Die Technologie des Cyberknife-Systems

Die Cyberknife-Technologie kombiniert drei innovative Entwicklungen im Bereich der Medizin, die eine hoch-präzise und flexible Bestrahlung ermöglichen:

  • Präzessionsrobotik
  • kompakter Linearbeschleuniger
  • Online Bild-Kontrolle mit der Möglichkeit der Atemkompensation

Durch die Abstimmung dieser Systeme auf das Bildortungssystem werden die Strahlen mit höchster Präzision ins Ziel gelenkt.

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Linearbeschleuniger

Das Herzstück des Cyberknife-Systems ist ein besonders kompakter Linearbeschleuniger, der auf einen sechsachsigen Industrieroboter der Firma KUKA montiert ist. Auf diese Weise kann der Behandlungsstrahl flexibel gesteuert und in nahezu jede Körperregion gelenkt werden.

Der Roboter ist auf 10 Prozent seiner Ausgangsgeschwindigkeit gedrosselt und mit verschiedenen Sicherheitssystemen versehen, um dem Patienten nicht "zu nahe zu kommen".

Der Behandlungsstrahl besteht aus hochenergetischen Röntgenstrahlen, welche durch so genannte Kollimatoren gebündelt und präzise auf die zu behandelnde Zielstruktur, zum Beispiel einen Tumor, gelenkt werden. Im Gegensatz zur konventionellen Strahlentherapie werden 100 bis 400 dieser hochenergetischen Strahlenbündel aus unterschiedlichen Richtungen auf ein definiertes Gebiet innerhalb des Körpers abgegeben. Die Fokussierung aller dieser Strahlen im Tumor führt dann zu einer Zerstörung des Tumorgewebes.

Kontinuierlich bildgestützte Positionskontrolle

Das Bildortungssystem besteht aus zwei an der Decke montierten Röntgenröhren und zwei im Boden eingelassenen Bilddetektoren, welche in einem Winkel von 90 Grad aufeinander ausgerichtet sind.

Es können Strukturen, wie den Schädelknochen, die Wirbelsäule oder implantierte Goldmarker, exakt im Raum erkannt werden.

Die Röntgenaufnahmen des Systems werden mit den aus dem Planungs-CT errechneten digitalen Röntgenbildern abgeglichen. Darüber wird die Abweichung zwischen der tatsächlichen und der geplanten Position des Patienten berechnet.

Diese Korrekturwerte werden entweder über die robotergeführte Behandlungsliege oder automatisch vom Behandlungsroboter ausgeglichen.

Atmungskompensation

Bei der Atemkompensation kann die Bewegung des Tumors durch das Zusammenspiel von Präzessionsrobotik und Bildortungssystem ausgeglichen werden.

Dazu werden LEDs auf dem Oberkörper befestigt deren Bewegung während der gesamten Bestrahlung von einer Kamera aufgezeichnet wird. Zusätzlich wird in festen Zeitabständen die Lage des Tumors über das Röntgensystem bestimmt.

Beide Informationen, Tumorposition und Atembewegung, werden zeitlich synchronisiert und es wird ein Modell der Tumorbewegung erstellt. Anhand der kontinuierlich beobachteten externen LED-Bewegung erfolgt eine Vorausberechnung der internen Tumorbewegung, welche von dem Roboter während der Bestrahlung nachgefahren wird, so dass umliegendes gesundes Gewebe bestmöglich geschont wird.