本发明涉及一种用于准备近距离放射治疗的程序、一种近距离放射治疗程序、以及一种近距离放射治疗系统。特别地，本发明涉及一种用于将施加器插入到施加器引导件中的辅助装置，该施加器可以放置在辐射源上，该施加器引导件可以插入到要照射的对象中。
背景技术：
在使用x射线的近距离放射治疗领域中，存在如下疗法：其试图在对象内（尤其是人体或动物体内）在要被照射的区域附近（尤其是在要治疗的组织附近）产生x辐射。在此，x辐射可以通过照射单元来提供。示例性的照射单元包括能够产生高能粒子束的粒子束系统。粒子束穿过照射单元的若干厘米长的管而被引到设置于该管的端部处的x射线材料上。粒子束与x射线材料的相互作用引起x射线从x射线材料发射出来。这种x辐射从管射出并撞击在要照射的区域上。
为了能够将在管的尖端处由x射线材料产生的x辐射施加到对象内部，将管插入到对象中。为此目的，管被施加器包围，施加器一方面提供无菌屏障，另一方面保护管。
在将管插入对象之前，将施加器引导件插入对象中。施加器引导件包括例如管状部分，该管状部分在一个端部处具有用于插入施加器的开口。一旦将施加器引导件插入到对象中，就可以通过管状部分的开口将设置有施加器的照射单元插入到施加器引导件中。这样，x射线材料被设置在对象内部。然后，x射线材料可以通过与粒子束相互作用而在对象内部产生x辐射。
然而，在此程序中存在如下问题：一旦将施加器引导件插入到对象中，则仍然能看到的只有施加器引导件的一小部分。因此，可能难以通过眼睛确定施加器引导件的取向。然而，当将施加器插入到施加器引导件中时，施加器必须相对于施加器引导件相对准确地对齐，以便施加器和设置在其中的照射单元的管在插入期间不会弯曲。如果管弯曲，则x辐射的产生被破坏。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是提供一种使施加器更容易地插入到施加器引导件中的辅助装置。
本发明的第一方面涉及一种用于准备近距离放射治疗的程序，该程序包括：提供施加器和施加器引导件，其中，该施加器引导件被形成为使得该施加器能够被插入到该施加器引导件中，以及该施加器引导件在该施加器插入到该施加器引导件期间引导该施加器的运动；通过导航系统感测该施加器引导件的位置和取向；通过数据处理装置基于该施加器引导件的感测到的位置和取向来确定图形表示中的插入辅助图形对象的位置和取向；通过显示装置以确定的取向在确定的位置处在该图形表示中显示该插入辅助图形对象，其中，该插入辅助图形对象的形状适合于使观看者更容易地将施加器插入到施加器引导件中。
该插入辅助图形对象的位置和取向可以例如通过数据处理装置的计算来确定，该计算使用该施加器引导件的感测到的位置和取向。由于该插入辅助图形对象的位置和取向是根据（现实世界的）施加器引导件的感测到的位置来确定的，因此当（现实世界的）施加器引导件的位置和取向变化时，插入辅助图形对象的位置和取向也变化。
图形对象在这里指的是通过其视觉表示仅对人类观察者来说可见的虚拟对象。图形对象没有任何质量体。图形对象的形状可以复制现实世界对象的形状。例如，插入辅助图形对象的形状可以复制施加器的形状。现实世界对象的形状由其物理形式提供。
可以重复该程序的各个步骤或所有步骤。例如，可以重复：施加器引导件的位置和取向的感测、图形表示中的插入辅助图形对象的位置和取向的确定、以及插入辅助图形对象的显示。结果，施加器引导件的位置和取向的变化对插入辅助图形对象的表示具有影响，以至于该插入辅助图形对象以新确定的取向呈现在新确定的位置处。
上述程序产生的效果是：将插入辅助图形对象以确定的取向呈现在确定的位置处，并且因此可以由希望将施加器插入到施加器引导件中的观看者在视觉上可以观看到。借助其形状以及其确定的位置和取向，插入辅助图形对象在将施加器插入到施加器引导件中时对观看者有帮助，因为它为观看者提供了用于移动施加器的引导或参考。
本发明的第二方面涉及一种近距离放射治疗程序。该近距离放射治疗程序包括根据第一方面的用于准备近距离放射治疗的程序的步骤，其中，在感测施加器引导件的位置和取向之前，将施加器引导件插入对象中，尤其是插入人体或动物体内，并且其中，在感测施加器引导件的位置和取向期间，感测被插入到对象中的施加器引导件的位置和取向。该近距离放射治疗程序尤其还包括：通过使用呈现的插入辅助图形对象来将施加器插入到施加器引导件中；和/或，在被插入到施加器引导件中的施加器内生成x辐射。
本发明的第三方面涉及一种系统，尤其是一种近距离放射治疗系统，其被配置为使得其允许执行本文所述的程序。该系统尤其包括施加器、施加器引导件、导航系统、数据处理装置和显示装置。
附图说明
下面参照附图更详细地解释本发明的实施例，在附图中：
图1示出了照射单元、施加器和施加器引导件的示意图；
图2示出了近距离放射治疗系统的示意图；
图3示出了具有用于通过显示装置来显示的增强现实的对象的图形表示的示意图；
图4示出了具有用于通过显示装置来显示的增强现实的对象的另一图形表示的示意图；
图5示出了具有用于通过显示装置来显示的增强现实的对象的另一图形表示的示意图；以及
图6示出了具有虚拟现实对象的图形表示的示意图，该虚拟现实对象用于由显示装置显示。
具体实施方式
图1以示意图示出了照射单元1、施加器3和施加器引导件5。
照射单元1包括几厘米长的管7，在该管的一个端部处设置有x射线材料9。照射单元1还包括粒子束系统11，该粒子束系统被配置为产生粒子束并将该粒子束穿过管7引导到x射线材料9上。结果，通过粒子束与x射线材料9的相互作用而产生x射线。照射单元1可以由支架承载，这使得使用者更容易操作（移动和定向）照射单元1。照射单元1可以被不同地配置。本发明可以应用于具有管7或具有功能相似的长形部分的所有照射单元。
在图1所示的示例中，施加器3具有圆柱形状。然而，施加器3也可以具有不同的形状。施加器3在施加器3内部具有空腔13，该空腔适于照射单元1的管7的形状。空腔13由虚线示意性地表示。空腔13一直延伸到施加器3的开口15。开口15和与该开口邻接的空腔13被成形为使得照射单元1的管7可以至少部分地穿过开口15而插入到施加器3的空腔13中。实际上，可以将管7插入空腔13中几厘米。施加器3的空腔13的形状产生的效果是：在将管7插入到施加器3的空腔13中的过程中引导管7。如果将施加器3以这种方式放置在照射单元1上，则施加器3保护照射单元1的管7不受外部影响。
在图1所示的示例中，施加器引导件5具有带修圆形端部17的大致圆柱形的形状。修圆形端部17用于将施加器引导件5容易地插入对象中。施加器引导件5在其内部具有空腔19，该空腔延伸至开口21。施加器引导件5的空腔19和开口21被成形为使得施加器3可以穿过开口21而至少部分地插入到施加器引导件5的空腔19中。实际上，可以将施加器引导件5插入对象31中几厘米。施加器引导件5的空腔19的形状产生的效果是：在将施加器3插入到施加器引导件5的空腔19中的过程中引导施加器3。
图2以示意图示出了近距离放射治疗系统23，利用该近距离放射治疗系统可以执行本文所描述的程序。近距离放射治疗系统23包括施加器3、施加器引导件5、导航系统25、数据处理装置27和显示装置29。
在图2所示的情况中，照射单元1已经被插入到施加器3中。此外，施加器引导件5已经被插入到对象31中。仅施加器引导件5（具有开口21）的一小部分仍从对象31突出。这是近距离放射治疗程序中的典型情况。这清楚地表明了如下问题：由于施加器引导件5的大部分设置在对象31中并且因此而不可见，因此难以确定施加器引导件5的取向。因此，难以将施加器3插入施加器引导件5中，因为施加器3的取向必须与施加器引导件5的取向对齐，然而这在当难以确定施加器引导件5本身的取向时是困难的。
如下所述，近距离放射治疗系统23解决了这个问题。
导航系统25被配置用于感测施加器引导件5的位置和取向。导航系统25可以以各种方式配置。在图中所表示的并且在本文中描述的导航系统25仅示出了一种可能的配置。
导航系统25包括多个相机33，其被配置为记录（被插入到对象31中的）施加器引导件5的图像或视频。相机33可以是例如常规的彩色图像相机。
导航系统25还包括标记35。标记35可以相对于施加器引导件5以已知的位置和取向连接至施加器引导件5。如图2所示，当标记35相对于施加器引导件5以已知的位置和取向连接到施加器引导件5时，标记35的取向根据施加器引导件5的取向的变化而变化。当标记35相对于施加器引导件5以已知的位置和取向连接到施加器引导件5时，因为空间相互关系是已知的，可以基于标记35的位置和取向来确定施加器引导件5的位置和取向。
在图2所示的示例中，标记35由分别相对于彼此正交定向的三个杆组成。杆的端部处是球、立方体和角锥体。标记35的这种配置允许基于由相机33记录的图像来确定标记35的位置和取向。结合图2说明的标记35的配置仅作为示例给出。例如，取代球、立方体和角锥体，可以使用其他可区分的标记元素，例如三个不同颜色的相同符号等。
导航系统25还包括数据处理部分37，其例如设置在数据处理装置27中。导航系统25的数据处理部分37接收由相机33记录的图像、并从它们中确定标记35的位置和取向、并从它们中确定施加器引导件5的位置和取向。施加器引导件5的位置和取向的确定不限于这里描述的示例。其他技术可以用于此。
基于施加器引导件5所感测到的位置和取向，数据处理装置27的数据处理部分39确定通过显示装置29显示的图形表中的插入辅助图形对象的位置和取向。下面参考图3和图4对此进行更详细的说明。
图3示出了图形表示41的示意图，该图形表示由数据处理装置27产生并由显示装置29以视觉上可感知的方式显示。图形表示41可以包括多个图形对象。
显示装置29例如是一对“增强现实”眼镜（ar眼镜），其使得使用者同时一方面能够直接观看现实世界场景，另一方面能够观看增强现实的虚拟对象。类似于ar眼镜的显示装置27具有观看者可以观看的显示区域55。图形表示41以视觉上可感知的方式显示在显示区域55上。或者显示区域55是透明的，使得可以在显示区域55中的图形表示41没有任何图形对象的区域中直接观看现实世界场景。因此，可以在现实世界场景的背景中观看被包含在图形表示41中的图形对象。这样，ar眼镜用图形表示41的没有被包含在现实世界场景本身中的图形对象来增强现实世界场景。
图3以示意图示出了通过类似于ar眼镜的显示装置27在现实世界场景的背景中的图形表示41。
现实世界场景包括照射单元1、施加器3、带有标记35的施加器引导件5和对象31。
图形表示41包括插入辅助图形对象43。在图3所示的示例中，插入辅助图形对象43包括引导线45。引导线45由在端部带有长菱形的虚线表示。引导线的图形表示不限于此。显示装置29在现实世界场景的背景中示出具有引导线45的图形表示41，使得观看者更容易将施加器3插入到施加器引导件5中。
插入辅助图形对象43的位置和取向、或图形表示41中的引导线45的位置和取向例如通过数据处理部分39确定，使得插入辅助图形对象43或引导线45作为施加器引导件5的空腔19的延伸部出现。这意味着，例如，将引导线45显示为好像它是以平行于现实世界空间中的施加器引导件5的圆柱空腔19而定向的。在这种情况下，可以将引导线45定位在图形表示41中，使得其看起来好像引导线45穿过施加器引导件5的开口21。
为了能够使图形表示41中的插入辅助图形对象43或引导线45的位置和取向与施加器引导件5的现实世界的位置和取向对齐，数据处理部分39基于先前通过导航系统25感测到的施加器引导件5的位置和取向来确定插入辅助图形对象43或引导线45的位置和取向。
当它/它们通过ar眼镜显示时，图形表示或图形表示的图形对象的位置和取向取决于观看者观看现实世界场景的位置和方向。为了能够考虑到这一点，导航系统25还可以被配置为感测显示装置29的位置和取向，以及数据处理装置27可以被配置为也基于显示装置29的感测到的位置和取向来确定图形表示41中的插入辅助图形对象43的位置和取向。
数据处理装置27使显示装置29在图形表示41中以所确定的取向在所确定的位置处显示插入辅助图形对象43。借助于其形状并以确定的取向呈现在确定的位置，插入辅助图形对象43适于使观看者更容易地将施加器3插入施加器引导件5中。这是通过以下来进行的：观看者观看处于现实世界场景的背景中的所显示的图形表示41，以及借助于所呈现的插入辅助图形对象43的形状、位置和取向，向观看者提供用于使施加器3的定位和定向更容易的视觉辅助。
图4以示意图示出了通过类似于ar眼镜的显示装置27在现实世界场景的背景中的另一个图形表示47。图形表示47由数据处理装置27产生并由显示装置29显示。
在图4所示的图形表示47中，插入辅助图形对象43包括再现施加器3（以及照射单元1）的形状的图形对象49。数据处理部分39例如确定图形表示47中的图形对象49的位置和取向，使得它们表示将要通过移动施加器3以便能够将施加器3插入到施加器引导件5中而实现的施加器3的目标位置和目标取向。例如，图形对象47中的图形对象49的位置和取向被确定，使得图形对象49作为施加器引导件5的空腔19的延伸部出现。为了以施加器3的形状呈现图形对象49，数据处理装置27包括数据存储器，从该数据存储器中可以获得表示施加器3的形状的形式数据。形式数据表示现实世界对象的空间形状。形式数据用于呈现图形对象49、或呈现插入辅助图形对象43。
参考图5描述另一实施例。导航系统25还可以被配置用于确定施加器3的位置和/或取向。用于感测施加器3的位置和/或取向的技术可以与用于感测施加器引导件5的位置和取向的技术相同。替代性地，可以通过不同的技术由导航系统25来感测施加器3的位置和/或取向。
数据处理部分39还可以被配置为基于施加器3的感测到的位置和/或取向以及施加器引导件5的感测到的位置和/或取向来确定辅助变量。辅助变量例如是施加器3与施加器引导件5之间的距离。为了确定施加器3与施加器引导件5之间的距离，数据处理部分39使用例如通过导航系统25感测的施加器3的位置和施加器引导件5的位置以及还有表示施加器3的形状和施加器引导件5的形状的形式数据。取决于辅助变量的类型，辅助变量的确定是基于施加器3的感测到的位置、和/或施加器3的感测到的取向、和/或施加器引导件5的感测到的位置、和/或施加器引导件5的感测到的取向、和/或关于施加器3的形式数据、和/或关于施加器引导件5的形式数据。
数据处理部分39也被配置为将辅助变量呈现为插入辅助图形对象43的一部分。
图5示出了通过与ar眼镜类似的显示装置27在现实世界场景的背景中的图形表示51的示意图。
图形表示51由数据处理装置27产生并由显示装置29显示。图形表示51包括插入辅助图形对象43，其包括辅助变量53。辅助变量53用双头箭头描绘，并且表示由数据处理部分39确定的在施加器3和施加器引导件5之间的距离。
已经参照图3至图5说明了通过与ar眼镜相似的显示装置27所显示的在现实世界场景的背景中的图形表示的示例。显示的类型不限于这些。以下参考图6说明将插入辅助图形对象43呈现为虚拟现实的对象或呈现在图像中的示例。
图6示出了图形表示57的示意图，该图形表示由数据处理装置27产生并由显示装置29显示。显示装置29例如是一对“虚拟现实”眼镜或监视器。这些装置向观看者显示包括图形表示57的图像59。图像59的图像区域不包括任何现实世界的对象，而是仅包括虚拟现实的对象。常规摄影就是这样，也就是说，它记录现实世界的场景，并且以可以在视觉上看到的形式再现记录、专门呈现了虚拟现实的对象的图像。
图形表示57包括表示现实世界对象的多个图形对象，例如，图形表示57包括：图像区域1’，其表示照射单元1的记录的再现；图像区域3’，其表示施加器3的记录的再现；图像区域5’，其表示施加器引导件5的记录的再现；和图像区域31’，其表示对象31的记录的再现。图像区域1’、3’、5’和31’是图形表示57中的表示现实世界对象的图形对象。
图形表示57还包括表示虚拟对象的图形对象。图形表示57包括例如插入辅助图形对象43，其已经通过数据处理部分39进行的图像处理而被添加到现实世界场景的记录中。
借助于其形状并以确定的取向呈现在确定的位置，插入辅助图形对象43适于使观看者更容易地将施加器3插入施加器引导件5中。这是通过以下来进行的：观看者观看所显示的图形表示57，以及借助于所呈现的插入辅助图形对象43的形状、位置和取向，向观看者提供用于使施加器3的定位和定向更容易的视觉辅助。
1.一种用于准备近距离放射治疗的程序，包括：
提供施加器（3）和施加器引导件（5），其中，该施加器引导件（5）被形成为使得该施加器（3）能够被插入到该施加器引导件（5）中，并且该施加器引导件（5）在该施加器（3）插入到该施加器引导件（5）期间引导该施加器（3）的运动；
通过导航系统（25）感测该施加器引导件（5）的位置和取向；
通过数据处理装置（27）基于该施加器引导件（5）的感测到的位置和取向来确定图形表示（41，47，51，57）中的插入辅助图形对象（43）的位置和取向；
通过显示装置（29）在该图形表示（41，47，51，57）中以所确定的取向在所确定的位置处显示该插入辅助图形对象（43），
其中，该插入辅助图形对象（43）的形状适合于使观看者更容易地将该施加器（3）插入该施加器引导件（5）中。
2.根据权利要求1所述的程序，其中，该插入辅助图形对象（43）包括再现该施加器（3）的形状的图形对象（49）。
3.根据权利要求2所述的程序，还包括：从数据存储器中获得表示该施加器（3）的形状的形式数据；以及
使用该形式数据来呈现该插入辅助图形对象（43）。
4.根据权利要求1至3之一所述的程序，
其中，该插入辅助图形对象（43）包括至少一个引导线（45）。
5.根据权利要求1至4之一所述的程序，其中，该插入辅助图形对象（43）的位置和取向与该施加器引导件（5）的感测到的位置和取向对齐。
6.根据权利要求1至5之一所述的程序，
其中，该施加器引导件（5）包括空腔（19），该施加器（3）要被插入该空腔中，以及
其中，确定该图形表示（41，47，51，57）中的该插入辅助图形对象（43）位置和取向，使得该插入辅助图形对象（43）作为该空腔（19）的延伸部出现。
7.根据权利要求1至6之一所述的程序，其中，确定该插入辅助图形对象（43）的位置和取向，使得该位置和取向表示要通过移动该施加器（3）以便能够将该施加器（3）插入到该施加器引导件（5）中而实现的该施加器（3）的目标位置和目标取向。
8.根据权利要求1至7之一所述的程序，还包括：
通过该导航系统（25）感测该施加器（3）的位置和取向；
基于该施加器（3）的感测到的位置和/或取向、和该施加器引导件（5）的感测到的位置和/或取向，确定辅助变量（53），特别是该施加器（3）与该施加器引导件（5）之间的距离；以及
将该辅助变量（53）呈现为该插入辅助图形对象（43）的一部分。
9.根据权利要求1至8之一所述的程序，还包括：
感测该显示装置（29）的位置和取向；
其中，基于该显示装置（29）的感测到的位置和取向还确定该图形表示（41，47，51，57）中的该插入辅助图形对象（43）的位置和取向。
10.根据权利要求1至9之一所述的程序，
其中，该插入辅助图形对象（43）被呈现为增强现实的对象、虚拟现实的对象、和/或被呈现在图像（59）中。
11.一种近距离放射治疗程序，包括：
根据权利要求1至10之一所述的程序，
其中，在感测该施加器引导件（5）的位置和取向之前，将该施加器引导件（5）插入到对象（31）中，特别地插入到人体或动物体中，并且
其中，在感测该施加器引导件（5）的位置和取向期间，感测被插入到该对象（31）中的该施加器引导件（5）位置和取向。
12.根据权利要求11所述的近距离放射治疗程序，还包括：
通过使用呈现的该插入辅助图形对象（43）来将该施加器（3）插入到该施加器引导件（5）中；和/或
在被插入到该施加器引导件（5）中的该施加器（3）内生成x辐射。
13.一种近距离放射治疗系统（23），包括：
施加器（3）；
施加器引导件（5）；
导航系统（25）；
数据处理装置（27）；以及
显示装置（29），
其中，该近距离放射治疗系统（23）被配置成使得该近距离放射治疗系统允许执行根据权利要求1至12之一所述的程序。
技术总结