PROJECTS

Patient Alignment:

• Ceiling-mounted, industrial six axis robot carrying a radio-transparent carbon fiber table top.
• Mass-induced flex of the couch is automatically compensated by a feedback loop based on video tracking.

Imaging Ring:

• High-strength aluminum ring construction which is able to slide in the longitudinal direction of the couch.
• Attached on the ring, two independently rotatable carbon fiber arms carry:
  • a two-dimensionally collimated x-ray monoblock system
  • an amorphous silicon detector
• Enable to track all clinically relevant anatomical sites of the patient in terms of large field of view planar imaging as well as cone-beam computed tomography (CBCT).
• Independently rotatable source and detector arms allow for accomplishing focused CBCT acquisition
• Collimation unit for the monoblock x-ray source is equipped with a rotating wheel featuring various filter material insets to support dual-energy imaging.

Links:

• ORF: Erster Positionierungsroboter für MedAustron
• Patient Alignment Imaging Ring (radART)

• Proof of Concept: PAIR – Patient Alignment Imaging Ring
• The Patient Alignment Imaging Ring System
• ÖGRO Robotic Positioning and Imaging
• Patent: Patient Positioning and Imaging System
• Feasibility Report: Patient Positioning and Image Guidance Concepts for MedAustron

• Patient record and verify system
• Treatment control system
• Treatment plan to machine conversion module
• Central picture archiving and communication system
  • open-radART DB and RT gateway
• Oncology information system complex
  • Central scheduling system
  • Diagnostic imaging review
  • Verification imaging review
  • Treatment record viewer
  • Dose review
  • Structure review/editing
  • Activity recording for billing
  • Document manager
• Patient alignment system together
• Imaging/delivery collision protection system

Accompanying and future research

• Optical Surface Scanning
• Patient positioning
• Measurement of swelling
• Collision avoidance
• Intra-fraction motion detection
• Flat panel imaging potential in hadron therapy
• Collimator-based cone-beam computed tomography
• Texture-model-based real-time 2D/3D image registration
• Robot-assisted image guided radiotherapy
• Adaptive radiotherapy
• 4D Applications

• Multiple (1-n) planar 2D X-ray images supported
• Automatic registration using several cost functions, including normalized mutual information (NMI), normalized correlation (NCC), mean reciprocal square differences (MRSD), mean squared difference (MS), and gradient difference (GD)
• Interactive initialization
• Programmable pre-processing and post-processing
• Regular and irregular regions of interest (masks)
• Automatic generated mask images based on pre-interventional data (structuresets)
• Supports several optimizers
• Manual user interaction (3D rigid position manipulation)
• Sparse and fast pre-initialization based on cross correlation
• Undo/Redo support

• Röntgenbildbasierte 2D/3D Bildregistrierung am LINAC: Entwicklungen, Validierung, Anmerkungen und Visionen
• Validation of auto-masked 2D/3D image registration in true pelvis
• TH-C-BRA-10: An Open-Source 2D/3D-Image-Registration Algorithm
• Auto-masked 2D/3D image registration and its validation with clinical cone-beam computed tomography
• Plastimatch 1.6 -- current capabilities and future directions
• Influence of imaging source and panel position uncertainties on the accuracy of 2D∕3D image registration of cranial images
• Cone-beam CT vs. automatisierte planare Bildgebung und -registrierung zur interfraktionellen Patientenpositionierung
• GPU-beschleunigte Mehrweg-2D/3D-Registrierung und Automaskierung zur interfraktionellen Patientenpositionierung: erste klinische Ergebnisse am Beispiel des Beckens
• IGRT 2011 - 2D/3D registration in clinical practice
• Clinical implementation of GPU-accelerated n-way 2D/3D image registration for inter-fractional patient positioning in radiotherapy
• Automatic mask generation:
  • Clinical implementation of an automatic mask generation framework for use in radiotherapy patient positioning with 2D/3D image registration to achieve hybrid inter- and infrafractional patient position monitoring and multi-component adaptive beam delivery based on bony anatomy
  • Automatic mask generation for 2D/3D image registration with clinical images of the pelvis

open radART stellt ein Instrument für professionelle Anwendungen im Bereich Bildgebung, Bildkommunikation und Bildarchivierung in der Radiotherapie dar. open radART ist ein Software-System zur Abbildung und Durchführung von Prozessen in einer Klinik für Strahlentherapie. Das geschieht durch folgende Funktionsgruppen:

• Übernahme, Erfassung, Verarbeitung und Speicherung von patientenbezogenen Daten.
• Übernahme, Speicherung und Darstellung von Bildmaterial und volumsbezogenen Daten aus bildgebenden medizinischen Modalitäten (CT, MR, PET, US) unter eindeutiger Zuordnung der Bilddaten zu bestimmten Patientendaten.
• Übernahme, Speicherung und Darstellung von Bildmaterial aus bildgebenden Teilen von Linearbeschleunigern (EPID, KV-Panel) unter eindeutiger Zuordnung der Bilddaten zu bestimmten Patientendaten.
• Definition, Kennzeichnung, Verarbeitung und Darstellung von klinisch relevanten Strukturen im 2D und im 3D Raum anhand der Darstellung von patientenbezogenem Bildmaterial
• Erzeugung, Import, Veränderung, Verknüpfung, Export und Speicherung von geometrischen Bestrahlungsdaten (Bestrahlungspläne, welche Bestrahlungsfelder enthalten) unter eindeutiger Zuordnung der Pläne zu bestimmten Patientendaten
• Übernahme von planungsrelevanten und Maschinen-bezogenenen Daten von Linearbeschleunigern.
• Anpassung der Darstellung von Bildmaterial und Volumsdatensätzen an die Bestrahlungsparameter von ausgewählten Bestrahlungsplänen (Beams-Eye-View) unter Berücksichtigung maschinenbezogener Daten.
• Übermittlung von Bestrahlungsdaten (Bestrahlungsplänen) an externe Planungssysteme zur Berechnung von Dosisverteilungen unter der Annahme der Abstrahlung der geplanten Felder.
• Übernahme und Darstellung von Dosisverteilungen aus externen Bestrahlungsplanungssystemen, die von diesen zu bestimmten Bestrahlungsplänen und ihren Feldern berechnet wurden.
• Verknüpfung von Dosisverteilungen mit patientenbezogenen Volumina und Strukturen und Berechnung von klinisch relevanten Kennzahlen und Diagrammen aus diesen Daten (DVH und Kennzahlen …)
• Übermittlung von Bestrahlungsdaten (Bestrahlungspläne) an Bestrahlungsgeräte (Linearbeschleuniger) unter Berücksichtigung maschinenbezogender Daten.
• Steuerung des Ablaufs der Bestrahlung von Patienten and Elekta-Beschleunigern nach den Vorgaben ausgewählter Pläne unter Nutzung der Funktionen der von Elekta erzeugten und zertifizierten Steuerungssoftware (FX-Schnittstelle) für Elekta Linearbeschleuniger
• Funktionen zum Vergleich von planungsorientiertem Bildmaterial (Planungs-CT) mit Bildmaterial, das in der Behandlungssituation erzeugt wird (EPID, KV-Panel am Beschleuniger zur Verifikation oder im Rahmen der bildgeführten Bestrahlung IGRT).

• Replaces grayvalues of DICOM volumetric datasets with a flexible process
• Generates new DICOM datasets (new UUIDs)
• Supports structuresets for replacement (e.g. replace all values inside a structureset)
• Supports structureset combinations and operations (AND, inversion)
• Supports parsed replacement rules (>, <, =, >=, ⇐, &&, ||, static values and valiables)
• Supports rescaling (spacing, size) with different interpolation methods and plane orientations
• Supports cropping (origin, size)

Typical use cases:

• Bolus creation (e.g. at breast cancer)
• Contrast agent removal (e.g. in the bladder)
• Artifact removal (e.g. metal artifacts of implants)
• Masking of unwanted parts outside of the body (e.g. replace all voxels outside of the body outline to remove the table and reconstruction artifacts)
• Volume resolution corrections, cropping and plane reorientation

Goal: Provide a lightweight, efficient and unified layer for message passing base on TCP/IP.

Main functionalities divided into the following categories:

• Interface initialization, connection establishment, connection monitoring
  • Synchronous and asynchronous interface to connect to a peer
• Bi-directional data transfer
• Asynchronous guaranteed data transfer (includes handshaking on transport layer - TCP)
• Content to be transmitted: strings (UTF-8), binary data, Qt-objects (serialized form)
• „guaranteed data transfer“ means that the software components do not have to care about data fragmentation or comparable phenomenons (e.g. marshaling); if a client uses DIPC and provides data to it for transfer to another node, it is guaranteed that the whole data package is transferred to the desired node
• Memory limits for send buffer and message size of incoming and outgoing messages
• Consistent error handling
  • Unified error messages independent of the underlying socket implementation
• Event based message handling
• Static and dynamic C++ libraries
• Dynamic C library
• Several example applications
  • Native (C++) applications which link against dynamic and static DIPC library.
  • foreign (Delphi) application which links against the dynamic DIPC library (pure C)

• User Feedback Reports (tracking of bugs, feature requests, problems of all kind)
• Release List management for release documentation, quality management, risk management
• Information exchange and documentation of meetings
• Change management and documentation
• Development documentation (requirements, specification, implementation)
• Quality management, quality goals
• Risk management
• Document management
• Documentation of meetings
• user and access right management
• Tracks changes, notifications, version management

Requirements of ORA-CP [DE]:

• Wiki Funktionalität
• Getrennte Berechtigungsvergabe pro Benutzer und Gruppe
• URF, Release List repräsentieren und ablösen
• Ein integriertes System (keine separaten Bug- oder Issuetracker)
• Kostenfrei (idealerweise Open-Source)
• Kalender
• Ganttdiagramme / Projektmanagement
• Dokumentenverwaltung / Medienverwaltung
• Einbringung von Lasten-, Pflichtenheft
• Abbildung Risikomanagement
• Genaue Abbildung von vorher/nachher Zuständen (Risks) muss erfolgen
• Bisherige Einträge sollten importiert werden können (manuelle Eingabe)
• Support von Pflichtfeldern
• Ein Sortieren nach Keywords wird gefordert
• “assigned to” Funktionalität
• Berufsgruppenspezifisches RM (durch assigned to)
• Nachverfolgbarkeit von Änderungen (Traceability).
• Umfangreiche Suchfunktion
• Sortierung nach relevanten Feldern soll möglich sein (z.B. assigned to, Datum, Status).
• Bereits laufende Projekte müssen bearbeitet werden, selbst wenn Software noch nicht funktioniert.
• Integrierte Hilfefunktion bzw. Nachschlagewerk
• Projektmanagement soll möglich sein
• Hinzufügen von Anhängen jeglicher Art (z.B. Bilder, Dokumente, Testberichte)
• Möglichst wenige „Klicks“. Dinge die man häufig braucht so einfach wie möglich erreichbar (Usability)
• Extraktion von objektiven Kriterien soll möglich sein (z.B. Mittlere Bearbeitungszeit UFRs).
• Dokumentation verbessern durch optimale Unterstützung: viele UFRs erfolgen mündlich, Reactions erfolgen mündlich (da meist sehr einfach zu behandeln). Auch temporäre Maßnahmen etc. sind zu dokumentieren!

Anforderungen aus dem QM-Prozess / Dokumentenlenkung / Dokumentationspflichten:

• Die Lenkung von Maßnahmen muss in den Prozessanweisungen explizit verankert werden.
• Dokumente sind bezüglich ihrer Angemessenheit vor ihrer Herausgabe zu bewerten und zu genehmigen
• Sicherstellen dass Änderungen und der aktuelle Überarbeitungsstatus gekennzeichnet werden
• Sicherstellen das gültige Fassungen der zutreffenden Dokumente an den jeweiligen Einsatzorten verfügbar sind
• Sicherstellen dass Dokumente lesbar und leicht erkennbar bleiben.
• Sicherstellen dass externe Dokumente gekennzeichnet werden und deren Verteilung gelenkt wird
• Die unbeabsichtigte Verwendung veralteter Dokumente zu verhindern und diese in geeigneter Weise zu kennzeichnen.
• Alle Aufzeichnungen müssen leicht lesbar, erkennbar und wiederauffindbar sein.
• Dokumente welche in der QM-Handbuch Dokumentenmatrix aufscheinen sind 7 Jahre aufzubewahren.
• Dokumente sind durch verantwortliche Personen freizugeben und zu bewerten.
• Qualitätsrelevante Dokumentation ist mindestens für einen Zeitraum von 5 Jahren aufzubewahren.
• Dokumente sind auffindbar, nicht doppelt vorhanden und in einer Datensicherung zu erfassen.
• Alte Versionen von Dokumenten sind einzuziehen und bis auf eine archivierte Version zu vernichten.

• User Feedback Reports
• Release List management for release documentation, quality management, risk management
• Information exchange and documentation of meetings
• Change management and documentation
• Development documentation (requirements, specification, implementation)
• Quality management
• Risk management
• Document management

• Track your Run (Route recording)
• Manual entry or upload GPS track data.
• Show the routes on a map.
• Publish the running tracks into the track database (with description).
• Adding pulse data
• Add pulse data to a run (manually or using a heart rate meter with PC interface).
• Show pulse data through statistics.
• Comparison of old records with new.
• Observe Own pulse trends.
• Statistics
• Pulse trends, route profiles, training times, calorie consumption, …
• Calculators
• BMI, training time ,calorie consumption per run or entire consumption , optimal trainings pulse, …
• Training calendar
• Planning of training programs.
• Chronological summary of all completed runs.
• Normal calendar functions for entering various data.
• Preparation of training programs: Preparation of predefined training programs. Create your own training programs. Variable planning in the own training calendar.
• Personal diary: Each run is automatically documented in the diary (inclusive the key data of the run).
• Finding a suitable running partner
• Track database: Finding suitable running tracks. Add comments to running tracks.