Increasing the precision of patient positioning in radiotherapy using positioning aids (ImPRESSing)

Projektlaufzeit: 01.01.2021 - 31.12.2023

Motivation

Als ein Bestandteil der Krebsbehandlung wird die Strahlentherapie in mehreren Behandlungssitzungen im Laufe einiger Tage oder Wochen angewendet. Die Behandlung muss sehr genau und präzise sein, denn wenn der Tumor verfehlt wird, kann eine geringere Tumorkontrolle und eine erhöhte Dosis für umliegende Risikoorgane nachteilige Auswirkungen haben. Ein 3D-CT-Scan des Patienten in Behandlungsposition dient als Blaupause, anhand derer der Bestrahlungsplan berechnet wird und der Patient in jeder Sitzung positioniert wird. Immobilisationsgeräte werden für die genaue Repositionierung sowie zur Überwachung des Patienten während der gesamten Behandlungssitzung verwendet. Aktuelle Geräte sind jedoch für den Patienten belastend und erfassen den jeweiligen Körperteil manchmal nicht perfekt.

Ziel

Ziel des Projektes ist es, drahtlose Positionierungshilfen auf der Basis von photogrammetrischen und Ultrabreitband-Techniken im Bereich der Strahlentherapie einzuführen, um die Effizienz und Präzision der Patientenpositionierung zu erhöhen und mögliche Positionsänderungen im Verlauf einer Behandlungssitzung zu überwachen.

Beschreibung

Eine reproduzierbare Positionierung während der Strahlentherapie wird in der Regel durch den Einsatz von Masken und anderen Immobilisationshilfen realisiert, die für den Patienten belastend sind und hinsichtlich ihrer reproduzierbaren Präzision noch optimiert werden können. Ziel dieses Projektes ist es daher, drahtlose, auf photogrammetrischen und Ultrabreitband-Techniken basierende Positionierungshilfen im Bereich der Strahlentherapie einzuführen, um die Effizienz und Präzision der Patientenpositionierung zu erhöhen und mögliche Positionsänderungen im Verlauf einer Behandlungseinheit zu überwachen. Neben den Herausforderungen der Positionierungstechnologie werden auch elektronikspezifische Randbedingungen wie Größe, Gewicht, Strahlungsrobustheit, Kompatibilität mit MRT und Energieversorgung analysiert.

Publikationen

Riedel, M., Schneider, D., Bienert, A., 2023: Photogrammetrische Bestimmung von Kopfbewegungen mittels Facial Landmarks – lessons learned. (submitted)

Riedel, M., Schneider, D., Kramp, J., 2022: Photogrammetrische Bestimmung von Kopfbewegungen mittels Facial Landmarks – proof of concept. In: Luhmann, T., Schumacher, Ch. (Hrsg.): Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik – Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2022, VDE Verlag, pp. 25-37.

Riedel, M., Schneider, D., Bienert, A., 2022: Photogrammetrische Bestimmung von Kopfbewegungen mittels Facial Landmarks – proof of concept. Tagungsband zum 24. Workshop 3D-NordOst 2022. Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V.

Studentenarbeiten:

Hoffmann, S., 2022: Recherche zu Lösungen zur Patientenpositionierung in der Strahlentherapie sowie Analyse des Potenzials neuer Methoden, Studienarbeit am IPF, unveröffentlicht. (TUD-IPF, deveritec)

Kramp, J., 2022: Entwicklung und Validierung eines Konzepts zur photogrammetrischen Posen-Bestimmung von Köpfen in der Strahlentherapie auf Basis eines Vier-Kamera-Systems, Masterarbeit am IPF, unveröffentlicht. (TUD-IPF, deveritec)