Bildgesteuerte Forschungsplattform für Kleintierstrahlung: Kalibrierung der Behandlungsstrahlausrichtung

Die Kleintierforschung ermöglicht eine detaillierte Untersuchung biologischer Prozesse, des Krankheitsverlaufs und des Ansprechens auf eine Therapie und bietet das Potenzial, eine natürliche Brücke zum klinischen Umfeld zu schlagen. Die Small Animal Radiation Research Platform (SARRP) ist ein tragbares System für Präzisionsbestrahlung mit Strahlgrößen bis zu etwa 0.5 mm und optimal geplanter Bestrahlung mit integrierter Cone-Beam-CT (CBCT)-Führung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der geometrischen Kalibrierung des Systems für hochpräzise Bestrahlung. Es wird eine neuartige Technik zur Kalibrierung des Behandlungsstrahls vorgestellt, die eine Röntgenkamera verwendet, deren genaue Positionierung nicht bekannt sein muss. Mit dem Kamerasystem haben wir eine digital rekonstruierte 3D-„Sternaufnahme“ für die Gantry-Kalibrierung aufgenommen und dann eine Technik entwickelt, um jeden Strahl auf ein gemeinsames Isozentrum mit den Roboter-Tierpositionierungsstufen auszurichten. Die Kalibrierung umfasst die Lokalisierung durch Kegelstrahl-CT-Führung. Unkorrigierte Versätze der Strahlen in Bezug auf den Kalibrierungsursprung lagen zwischen 0.4 mm und 5.2 mm. Durch Korrekturen können diese Ausrichtungen auf < 1 mm gebracht werden. Die Kalibrierungstechnik wurde verwendet, um einem aus EBT-Gafchromic-Filmen konstruierten Phantom eine stereotaktische Lichtbogenbehandlung zu verleihen. Alle Strahlen kreuzten sich nachweislich in einem gemeinsamen Isozentrum mit einem gemessenen Strahl (FWHM) von etwa 1.07 mm unter Verwendung des 0.5 mm kollimierten Strahls. Die gewünschte Positionierungsgenauigkeit des SARRP beträgt 0.25 mm und die Ergebnisse deuten auf eine Genauigkeit von 0.2 mm hin. Um die Strahlungslokalisierungsfähigkeiten des SARRP vollständig auszuschöpfen, ist wie bei jedem solchen System eine präzise geometrische Kalibrierung erforderlich. Die hier vorgestellte auf Röntgenkameras basierende Technik bietet eine unkomplizierte und halbautomatische Methode zur Systemkalibrierung. Mohammad Matinfar, Eric Ford, Iulian Iordachita, John Wong und Peter Kazanzides. Papier herunterladen