用于规划辐射处置治疗的系统技术方案

提供了一种用于规划辐射处置治疗的系统。在辐射递送期间，光学传感器设备被植入到患者内的风险区域内或非常接近患者内的风险区域的地方。在辐射递送期间，所述传感器设备以光学方式监测所述风险区域的取向以及由所述风险区域接收的辐射剂量。该信息可以被使用以在正在实施正在进行的辐射递送计划的同时适当地实时修改所述计划。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于规划辐射处置治疗的系统
本申请总体上涉及一种用于辐射处置治疗的方法和系统，并且涉及医学成像领域。辐射处置治疗是这样一个过程，受过训练的医学专业人员通过辐射处置治疗对患者规划并执行电离辐射的递送。该治疗非常普遍地用于通过电离病变组织从而破坏病变组织来处置诸如癌症的疾病。在这个背景下，辐射源通常被设置在人体的外部以采用可控的方式将电离辐射引导至人体中。因此，辐射对目标病变组织和辐射的路径内的健康组织两者进行电离。因此，辐射治疗的中心目标是控制辐射递送以将对患者体内的目标病变区域的辐射暴露最大化而将对患者体内的风险健康区域的辐射暴露最小化。
技术介绍
辐射治疗通常以患者身体的诊断三维成像扫描开始，以例如计算机断层摄影(CT)扫描开始。受过训练的医学专业人员使用诊断CT成像数据以指定辐射治疗递送计划的若干特性。例如，使用诊断CT成像数据，医学专业人员能够识别患者体内的具体目标和风险区域。专业人员还能够指定要被递送到目标区域的最小辐射剂量(即，足以破坏病变组织)以及要被递送到各个风险区域的最大辐射剂量(即，以限制对健康组织的损害)。在设计在患者体内产生指定的辐射剂量分布的一组外部辐射源射束递送角度和形状时，可以使用辐射处置规划软件来将这些要求和其他信息考虑在内。 在时间上尽可能地接近随后辐射处置递送来执行诊断CT扫描。然而，即使使用软件通常也需要至少几分钟来生成所建议的辐射递送计划。之后，利用软件计算的辐射处置计划在该计划被发布用于对患者递送之前必须通过质量保证测试。出于诸如患者和医生日程安排问题的这些和其他原因，在临床实践中在诊断CT扫描与辐射处置递送之间通常经过多日。 一旦辐射处置计划被认可，则辐射被递送到患者。患者被放置在辐射治疗递送系统内的这样一个位置中，该位置尽可能接近地与先前诊断CT成像扫描期间的患者位置相匹配。然而，患者内部器官的位置和取向不能类似容易地被匹配在与辐射处置治疗相关的小裕量内。通常，第二诊断CT成像扫描刚好在递送辐射之前被执行。第二诊断扫描的结果可以被用来在辐射递送之前重新定位患者，或被用作从开始重启辐射处置规划过程的基础。 在实际辐射处置递送期间跟踪患者体内的目标区域和风险区域的形状和位置已经在临床实践中被以传统方式完成，如果有的话，大多基于附接到患者身体的外部跟踪器。这样的外部跟踪只允许得出关于患者体内的目标区域和风险区域的形状和位置的间接结论。 然而，已经提出了使用与光纤形状感测和定位(FOSSL)跟踪技术相组合的辐射剂量计来测量在辐射处置递送期间施加到目标区域的辐射剂量。参见于2011年11月7日提交的、专利技术人为 M.Grass、R.Manzke 和 R.Chan、名称为 “Flexible X-Ray Detector withOptical Shape Sensing”的美国临时专利申请N0.61/556315 (下文的“Grass等人”)。本申请在此通过引用将Grass等人的关于组合式辐射剂量计与光纤跟踪传感器设备和方法的其公开内容并入本文。 辐射剂量计是测量存在于该辐射剂量计所处区域中的电离辐射的量或者指示这样的辐射的一些其他相关量的设备。辐射剂量计在尺寸上能够被制造为很小，例如直径几毫米，但仍提供高度的测量准确度。 与之对比，FOSSL技术跟踪光缆的取向。如本文具体定义的光缆的“取向”对应于识别光缆相对于指定参考点的形状和位置。这例如经由沿着光纤的长度放置以测量光纤的偏转和弯曲的多个传感器来完成。该FOSSL跟踪技术总体上例如被描述在以下三个专利申请中: 于2011年I月14日提交的并指定美国的、专利技术人为R.Chan、G.Shechter,A.Ε.Desjardins、G.‘T Hoof 和 C.S.Hall、名称为 “Apparatus, System and Method forImaging and Treatment Using Optical Posit1n Sensing，，的 W02011/098926,其要求于2010年2月9日提交的美国临时专利申请N0.61/302571的优先权； 于2011年3月29日提交的并指定美国的、专利技术人为J.Wang、R.Chan、G.‘T Hoof、A.E.Desjardins 和 C.S.Hall、名称为 “Mot1n Compensat1n and Patient Feedback inMedical Imaging Systems”的TO2011/138691，其要求于2010年5月7日提交的美国临时专利申请N0.61/332212的优先权；以及 于2011 年8 月 3 日提交的、专利技术人为 R.Manzke、G.‘T Hoof、R.Chan 和A.E.Desjardins、名称为 “Dynamic Constraining with Optical Shape Sensing，，的美国临时专利申请N0.61/514585。 本申请通过引用将这三个在先申请的FOSSL跟踪技术和方法的其各自公开内容并入本文。 如已经陈述的，Grass等人提出了使用与光纤跟踪踪技术相组合的辐射剂量计来测量在辐射处置递送期间施加到目标区域的辐射剂量。Grass等人的传感器设备被放置在目标区域内或非常接近目标区域的地方，并且测量在辐射递送期间随时间的被施加到目标区域的辐射剂量和目标区域的取向两者。以这种方式，辐射治疗处置能够被施加到目标区域并且在辐射递送期间动态地被调整以将目标区域的移动或形状变化考虑在内。
技术实现思路
本公开涉及Grass等人的传感器设备及相关方法的另外的使用，并且还涉及使用该技术的具体范例。在第一方面中，与光纤跟踪踪技术相组合的辐射剂量计在辐射处置递送期间被用来监测风险区域(不仅目标区域)。 在第二方面中，与光纤跟踪踪技术相组合的辐射剂量计被用来利用辐射治疗来处置前列腺癌症。在这个背景下，危险区域包括设置在前列腺组织附近的直肠壁部分。因此，直肠球囊(balloon)可以被用来在辐射递送期间稳定直肠的形状和位置，以及监测正被递送到直肠壁的辐射的取向和量。对辐射递送计划的改变(其潜在地包括辐射递送的完全停止和/或对计划的修改)可以基于所监测的信息在辐射递送期间实时地被实施。 使用本专利技术，辐射处置治疗的结果将通过在辐射递送期间考虑患者内的风险区域的形态学变化而得以改进。风险区域更有效地被保护并且目标区域更可靠地接收其规定的辐射剂量。对在风险区域处的辐射剂量的在线监测提高了患者安全性。其还实现了高级处置方案，例如，在辐射递送期间基于取向跟踪器信号重新聚焦或以其他方式调整辐射射束。例如，在前列腺处置中的一个主要风险结构为直肠壁。 该方法包括将光学传感器设备植入到患者中，即植入到患者内的至少一个风险区域内或非常接近患者内的至少一个风险区域的地方。光学传感器设备具有取向纤芯和辐射纤芯，其中，取向纤芯被配置为测量光学传感器设备相对于参考点的取向，福射纤芯被配置为测量由光学传感器设备接收的辐射剂量。两种纤芯都在辐射递送期间被以光学方式询问以生成关于光学传感器设备的取向信息和辐射剂量信息。在辐射递送期间，该信息被用来估计所述光学传感器设备的取向以及由所述光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种规划辐射递送系统(400)的操作的方法(700)，其中，所述辐射递送系统包括可移动辐射源(431)，所述可移动辐射源(431)用于将辐射引导并提供到患者(433)内的指定目标区域(432)，所述的规划方法包括：将光学传感器设备(102)植入(761)到所述患者中，即植入到所述患者内的至少一个风险区域内或非常接近所述患者内的至少一个风险区域的地方，所述光学传感器设备包括至少一个取向纤芯和至少一个辐射纤芯，其中，所述至少一个取向纤芯被配置为测量所述光学传感器设备相对于参考点的取向，所述至少一个辐射纤芯被配置为测量由所述光学传感器设备接收的辐射的剂量；在对所述患者进行辐射递送期间以光学方式询问(764)所述至少一个取向纤芯以生成关于所述光学传感器设备的取向信息(765)，并在所述辐射递送期间使用所述取向信息来估计(768)所述光学传感器设备的取向；在所述辐射递送期间以光学方式询问(764)所述至少一个辐射纤芯以生成关于所述光学传感器设备的辐射剂量信息(767)，并在所述辐射递送期间使用所述辐射剂量信息来估计(770)由所述光学传感器设备接收的辐射剂量；并且在所述辐射递送期间监测所估计的取向和所估计的辐射剂量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.26 US 61/615,3751.一种规划辐射递送系统(400)的操作的方法(700)，其中，所述辐射递送系统包括可移动辐射源(431)，所述可移动辐射源(431)用于将辐射引导并提供到患者(433)内的指定目标区域(432)，所述的规划方法包括: 将光学传感器设备(102)植入(761)到所述患者中，即植入到所述患者内的至少一个风险区域内或非常接近所述患者内的至少一个风险区域的地方，所述光学传感器设备包括至少一个取向纤芯和至少一个辐射纤芯，其中，所述至少一个取向纤芯被配置为测量所述光学传感器设备相对于参考点的取向，所述至少一个辐射纤芯被配置为测量由所述光学传感器设备接收的辐射的剂量； 在对所述患者进行辐射递送期间以光学方式询问(764)所述至少一个取向纤芯以生成关于所述光学传感器设备的取向信息(765)，并在所述辐射递送期间使用所述取向信息来估计(768)所述光学传感器设备的取向； 在所述辐射递送期间以光学方式询问(764)所述至少一个辐射纤芯以生成关于所述光学传感器设备的辐射剂量信息(767)，并在所述辐射递送期间使用所述辐射剂量信息来估计(770)由所述光学传感器设备接收的辐射剂量；并且 在所述辐射递送期间监测所估计的取向和所估计的辐射剂量。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学询问步骤是使用光学傅里叶频域反射计(200)执行的。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学传感器设备(102)包括支撑所述至少一个取向纤芯和所述至少一个辐射纤芯的基底(106)。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述基底(106)包括球囊￠06)。5.如权利要求3所述的方法，其中，所述光学传感器设备(102)包括能配置体积。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个取向纤芯包括布拉格光栅阵列和瑞利散射结构中的至少一个。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述辐射纤芯(300)包括至少一个包层(322)，所述至少一个包层(322)用于将射入辐射转换成可见光。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学传感器设备(102)包括具有相对于所述设备的长度比较小的横截面的官腔内柔性体，并且所述取向纤芯被配置为收集关于官腔内结构的取向的信息。9.如权利要求1所述的方法，还包括基于对所估计的取向和所估计的辐射剂量的所述监测来修改初始福射递送计划以形成更新的福射递送计划。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述患者(433)正被处置前列腺癌，所述至少一个风险区域包括直肠组织，并且所述光学传感器设备包括在所述辐射递送期间被植入到所述患者的直肠内的直肠球囊。11.一种辐射递送规划系统，用于生成要由辐射递送系统实施的辐射递送计划，所述辐射递送系统包括可移动辐射源(431)，所述可移动辐射源用于将辐射引导并提供到患者(433)内的指定目标区域(432)，所述规划系统包括: 光学传感器设备(102)，其用于被植入到所述患者内的至少一个风险区域内或非常接近所述患者内的至少一个风险区域的地方，并且包括至少一个取向纤芯和至少一个辐射纤芯，其中，所述至少一个取向纤芯被配置为测量所述光学传感器设备相对于参考点的取向，所述至少一个辐射纤芯被配置为测量由所述光学传感器设备接收的辐射的剂量； 光学询问控制台(101)，其用于在对所述患者进行辐射递送期间以光学方式询问(764)所述至少一个取向纤芯以生成关于...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·舒尔茨，M·格拉斯，J·萨巴奇恩斯基，T·维克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL