzepte abzustimmen.
Ebenso wichtig ist die Einbindung externer Partner, insbesondere der Hersteller des Linearbeschleunigers und des Planungs-CTs. Mit diesen muss geklärt werden,
- ob Schnittstellen-Lizenzen oder zusätzliche Hardware-Komponenten (z. B. Synchronisationsmodule, Netzwerkfreigaben, Kamera-Halterungen) erforderlich sind,
- ob gemeinsame freigegebene DICOM-Ordner für die Datenkommunikation mit dem SGRT-System eingerichtet werden müssen und
- wie der Workflow zwischen CT, Planungssystem und Linac softwareseitig umgesetzt wird.
Auch der Einkauf sollte frühzeitig informiert sein, da Folgekosten durch Fremdleistungen oder nachträgliche Installationsanpassungen (z. B. Deckenkonstruktion, Stromversorgung, Lüftung, Netzwerkanschlüsse) entstehen können.
Um sicherzustellen, dass sowohl technische als auch klinische Anforderungen berücksichtigt werden, empfiehlt sich die Gründung eines interdisziplinären SGRT-Teams. Dieses sollte mindestens aus einem Strahlentherapeuten, einem Medizinphysik-Experten und einer MTR bestehen, idealerweise ergänzt durch Vertretungen aus Haustechnik, IT und Verwaltung. Das Team koordiniert die Planung, begleitet die Installation, organisiert Schulungen und erstellt später die klinischen Arbeitsanweisungen (SOPs) sowie das Qualitätssicherungskonzept.
Kamerasysteme und technische Installation
Am Linearbeschleuniger werden ein bis drei Kamerasysteme installiert, um eine vollständige 3D-Erfassung der Patientenoberfläche zu gewährleisten. Die genaue Anordnung hängt vom Linac-Typ ab:
- Bei C-Arm-Systemen (z. B. TrueBeam) werden die Kameras meist seitlich und zentral an der Decke montiert.
- Bei Bore-Type-Systemen (z. B. Halcyon, Ethos) ist die Montage aufgrund des geschlossenen Aufbaus eingeschränkt, was bei der Planung berücksichtigt werden muss.
Das Field-of-View (FOV) und die Erfassungsgenauigkeit sind stark von Raumgeometrie, Lichtverhältnissen und Kameraposition abhängig. Eine Raumvermessung und Simulation des Sichtfeldes durch den Hersteller im Vorfeld der Installation ist daher empfehlenswert.
Am Planungs-CT wird – sofern vorgesehen – üblicherweise nur ein Kamerasystem installiert. Das resultierende FOV ist deutlich kleiner, reicht aber aus, um die Oberfläche im thorakalen oder abdominalen Bereich zu erfassen. Eine Kamera am CT ist insbesondere dann sinnvoll, wenn Bestrahlungen in freier Atmung oder atemgetriggerte Verfahren (DIBH, Gating) eingesetzt werden sollen. So können mehrere Atemphasen ohne zusätzliche CT-Scans aufgenommen werden, wodurch die Patientenexposition reduziert wird.
Alternativ kann die CT-Kameraaufnahme auch als Referenzoberfläche für die spätere Re-Immobilisierung des Patienten am Linearbeschleuniger dienen. Je nach klinischem Workflow ist es möglich, die Oberflächenaufnahme in Mittellage durchzuführen und das eigentliche CT anschließend in Inspiration zu fahren. Bei der Lagerung im Bestrahlungsraum kann die am CT erfasste Oberfläche als Referenz herangezogen werden, bevor auf die im Planungssystem erzeugte Referenzkontur gewechselt wird.
Darüber hinaus eignet sich das SGRT-System am CT auch zum Patientencoaching – insbesondere zur Vorbereitung auf atemabhängige Bestrahlungstechniken. So können Patienten bereits vor der ersten Behandlung an die Atemtechnik herangeführt und die Reproduzierbarkeit und Behandlungsstabilität deutlich verbessert werden.
Leitfragen zur Planung
Im ersten gemeinsamen Treffen sollten Aufgaben und Verantwortlichkeiten geklärt und in einem realistischen Zeitstrahl festgehalten werden. Anhand der folgenden Fragen könnte eine Planung beginnen (Die Fragen sind beispielhaft und können je nach SGRT-Anbieter und Klinik variieren):
- Anwender
- Welche Atemgating-Techniken sollen angewendet werden?
- Ist eine Kamera am CT für die Aufnahme einer Baseline in freier Atmung gewünscht?
- Über welche Technik soll der Patient visuelles Feedback über seine Atemlage erhalten (z.B. Brille, Tablet, Raumlicht)?
- Soll das Kamerasystemen auch Anforderungen für die Überwachung stereotaktischer Bestrahlungen erfüllen?
- SGRT-Hersteller
- Wie werden die Kameras an der Decke montiert? Ist eine Unterkonstruktion erforderlich?
- Wie viele Steckdosen, Schalter und Netzwerkdosen sind wo erforderlich?
- Bestehen Netzwerk- und Hardwareanforderungen (Server, SQL, CPU, RAM, Ports, Internetverbindung, Zugangsrechte, Firewall, Kabeleigenschaften usw.)?
- Ist ausreichend Platz an den Bunkerdecken für die Kamerasysteme gegeben?
- Ist ein ausreichender Abstand vor und hinter dem CT-Bore für die Installation gegeben?
- Ist ggf. fußseitig ein Deckenlaser installiert, der vor der Installation der Kamera versetzt werden müsste?
- Wie hoch sind die Lieferzeiten der Systeme?
- Welche Zeitslots müssen an den jeweiligen Räumen jeweils für die Elektro- und Kamerainstallation geblockt werden?
- Welche Inhalte und welcher Zeitrahmen ist für das Applikationstraining vorgesehen?
- Befinden sich Referenzzentren in der Nähe? (Besteht ggf. Interesse daran, dass man selbst Referenzzentrum wird?)
- Wie werden die Kamerasysteme kalibriert?
- Wie funktionieren die Kamerasysteme?
- Wie hoch ist die Abtastrate?
- Wie hoch ist die Genauigkeiten bzw. wie genau sind die Lagerungstoleranzen (Verschiebung/Rotation, statisch/dynamisch)
- Wie groß ist das FOV?
- Welche Serviceverträge werden angeboten? Gibt es eine Uptime-Garantie? Wie sind die Servicezeiten? Wie hoch sind Lieferzeiten von Ersatzteilen?
- Externe Firmen (Linearbeschleuniger / CT / Bestrahlungsplanungssystem)
- Sind für die Kommunikation mit den Linearbeschleunigern Lizenzen, weitere Hardware (z.B. Gating-Boxen, Kabel ziehen) oder sonstige Vorbereitungen (z.B. Interlock einrichten) erforderlich?
- Sind für die Kommunikation mit dem Computertomographen Lizenzen, weitere Hardware oder sonstige Vorbereitungen (z.B. gemeinsamer DICOM-Ordner) erforderlich
- Sind alle 4D-Funktionalitäten & -Protokolle für das Atemgating mit SGRT am CT konfiguriert?
- Kann am Bestrahlungsplanungssystem der DICOM-Knoten zu SGRT-System angelegt werden?
- Technik
- Wie können die Kameras installiert werden? Sind Bauzeichnungen, Elektro-, Lüftung- und IT-Pläne vorhanden?
- Falls am Schaltplatz der MTR kein Platz für weitere Rechner ist: Welcher Ort eignet sich für die SGRT-Rechner? (–> Absprache mit IT)
- Wo sollen die Monitore am Schaltplatz und im Bestrahlungsraum installiert werden? (à Absprache mit MTR und IT)
- Handelt es sich um eine abgehängte Decke mit ausreichend SchuKo-Steckdosen und Schaltern sowie Netzwerkdosen?
- Ist eine (schwingungsfreie) Unterkonstruktion für die Anbringung der Teleskoparme der Kameras (z.B. aufgrund einer hohen Deckenhöhe) erforderlich?
- IT
- Ist das Haus eine Organisation mit wichtiger Bedeutung für das staatliche Gemeinwesen (KRITIS)? (Falls ja, sind erforderliche KRITIS-Fragenbogen rechtzeitig (vor der Anschaffung) an den SGRT-Hersteller zu senden, vom Informationssicherheits- und Datenschutzbeauftragten zu begutachten und freizugeben.)
- Ist eine Fernwartung vorgesehen? Falls ja, ist eine entsprechende Vereinbarung vorzubereiten.
- Auftragsdatenverarbeitung (analog)
- Medizinphysik
- Welche Herstellervorgaben bestehen hinsichtlich Konstanzprüfung? (à mit Hersteller klären)
- Gibt es Prüfungsvorgaben seitens DIN, zuständiger Regierungsbehörde oder ärztlicher Stelle?
- Liefert der Hersteller Phantome für die Konstanzprüfung? Werden ggf. weitere Prüfphantome benötigt?
- Ist eine Sachverständigenprüfung und eine (Teil-)Abnahme erforderlich?
- Welche Bezugswerte und Toleranzen sind sinnvoll für die Konstanzprüfung?
- Wurde bereits eine Risikoanalyse gemäß §126 StrlSChV erstellt?
- Werden Offline-Workstations in den Räumlichkeiten der Physik (z.B. für Import, Trouble-Shooting, Patientenadministration, Backups) benötigt?
Inbetriebnahme und Konstanzprüfung
Vor der Inbetriebnahme ist vom Hersteller oder Lieferanten nach § 115 StrlSchV eine Abnahmeprüfung und Bezugswertfestlegung für die Konstanzprüfung (§116 StrlSchV) – bestenfalls gemeinsam mit dem zuständigen Medizinphysik-Experten – durchzuführen. Darüber hinaus ist das System in die Konstanzprüfung der strahlentherapeutischen Kette gemäß DIN 6864-1 zu integrieren. Da zum jetzigen Zeitpunkt (12/2023) keine DIN-Vorgaben hinsichtlich der zu prüfenden Kennmerkmale bestehen, sollten Herstellervorgaben eingehalten und ggf. um sinnvolle zusätzliche Tests ergänzt werden. Diese können z.B. der ESTRO-ACROP-SGRT-Leitlinie (2022) entnommen werden. Die Verfasser haben sich die Mühe gemacht und Prüfmerkmale und -frequenzen mit Toleranzen und ausführliche Beschreibungen in einer übersichtlichen Tabelle festgelegt. Ergänzend sind Anforderungen an die Prüfphantome definiert und anschließend tabellarisch kommerziell verfügbare Phantome mit weiterführenden Links zu den jeweiligen Herstellern dargestellt. Die Konstanzprüfungen sollten mit einem möglichst realitätsgetreuen, bestenfalls anthropomorphen Phantom, durchgeführt werden. Das Phantom sollte in der Lage sein, sich dynamisch und rhythmisch in alle Raumrichtungen bewegen zu können. Nachfolgend ein Auszug der Prüfpunkte.
| Prüfmerkmal | Beschreibung | Toleranz | Prüfzyklus |
|---|---|---|---|
|
Isozentrum |
Übereinstimmung zwischen SGRT-Isozentrum zu anderen Isozentren (Laser, kV, MV) |
1mm / 1° |
Täglich |
|
Verschiebung / Rotation |
Übereinstimmung der berechneten und tatsächliche Verschiebung / Rotation |
1mm (<5cm), |
Monatlich |
|
Kameraverdeckung |
Einfluss auf die berechnete Verschiebung bei verdeckter Kamera |
1mm |
Jährlich |
|
Beam-Unterbrechung |
Einfluss der Strahlunterbrechung auf die applizierte Dosis |
2% |
Jährlich |
|
Tracking |
Messtechnische Überwachung eines bewegten Referenzpunktes (Verschiebung & Rotation) |
1mm / 1% |
Monatlich |
|
Atemkurve |
Erkennung von Amplitude, Frequenz und Form |
Bestanden |
Jährlich |
|
Thermischer Einfluss |
Einfluss der Temperatur auf die Kamera |
1mm / 1 ° |
Jährlich |
|
Raumlicht |
Einfluss des Raumlichts auf die Genauigkeit |
0,5mm / 1 ° |
./. |
|
FOV |
Größe des Field of View |
Bestanden |
Jährlich |
|
Bildqualität |
Bildqualität |
Bestanden |
Jährlich |
|
Datenfluss |
Import & Export |
Bestanden |
Jährlich |
|
Sicherheit |
Backups & Sicherung |
Bestanden |
Jährlich |
In Anlage 3 und 4 (Appendix III und IV) der ESTRO-ACROP-SGRT-Leitlinie (2022) findet ihr die vollständigen Beschreibungen zur empfohlenen Art der Durchführung und geeignete Konstanzprüfungsphantome.
Klinische Anwendung
Implementierung
Die Implementierung eines oberflächengeführten Strahlentherapie-Systems (SGRT) in den klinischen Alltag erfordert ein strukturiertes, mehrstufiges Vorgehen. Um einen sicheren, effizienten und nachhaltigen Betrieb zu gewährleisten, sollte der Prozess in mehrere Phasen gegliedert werden: Vorbereitung, Schulung, klinische Implementierung und Qualitätssicherung.
Vorbereitungsphase
Zu Beginn steht eine Bedarfsanalyse und klare Zieldefinition. Dabei werden die klinischen Ziele des SGRT-Einsatzes festgelegt – etwa die Verbesserung der Patientenpositionierung, die intrafraktionelle Bewegungsüberwachung oder die Einführung eines atemgetriggerten Bestrahlungsverfahrens (z. B. DIBH bei Mammakarzinomen). Im nächsten Schritt werden die Einsatzbereiche definiert, beispielsweise:
- thorakale und mammaire Tumoren,
- stereotaktische Behandlungen (SABR),
- Kopf-Hals-Regionen oder
- pädiatrische Patienten, bei denen markerfreie und strahlungsfreie Lagerungsverfahren besonders vorteilhaft sind.
Gleichzeitig sollte eine Analyse bestehender Workflows erfolgen, um zu prüfen, welche Prozesse angepasst oder ersetzt werden müssen – etwa die klassische Laserausrichtung, der Einsatz von Tätowierungen oder Bildgebungsfrequenzen.
Projektmanagement
Die Einführung eines SGRT-Systems sollte von einem interdisziplinären Projektteam begleitet werden, bestehend aus Medizinphysik-Experten, MTR, Strahlentherapeuten und IT. Dieses Team erstellt einen detaillierten Implementierungsplan, der Zeitpunkte für Installation, Schulungen, Testbetrieb und klinischen Start umfasst. Ein klar definierter Projektverlauf mit Verantwortlichkeiten und Kommunikationswegen erleichtert die Koordination und sorgt dafür, dass technische, klinische und organisatorische Anforderungen harmonisch ineinandergreifen.
Schulung und Ausbildung
Ein zentraler Erfolgsfaktor ist die qualifizierte Schulung aller beteiligten Berufsgruppen. Theoretische Schulungen sollten folgende Schwerpunkte abdecken:
- MTR: Grundlagen der Oberflächenregistrierung, Echtzeitüberwachung, Toleranzgrenzen, Positionierung ohne Tattoos und Umgang mit Beam-Holds.
- Medizinphysik: Kalibrierung des Systems, Qualitätssicherung (QA), Definition von Toleranzwerten und Analyse von Bewegungsdaten.
- Ärzte: Interpretation von Positionsabweichungen, klinischer Nutzen bei spezifischen Indikationen (z. B. DIBH, SABR).
- IT: Systemwartung, Backup-Strategien, Netzwerksicherheit und Fehlerdiagnose.
Ergänzend dazu sollten praktische Trainings (Hands-on-Schulungen) durchgeführt werden. Viele Hersteller bieten hierfür In-House-Trainings, Herstellerworkshops oder Trainingszentren an. Besonders wertvoll ist die Simulation kompletter Behandlungsabläufe an Phantompatienten, um Routine und Sicherheit im Umgang mit dem System zu erlangen.
Klinische Implementierung
Nach Abschluss der Schulungen folgt die Pilotphase. Hierbei wird zunächst eine geeignete Indikation ausgewählt – häufig die linkseitige Brustbestrahlung mit DIBH –, um das System unter realen Bedingungen zu validieren. In dieser Phase werden SGRT-Ergebnisse regelmäßig mit konventionellen Methoden (z. B. Cone-Beam-CTs) verglichen, um die Positionsgenauigkeit, Reproduzierbarkeit und Workfloweffizienz objektiv zu bewerten. Anschließend werden die bestehenden Standardarbeitsanweisungen (SOPs) überarbeitet und der neue Workflow etabliert. Dazu gehören:
- Integration der Oberflächenerfassung direkt beim Planungs-CT zur Erstellung der Referenzoberfläche,
- Anpassung der Patientenaufklärung und Informationsmaterialien (z. B. Entfall von Tattoos, Erklärung des DIBH-Verfahrens),
- und die schrittweise Erweiterung auf neue Indikationsgebiete wie Kopf-Hals-Tumoren, Beckenbestrahlungen oder stereotaktische Verfahren (SABR).
Parallel kann die SGRT zunehmend für intrafraktionelles Monitoring oder atemgetriggerte Behandlungen genutzt werden, sobald die klinische Routine etabliert ist.
Qualitätssicherung und Evaluation
Ein funktionierendes Qualitätssicherungskonzept (QA) ist essenziell für den dauerhaften und sicheren Betrieb eines SGRT-Systems.
Technische Qualitätssicherung:
- Regelmäßige Kalibrierungen (täglich, monatlich und nach Wartungen),
- Verwendung standardisierter QA-Phantome (z. B. Daily Check Phantom, Stereotaktische Kalibrierungsphantome),
- sowie Validierungsmessungen durch den Vergleich mit CBCT- oder MV-EPID-Aufnahmen.
Klinisches Monitoring:
- Laufende Datenerhebung zu Repositionierungsraten, Behandlungszeiten und Patientenzufriedenheit,
- Auswertung von Systemwarnungen oder Abweichungen,
- regelmäßige Teammeetings zur Optimierung des Workflows und zur Weiterentwicklung der Anwendung.
Nachhaltigkeit:
- Etablierung von Superusern innerhalb des Teams,
- Integration des SGRT-Trainings in die Einarbeitung neuer Mitarbeitender,
- Teilnahme an Workshops, Hersteller-Updates oder User-Meetings
Zusätzliche Überlegungen
Neben der technischen und klinischen Umsetzung sollten auch übergeordnete Aspekte berücksichtigt werden:
- Kosteneffizienz und Nutzenargumentation: Darstellung der Vorteile (z. B. strahlungsfreie Lagerung, reduzierte Bildgebungszeiten, höhere Präzision) gegenüber der Klinikleitung.
- Patientenkomfort: Verbesserung durch Verzicht auf Tattoos, kürzere Lagerungszeiten und weniger Bildgebungen.
- Dokumentation: Klare und strukturierte Archivierung der SGRT-Daten, idealerweise über eine Integration in das Patientenarchivsystem (PACS) oder das klinische Informationssystem.
Klinischer Workflow
Der klinische Workflow ist grundsätzlich abteilungsspezifisch. Dennoch existieren bestimmte typische Ablaufschemata, die in Anlehnung an die ESTRO-ACROP-SGRT-Leitlinie in der nachfolgenden Tabelle dargestellt werden. Hinweis: Wie bereits einleitend erwähnt, können Abläufe abweichen, sodass die dargestellte Tabelle weder für jede Klinik gilt, noch abschließend ist.
| Prozess | Arbeitsschritte |
|---|---|
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Aufklärung |
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CT |
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Bestrahlungsplanung |
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Vorbereitung |
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Einstellung |
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Bestrahlung |
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Dokumentation |
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Falls am Linearbeschleuniger die Aufnahme einer neuen Referenzaufnahme durchgeführt wird, ist zu verifizieren, ob der für die Dosisverteilung zugrundeliegende Bestrahlungsplan angepasst werden muss.
Markerfreier Workflow
Die markerfreie Strahlentherapie ermöglicht die Lagerung und Überwachung von Patienten ohne auf der Haut aufgebrachte Markierungen oder Tattoos. Dies bringt sowohl klinische als auch patientenbezogene Vorteile. Hautmarkierungen können für viele Patienten psychologisch belastend sein. Durch den Einsatz von SGRT-Systemen entfällt die Notwendigkeit solcher Marker, was insbesondere bei wiederholten Behandlungen oder bei empfindlicher Haut den Komfort erhöht. Zudem kann die markerfreie Lagerung den Workflow vereinfachen. Die manuelle Ausrichtung an Hautmarkierungen entfällt, wodurch die Lagerungszeiten verkürzt werden können. Gleichzeitig reduziert sich der Aufwand für das Nachzeichnen oder Überprüfen bestehender Marker. Die Positionskontrolle erfolgt ausschließlich über die dreidimensionale Erfassung der Patientenoberfläche, sodass die Lagerung unabhängig von einzelnen Referenzpunkten wird.
Viele Einrichtungen implementieren den markerfreien Workflow direkt mit der Inbetriebnahme des SGRT-Systems. In diesem Zusammenhang sollte die Schulung des klinischen Personals von Beginn an den markerfreien Ansatz berücksichtigen. Follow-Up-Schulungen im Trainingskonzept des Herstellers vertiefen die Methoden und Protokolle für markerfreie Behandlungen, einschließlich der Auswahl geeigneter Referenzflächen, der Handhabung von Patientenbewegungen sowie der Integration in bestehende Standardarbeitsanweisungen und Qualitätssicherung.
Häufige Probleme / Fehler
Nachfolgend sind die häufigsten Probleme, Fehler und Risiken stichpunktartig aufgelistet. Die Aufzählung ist nicht abschließend.
- Brillen der Patienten werden beschädigt oder vom Hygienepersonal bemängelt
- Verbindung der Brillen mit dem Systemrechner kann instabil sein
- Batterien der Brillen halten in der Regel nur einen Tag
- Tablets für Patientenüberwachung oder Visualisierung verlieren mitunter ihre Zulassung
- Falsche Auswahl der Referenzoberfläche kann zu ungenauer Positionierung führen
- Verwendung eines Bolus verändert die Oberflächenkontur und erschwert die Registrierung
- Verdeckung der Kameras durch Gantry, kV-/MV-EPID, Tischbewegungen oder den Patienten selbst während der Behandlung
- Irritation der Kamerasysteme durch externe Lichtquellen
- Körperbewegungen oder Haltungsänderungen werden manchmal fälschlicherweise als Atembewegung erfasst, insbesondere bei ungünstig gewählten Tracking-Punkten
- Atemtriggerung ist meist möglich, aber die Abrechnung für diese Leistung ist begrenzt oder nicht zulässig
- SGRT-unabhängige Fehler, wie falsche Kalibrierung, falsches Isozentrum oder falsche Patientendaten/Planung, werden hier nicht behandelt.
Vision RT
Die SGRT-Technologie wurde von Vision RT erfunden. Die Systeme werden mittlerweile an mehr als 3000 Elektronen-, Protonen- und Schwerionenbeschleunigern verschiedener Hersteller eingesetzt.
SimRT
Das SimRT-System dient der Unterstützung bei der CT-Simulation in der Strahlentherapie. Es ermöglicht die Überwachung der Patientenbewegung und Atemaktivität während der Bildakquisition und trägt so zu einer präziseren Datenerfassung bei.
Auswahl des Tracking-Punkts (vom Kontrollraum aus):
- Optimierung des Tracking-Punkts zur Verbesserung des Workflows, ohne den Patienten vor dem Scan zu beeinflussen.
- Minimale Ablenkung des Patienten, um die natürliche Atmung nicht zu stören.
- Möglichkeit der schnellen Identifizierung unterschiedlicher Atemtypen (z. B. thorakale vs. abdominale Atmung).
Kamerasystem:
- Deckenmontierte, kontaktlose Kamera ohne Bedarf an physischen Markern, Gurten oder sonstiger Zusatzausrüstung.
- Nicht-invasives, nicht-ionisierendes Verfahren zur Bewegungsüberwachung.
- Keine Einrichtung zusätzlicher Tracking-Geräte durch das Personal erforderlich.
Real Time Coach™-Anzeige:
- Visuelle Unterstützung für Patienten zur Einhaltung einer vorgegebenen Atemfrequenz oder Atemkurve.
- Kein direkter Patientenkontakt erforderlich, wodurch das Infektionsrisiko minimiert wird.
- Intuitive grafische Darstellung zur Atemführung und Rückmeldung in Echtzeit.
PatientSide™-Option:
- Möglichkeit für das Personal, während der Vorbereitung länger in der Nähe des Patienten zu bleiben.
- Unterstützung bei der Beurteilung und dem Training von Atemanhaltephasen.
Weitere Funktionen:
- Offline-Korrektur von Atemkurven und Markierungen (Tags).
- Integrierter Timer für Atemanhalte-Phasen.
AlignRT
Das AlignRT-System (Version AlignRT Advance) ist ein videobasiertes, dreidimensionales oberflächengestütztes Bildgebungssystem zur Lagerung und Bewegungsüberwachung von Patienten während der Strahlentherapie. Es arbeitet vollständig nicht-invasiv, benötigt keine Hautmarkierungen und verursacht keine zusätzliche Strahlenexposition. Während jeder Behandlung wird die aktuelle Patientenoberfläche kontinuierlich mit einer zuvor definierten Referenzoberfläche (z. B. aus dem Planungs-CT) verglichen. Die ermittelten Abweichungen in Translation (x, y, z) und Rotation (Roll, Pitch, Yaw) werden in Echtzeit als sogenannte Real-Time-Deltas (RTDs) angezeigt. Die Bewegungsüberwachung erfolgt mit einer Genauigkeit von unter 0,2 mm bzw. 0,1°.
Funktionsumfang:
- Präzise Lagerungskontrolle und Bewegungsüberwachung in sechs Freiheitsgraden.
- Möglichkeit der individuellen Definition von Toleranzgrenzen je Behandlungsareal oder Patient.
- Automatischer Strahlstopp (Beam Hold) bei Überschreitung definierter Bewegungsgrenzen durch die Schnittstelle zum Linearbeschleuniger.
- Zusätzlich besteht die Option eines manuellen Beam Holds, etwa zur Überprüfung oder Anpassung des Workflows.
- Unterscheidung zwischen Oberflächen, die
- automatisch einen Beam Hold auslösen,
- nur zur Lagerung genutzt werden, oder
- keine Bestrahlungsfreigabe erlauben (z. B. bei Vorbereitungsoberflächen im komplexen Workflow).
- Anpassbare Darstellungsoptionen (z. B. fünf Hauttonstufen, digitale Anzeige der SSD) zur besseren visuellen Orientierung.
Anwendungsbereiche:
AlignRT kann in nahezu allen strahlentherapeutischen Indikationen eingesetzt werden. Dazu zählen insbesondere:
- Kopf-Hals-Tumoren, einschließlich stereotaktischer und radiochirurgischer Verfahren,
- thorakale und mammaire Tumoren (z. B. linkseitiges Mammakarzinom mit DIBH),
- abdominelle und pelvine Zielvolumina (z. B. Prostata, Leber),
- Extremitätenbestrahlungen sowie
- pädiatrische Behandlungen, bei denen eine markerfreie Lagerung vorteilhaft ist.
Ein besonderer Einsatzbereich ist das Deep-Inspiration-Breath-Hold (DIBH)-Verfahren. AlignRT Advance ermöglicht die Durchführung dieser atemgesteuerten Behandlung ohne zusätzliche Komponenten am CT. Die Steuerung erfolgt direkt auf Basis der Oberflächenkontur des Planungs-CTs.
AlignRT InBore
AlignRT® InBore™ ist eine SGRT-Lösung für die Verwendung mit Ringgantry-Linearbeschleunigern, die eine 6DoF-Intrafraktions-Patientenüberwachung für verbesserte Behandlungsgenauigkeit, Sicherheit und Arbeitsabläufe ermöglicht. AlignRT InBore kombiniert die Vorteile der an der Decke montierten AlignRT Advance-Kamerapods für die Patienteneinrichtung mit einem innovativen, miniaturisierten SGRT-Ringkamerasystem, das in der Bohrung für die 6DoF-Intrafraktionsüberwachung, einschließlich DIBH- und stereotaktischer Behandlungen, montiert ist.
Dieser Ansatz bietet eine umfassende End-to-End-SGRT-Lösung für Patienten, die auf ringgantrybasierenden Behandlungsplattformen mit einem Meter Durchmesser behandelt werden, ohne dass das physische Design des Ringgantry-Systems die Vorteile der SGRT beeinträchtigt.
Klinischer Workflow
Der klinische Workflow bei einer markierungsfreien Bestrahlung mit AlignRT besteht aus mehreren exakt aufeinander abgestimmten Schritten, die eine präzise, kontaktfreie Patientenpositionierung ohne Hautmarkierungen ermöglichen. Dieser Workflow lässt sich in vier Hauptphasen unterteilen:
CT-Simulation
- Positionierung ohne Markierung:
Der Patient wird in der Therapieposition gelagert (z. B. auf einem Mammaboard mit Armstütze). - Erfassung der Referenzoberfläche:
AlignRT übernimmt die Body-DICOM Struktur als zukünftige Referenzstruktur. - Verzicht auf Hautmarkierungen:
Keine Tattoos, keine permanenten Linien oder Kreuzmarken. Der Patient verlässt die CT-Simulation ohne sichtbare Spuren. - Atemgating-Vorbereitung:
Bei Indikationen wie linksseitigem Mammakarzinom kann bereits während der Simulation eine DIBH-Strategie (Deep Inspiration Breath Hold) eingeübt und dokumentiert werden. Dies kann mit Hilfe des Produktes SimRT in Kombination mit dem Patienten geübt und gescannt werden.
Behandlungsplanung und Vorbereitung
- Die gescannte DICOM-Oberfläche ist mit dem Bestrahlungsplan verknüpft.
- Der Plan enthält alle geometrischen Informationen zur Referenzposition (z. B. Isocenter-Lage). Dieser wird per DICOM-Export an AlignRT geschickt.
Erste Bestrahlung
- Patientenlagerung:
Der Patient wird wieder ohne Marker auf der Haut in derselben Position wie im CT platziert. - Live-Oberflächenvergleich:
AlignRT erfasst in Echtzeit die aktuelle Patientenoberfläche („Live Surface“) und vergleicht sie mit der Referenzoberfläche aus dem CT. Dies geschieht auf Basis eines ICP-Algorithmus. - Anzeige der Realtime-Deltas + Postural Video:
Das System zeigt an, ob die Position korrekt ist oder verschoben werden muss. Die Bewegungskorrekturen erfolgen in 6 Freiheitsgraden (Translational + Rotational). Zusätzlich steht ein Videobasiertes Tool zur schnellen Positionierhilfe zur Verfügung. - Freigabe zur Bestrahlung:
Wenn alle Parameter innerhalb der definierten Toleranz sind, wird der Patient als „in Position“ freigegeben. - Gating:
Wenn DIBH oder anderes Atemgating verwendet wird, erfolgt die Bestrahlung nur, wenn die Zielregion sich innerhalb des Atemfensters befindet (automatische Strahlenfreigabe durch AlignRT).
Folgefraktionen
- Reproduzierbarkeit:
Täglich wird der Patient exakt gleich positioniert – ohne neue Markierungen. AlignRT nutzt dieselbe Referenzoberfläche aus der Simulation oder aus vorhergehenden Fraktionen. - Infraktionelle Überwachung:
Während der Bestrahlung überwacht AlignRT die Oberfläche kontinuierlich. Wenn der Patient sich bewegt (z. B. >3 mm), wird die Bestrahlung automatisch unterbrochen (Beam Hold). - Korrektur bei Bedarf:
Wenn es zu systematischen Abweichungen kommt, kann die Referenzoberfläche auf Basis der Echtzeitwerte angepasst werden und durch AlignRT mit einer Tischkorrektur behoben werden.
SGRT-Community
Abkürzungsverzeichnis
- ACROP: Advisory Committee for Radiation Oncology Practice, jetzt ESTRO Guidelines Committee
- DIBH: Deep Inspiration Breath Hold
- DIR: Deformable Image Registration
- DoF: Degrees of Freedom
- ESTRO: The European Society for Radiotherapy and Oncology
- FOV: Field of View
- ICP-Algorithmus: Iterative Closest Point Algorithmus
- IGRT: Image-Guided Radiation Therapy
- QA: Quality Assurance
- ROKIS: Radio-Onkologie Klinik-Informations-System
- RT: Radiation Therapy
- RTD: Real-Time-Delta
- SABR: Stereotactic Ablative Body Radiotherapy
- SGRT: Surface Guided Radiation Therapy
- SRS: Stereotactic Radiosurgery
Quellen und Literatur
- ESTRO-ACROP guideline on surface guided radiation therapy (2022)
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35661677/
- AAPM TG-302: SGRT (2022)
https://aapm.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mp.15532
- Mast – Introduction to: SGRT (2022)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9027274/
- Batista – SGRT: An international survey on current (2022)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405632422000129
- Beer – Introduction of SGRT in clinical practice (2022)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405632422000038