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UniversitätsSpital Zürich

Das UniversitätsSpital Zürich nutzt die Epson Datenbrille BT-100


Dank der Epson BT-100 Datenbrille sieht der Patient während des CT-Scans eine Darstellung seiner eigenen Atemzüge und ist somit in der Lage, sie hinsichtlich Tiefe, Dauer und Regelmässigkeit selbst sehr gut zu kontrollieren. So lassen sich störende Einflüsse der Atembewegung präzise korrigieren. Diese Technologie erlaubt es, Bewegungsartefakte im Bereich von beispielsweise Brust und Bauch zu eliminieren und die Genauigkeit der Scans trotz tiefer Atmung (bis zu 2 cm) bis auf wenige Millimeter zu erhöhen.

 

Das UniversitätsSpital Zürich ist ein zentraler Pfeiler für die medizinische Grundversorgung der Bevölkerung der Stadt und des Kantons Zürich und der Anbieter universitärer Spitzenmedizin in der gesamten Region. Pro Jahr betreuen im Spital rund 8.000 Mitarbeitende ambulant und stationär mehr als 130.000 Patientinnen und Patienten, die aus allen Schweizer Kantonen und auch aus dem Ausland kommen. Mit über 40 Kliniken und Instituten garantiert es eine umfassende Versorgung seiner Patienten und bietet zudem auch hochspezialisierte diagnostische Methoden und Therapien an. So stehen in der Klinik und Poliklinik für Radio-Onkologie zur Behandlung der Patienten technische Systeme zur Verfügung, die europaweit eine Spitzenposition markieren. Es werden Tumoren mit ionisierender Strahlung vor allem aus Linearbeschleunigern behandelt. Um den Tumor präzise mit der notwendigen Dosis zu treffen, ist die geometrische Anordnung im Körper zuvor genau abzuklären. Dazu werden Computertomographen eingesetzt.

Der Blick ins Innere

Die Computertomographie (CT) ist ein seit 1974 eingesetztes röntgentechnisches Verfahren, bei dem eine bestimmte Region des Körpers Schicht für Schicht sichtbar gemacht wird. Heutzutage ist die CT-Technik in der Medizin zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel geworden und wird für Untersuchungen am gesamten Körper eingesetzt. Die  CT stellt für die individuelle computergestützte Bestrahlungsplanung in der Radio-Onkologie ein dreidimensionales Dichtemodell des Patienten bereit. Ein besonderer Vorteil der aktuellen CT-Generation sind dabei die hohen Auflösungen bei gleichzeitig kurzen Untersuchungszeiten auch bei großen Körperbereichen. Dies wird mit Mehrzeilentechnologien und Rotationszeiten unter einer halbe Sekunde erreicht. In Computertomographen werden zeilenförmige Absorptionsprofile erstellt und anschließend rechnergestützt als digitale Volumenstruktur rekonstruiert. Die Absorptionsprofile selbst entstehen aufgrund unterschiedlicher Absorptionseigenschaften von Organen und Gewebe. Eine Schicht wird dabei durch die rotierende Röhre aus einer Vielzahl von Richtungen aufgenommen. Durch die computergestützte Rekonstruktion aus den Rohdaten wird mittels hochentwickelter Rekonstruktionsalgorithmen für jedes Volumenelement  (Voxel) einer Schicht der entsprechende Schwächungsgrad ermittelt und daraus dann ein digitales Schichtbild der Dichteverteilung generiert. Das errechnete Bild entspricht somit einem Transversalschnitt durch das Untersuchungsobjekt. Mit mehreren aufeinander folgenden Umläufen lassen sich angrenzende Schichten darstellen, sodass sich eine finale Volumengrafik aus bis zu mehreren hundert bis tausend Einzelschnitten zusammensetzen kann. Die CT-Datensätze werden in der Strahlentherapie für Dosisverteilungsberechnungen wie auch für die digitale Rekonstruktion virtueller Radiographien genutzt.

 

Hilfe der Patienten ist wichtig

Weil eine Tomographie je nach longitudinaler Auflösung und Länge der zu untersuchenden Körperregion einige Atemzüge dauern kann, ist es wichtig, bei der Aufnahme atemsensitiver Bereiche wie Oberbauch und Lunge die durch die Atmung bedingten Bewegungen dieser Regionen zu registrieren und für die Korrektur der finalen Volumenstruktur zu nutzen. Auch für die eigentliche Therapiesitzung, welche meist mehrere Minuten dauert, stellt sich die Situation analog dar. In der Klinik für Radio-Onkologie des Zürcher Universitätsspitals nutzt man dafür ein Verfahren, bei dem die Position einer Sonde auf der Brust des Patienten durch eine Infrarot-Lichtquelle und Kamera erfasst wird. Die Bewegungen dieser Sonde – beispielsweise durch die Atmung des Patienten – werden an einen Computer geleitet, der daraus eine zeitaufgelöste Bewegungskurve erstellt. Aus beiden miteinander synchronisierten Datenreihen, Atemkurve und CT-Scan lassen sich so dynamische Volumendatensätze erzeugen, welche die Atembewegung der inneren Organe und Strukturen widergeben.  Die störenden Einflüsse der Atembewegung lassen sich so sehr präzise korrigieren. Diese Technologie erlaubt es, Bewegungsartefakte im Bereich von beispielsweise Brust und Bauch zu eliminieren und die Genauigkeit der Scans trotz tiefer Atmung (bis zu 2 cm) bis auf wenige Millimeter zu erhöhen.

„Auch bei unseren hochentwickelten Systemen sind wir auf eine gute Unterstützung durch den Patienten angewiesen,“ sagt Dr. Stephan Klöck, leitender Medizin-Physiker der Klinik und Poliklinik für Radio-Onkologie des Universitätsspitals. „eine unregelmäßige Atmung kann die Genauigkeit der Scans negativ beeinflussen. Daher fordern wir unsere Patienten auf, ruhig und gleichmässig zu atmen. Denn nur so lassen sich diese Bewegungen aus den CT-Scans sehr genau herausrechnen.“
Da die CT-Scans für eine therapeutische Bestrahlung als Referenzdaten genutzt werden, ist eine möglichst genaue Bestimmung der Position und Ausdehnung eines Tumors äußerst wichtig, denn nur dann kann der Tumor präzise getroffen und möglichst viel gesundes Gewebe geschont werden.

 

Mit der Epson BT-100 die eigene Atmung sehen

Mit der Epson BT-100 Datenbrille sieht der Patient während des CT-Scans eine Darstellung seine eigenen Atemzüge und ist somit in der Lage, sie hinsichtlich Tiefe, Dauer und Regelmässigkeit selbst sehr gut zu kontrollieren. Dieses Biofeedback-Verfahren zur optischen Kontrolle der Atemtätigkeit wurde schon vor einigen Jahren  entwickelt und an einigen Kliniken in der Welt eingesetzt. Meist verwendete man jedoch, in Ermangelung einer optimalen Projektionstechnologie, einen kleinen LC-Monitor, der dem Patienten vor die Augen gehängt wurde. „Die Epson Datenbrille bringt gegenüber diesem Monitorverfahren einige Vorteile mit sich,“ erläutert Dr. Klöck weiter, „sie benötigt gegenüber dem Monitor an einem Tragarm nur sehr wenig Platz und keinen zusätzlichen Aufbau am Therapiebeschleuniger. Auch ist das Tragen einer Brille für den Patienten gegenüber der Monitorlösung ein deutlich angenehmeres Gefühl, da er das Bild mit entspanntem Blick erkennen kann.“ Ein weiterer Vorteil der Datenbrille: Dank der halbtransparenten Projektion fühlen sich die Patienten nicht von der Umwelt abgeschottet – sie sehen, was in der ungewohnten Therapiesituation an einem Linearbeschleuniger um sie herum geschieht. Eine besondere Herausforderung dieser Projektionslösung bestand in einer möglichst schnellen Datenverarbeitung und –übertragung. Da ein in die Brille projiziertes Bild das Feedback für eine Atembewegung ist, darf die Verzögerung nicht länger als 0,2 Sekunden sein.

Der Batteriebetrieb der Epson Moverio erleichtert ihre Nutzung im Spital zusätzlich, denn je weniger Kabel in einer so sensiblen Umgebung nötig sind, desto besser. Als nächsten Schritt soll auch die akustische Komponente der Brille genutzt werden, denn „ein akustisches Atemfeedback durch Ohrhörer mit einer verzögerungsfreien Atemkurve vor Augen sind für Patienten die beste Hilfestellung, uns bei der therapeutischen Strahlenanwendung zu unterstützen. Und wenn die nächste Version der Epson Datenbrille zudem noch über ein schnelles, verzögerungsfreies WLAN verfügt, sodass wir ganz ohne Kabel auskommen, wäre ein weiterer großer Schritt für die optimale Versorgung unserer Patienten getan“ schließt Dr. Klöck.

 

UniversitätsSpital Zürich
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Fallstudie kann verwendet werden:
  • In Epson Marketing und PR
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Die Epson Moverio BT-100 Datenbrille gehört für das Universitäts-Spital Zürich zur Grundausstattung des CT.
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Dr. Stephan Klöck, leitender Medizin-Physiker der Klinik und Poliklinik für Radio-Onkologie, setzt die Epson BT-100 Projektionsbrille zum Wohle seiner Patienten ein.
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Eine speziell konstruierte Infrarot-Lichtquelle mit passender Kamera erfasst die Sonde auf der Brust des Patienten.
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Patient mit Epson BT-100 Datenbrille vor dem Scan mit einem Computertomographen. Gut zu sehen die Sonde (weißes Kästchen) für den Atemsensor auf der Brust des Patienten.
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Die Lage der Sonde ist auf den Aufnahmen deutlich zu erkennen (oben links). Unten rechts auf dem Monitor: Die Atmungskurve des Patienten, die auch in die Brille projiziert wird.
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