Softwaregestützte Positionsbestimmung von Goldmarkern bei der bildgeführten Radiotherapie der Prostata
- Art: MA-Thesis / Master
- Autor: Bernhard Zach
- Abgabedatum: Oktober 2009
- Umfang: 55 Seiten
- Dateigröße: 1,5 MB
- Note: 1,3
- Institution / Hochschule: Technische Universität Kaiserslautern Deutschland
- Bibliografie: ca. 25
- ISBN (eBook): 978-3-8366-4145-6
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Zach, Bernhard Oktober 2009: Softwaregestützte Positionsbestimmung von Goldmarkern bei der bildgeführten Radiotherapie der Prostata, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Medizinische Physik, Strahlentherapie, Prostata, Goldmarker, Bildverarbeitung
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MA-Thesis / Master von Bernhard Zach
Einleitung:
Das Prostatakarzinom tritt weltweit immer öfter auf und gehört mittlerweile zu den häufigsten Krebserkrankungen des Mannes.
Die Strahlentherapie des Prostatakarzinoms stellt neben der Operation eine effiziente Therapiemöglichkeit dar.
Bei der Strahlentherapie des Prostatakarzinoms muss zur Berücksichtigung von Lagerungsungenauigkeiten und Organbewegungen im Vergleich zur Bestrahlungsplanung das zu bestrahlende Zielvolumen gegenüber dem klinischen Zielvolumen vergrößert werden. Die bildgeführte Repositionierung des Patienten basierend auf implantierten Goldmarkern bietet eine effiziente Möglichkeit, diese Ungenauigkeiten zu reduzieren.
Dazu werden dem Patienten vor Beginn der Therapie vier Goldmarker ultraschallgestützt in die Prostata implantiert. Im Zuge der Bestrahlungsplanung werden Referenzbilder erstellt, die die Lage der Marker relativ zum Bestrahlungsisozentrum festlegen. Unmittelbar vor Beginn der Bestrahlung werden mit einem integrierten kV-Bildgebungssystem zwei orthogonale Aufnahmen gemacht und mit den Referenzbildern registriert. Eine eventuell erforderliche Repositionierung des Patienten kann nach Maßgabe dieser Registrierung ferngesteuert erfolgen.
Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Programm erstellt werden, das zwei Auswerteaufgaben unterstützen kann:
- Rekonstruktion der räumlichen Lage der Marker relativ zueinander aus zwei orthogonalen planaren Aufnahmen.
- Die automatische Registrierung (Matching) der OBI-Bilder (On-Board-Imaging) mit den Referenzbildern mit hoher Präzision ‘offline’.
Mit Hilfe dieses Werkzeuges können klinische Daten hinsichtlich der folgenden Fragestellungen ausgewertet werden:
- ‘Offline’-Kontrolle der ‘online’ durchgeführten Positionskorrektur.
- Marker-Migration bzw. Organdeformationen im Verlauf der Behandlungsserie.
- Inter- und intrafraktionelle Bewegungen.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 1 |
| 2. | Die Prostata und das Prostatakarzinom | 2 |
| 2.1 | ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE | 2 |
| 2.1.1 | Feinbau und Funktion | 3 |
| 2.1.2 | Die Lage und Fixierung im Körper | 3 |
| 2.2 | DAS PROSTATAKARZINOM | 4 |
| 2.3 | EPIDEMIOLOGIE | 4 |
| 2.3.1 | Ursachen | 4 |
| 2.3.2 | Diagnostik | 5 |
| 2.3.3 | Therapie | 5 |
| 2.3.4 | Prognose | 7 |
| 3. | Strahlentherapie der Prostata | 8 |
| 3.1 | ALLGEMEINES | 8 |
| 3.2 | INTENSITÄTSMODULIERTE STRAHLENTHERAPIE | 9 |
| 3.3 | DAS PROBLEM DER LAGEVERÄNDERUNG UND DEFORMIERUNG DER PROSTATA IN DER STRAHLENTHERAPIE | 9 |
| 3.3.1 | Translation, Rotation | 11 |
| 3.3.2 | Deformierung, Vergrößerung, Verkleinerung | 12 |
| 3.3.3 | Maßnahmen zur Immobilisierung und Positionsfixierung der Prostata | 15 |
| 3.3.4 | Maßnahmen zur verbesserten Identifizierung und Behandlung des Zielvolumens | 17 |
| 3.3.5 | Positionskorrektur | 19 |
| 3.3.6 | Inter-Marker-Distanzen als Wert für die Bestimmung von Deformierung und Markermigration | 19 |
| 4. | Bildverarbeitung und Softwareentwicklung | 21 |
| 4.1 | IDL | 21 |
| 4.2 | ANFORDERUNGEN AN DIE SOFTWARE | 21 |
| 4.3 | GUI | 22 |
| 4.4 | BILDVERARBEITUNGSPROZESS | 23 |
| 4.4.1 | Bildaufnahme, Input für die Software | 24 |
| 4.4.2 | Vorverarbeitung und Bildverbesserung | 24 |
| 4.4.3 | Segmentierung und Marker-Erkennung | 26 |
| 4.4.4 | Positionsbestimmung | 34 |
| 4.4.5 | Auflösung | 34 |
| 4.4.6 | Distanzberechnung | 34 |
| 4.4.7 | Algorithmus für die Transformations- und Rotationsberechnung | 34 |
| 4.4.8 | Output | 35 |
| 4.5 | DISKUSSION - GRENZEN DER ZWEIDIMENSIONALEN BILDVERARBEITUNG | 35 |
| 5. | Ergebnisse der Bildverarbeitung, Diskussion | 37 |
| 5.1 | ZU VERFÜGUNG STEHENDE DATEN | 37 |
| 5.2 | ERGEBNISSE DER BILDREGISTRIERUNG | 37 |
| 5.2.1 | Translation | 37 |
| 5.2.2 | Rotation | 38 |
| 5.3 | ERGEBNISSE DER AUSWERTUNG DER INTER-MARKER-DISTANZEN | 38 |
| 5.3.1 | Datenbasis und Methodik | 40 |
| 5.3.2 | Ergebnisse | 40 |
| 5.4 | VALIDIERUNG DER ERGEBNISSE | 46 |
| 5.5 | DISKUSSION | 46 |
| 5.5.1 | Möglichkeiten einer statistischen Detailauswertung | 46 |
| 5.5.2 | Messunsicherheit | 47 |
| 6. | Zusammenfassung | 48 |
| Literaturverzeichnis | 49 |
Textprobe:
Eine Textprobe senden wir Ihnen unter Angabe der Studiennummer 14145 gerne zu.
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783836641456
Arbeit zitieren:
Zach, Bernhard Oktober 2009: Softwaregestützte Positionsbestimmung von Goldmarkern bei der bildgeführten Radiotherapie der Prostata, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Medizinische Physik, Strahlentherapie, Prostata, Goldmarker, Bildverarbeitung
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