追踪体内结构的外部标记物制造技术

本发明专利技术公开了在放射治疗室中追踪患者的体内结构的位置的系统和方法，该系统包括：基准标记物，其具有唯一的中心点；偏移结构，其可拆卸地与基准标记物连接，所述偏移结构具有相对于中心点的唯一三维偏移坐标；安装件，其用于将偏移结构可拆卸地安装到患者上；成像单元，其测量偏移结构相对于患者的目标体内结构的位置信息；以及检测单元，其检测偏移结构的位置信息以及计算目标体内结构与中心点之间的偏移距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年9月19日递交的美国临时专利申请No.61/879,873的优先权，该申请的全部内容通过引用方式并入本文。
本专利技术的总构思涉及利用外部标记物追踪患者的体内结构的位置的系统和方法。
技术介绍
在诸如质子疗法(PT)等一些医疗应用中，期望追踪人体中目标区域的位置。对于人体解剖结构的例如因呼吸或心跳而移动的区域而言，在计算运动对治疗计划产生的影响时，重要的是将这些运动考虑在内。PT是一种癌症治疗技术，其使用高能质子来穿透患者身体，并且将能量沉积到诸如癌性肿瘤等治疗区中。可以在通称为回旋加速器和/或同步加速器的粒子加速器中产生带电质子，并且利用一系列磁体将带电质子以束线的形式引导到患者，一系列磁体引导并定形粒子束线，使得粒子在选定位置穿透患者身体并且沉积到治疗区的部位上。粒子疗法利用了带电粒子的布拉格峰性质，使得大部分能量沉积在沿着束线的行程的最后几毫米内，即沉积在通称为等中心点的点处，这与常规的调强放射治疗(即，光子)不同，在该调强放射治疗中，大部分能量沉积在行程的前几毫米内，并且辐射会超过目标区域，从而不期望地损伤健康组织。为了追踪解剖结构的目标区域，过去使用基准标记物。基于基准的追踪由于多种原因对于患者而言难以实现。例如，通过使用骨植入基准标记物容易实现高精度，但是基准标记物植入患者体中通常痛苦且难以进行。已经使用了诸如皮肤附着标记物等微创技术，但是这样系统通常不太精确，尤其当目标区移动时，例如在患者呼吸或心跳期间。在使用选通来处置解剖结构运动的一些方法中，通过建立内部植入的基准标记物与被实时追踪的外部放置的标记物之间的关系，可以实现动态追踪。多种剂量的辐射经常被用于追踪待治疗目标区域的位置。通过成像制导进行目标定位对于放射治疗的精确输送至关重要。核验成像、定位和目标系统与真正的辐射等中心点对准是有挑战性的。因此，需要微创的、更精确的、耗时少的以及更有效的追踪体内结构的系统和方法。附图说明下面的示例性实施例表示设计成用以实施本专利技术总构思的目标的示例性技术和结构，但是本专利技术总构思不限于这些示例性实施例。在附图和图示中，为清晰起见，线、实体和区域的尺寸和相对尺寸、形状、数量和质量可能被夸大。参考附图，通过阅读示例性实施例的以下详细描述，将会更容易理解和领会各种各样的其他实施例，在附图中：图1示出了根据本专利技术总构思的示例性实施例构造的外部基准标记物；图2示出了根据本专利技术总构思的示例性实施例的等中心点设置阶段的质子疗法治疗室；图3A和图3B示出了根据本专利技术总构思的示例性实施例的患者设置阶段和操作阶段的质子疗法治疗室；以及图4示出了根据本专利技术总构思的示例性实施例构造的质子疗法治疗室。具体实施方式现在参考本专利技术总构思的示例性实施例，在附图和说明书中对这些实施例的实例进行了说明。为了通过参考附图来解释本专利技术的总构思，本文描述了示例性实施例。本专利技术总构思的各个示例性实施例提供了追踪患者的体内结构的位置的系统和方法。这些系统和方法可以有助于提供精确的肿瘤定位，并且可以用于通过极小的x射线侵入将辐射束输送到目标肿瘤。本专利技术总构思的实施例提供了多种肿瘤定位技术，这些肿瘤定位技术能够精确地确定肿瘤的位置，从而帮助确保有效剂量的辐射被输送到肿瘤，同时不对健康的、非癌性组织造成损伤。诸如单一立体x射线成像、千伏电压和兆伏电压CT成像、可植入基准标记物和应答器、超声成像、MRI等板上成像技术可有助于通过采集肿瘤位置信息而使得辐射束具体瞄准肿瘤区域来提高质子或其他放射疗法的疗效。还可以使用各种质子束成形技术来帮助将辐射精确地引导到待治疗的肿瘤，同时减少辐射照射周围组织。在一些实施例中，可以使用锥形束CT(CBCT)成像系统来输送三维(3d)图像，以允许三维参考图像与三维当前图像之间的配准，从而提高患者定位的精度。CBCT还能够移动到特定位置且拍摄平板数字x射线图像来用于确认图像。可以集成诊断成像模式，以初始地支持学术研究先进质子疗法。使用x射线管源和平x射线板的数字x射线通常用于对患者成像。这些系统快速成像且对于每个图像只给予患者相对低的辐射剂量。然而，用于配准(患者图像与规划图像的对准)的基准图像是来自规划CT的3D图像，因此当试图将2D图像与3D基准进行配准时会有保真度损失。可以取两个正交的x射线在两个不同视图中配准。成斜角的两个x射线能够用于产生用于配准的单个立体图像。通过正交x射线的成像给予患者大概为质子疗法剂量的0.2％的额外剂量的辐射。CBCT能够用于生成与用于规划的诊断CT相比具有较低软组织对比度的3D图像。来自CBCT的图像可以用于配准的目的。通过CBCT的成像给予患者额外剂量的辐射。对于典型的双场治疗而言，CBCT输送大概为质子疗法剂量的0.7％的x射线剂量，或者与一对平面x射线相关联的剂量的大约三倍的x射线剂量。诊断CT能够用于复现规划CT图像的保真度。通过DXCT的成像具有对患者剂量较高的缺点。在与平面x射线相关联的剂量的大约12倍时，在治疗期间，患者将接受到额外x射线剂量中质子疗法剂量的大约3％，该接受到的剂量是一个足够大而保障包含在治疗规划内的值。在一些实施例中，每次治疗用DXCT对患者成像的替代方案是使用更保守的成像方法来用于日用，并且不经常在DXCT上对患者成像，按用于重新规划治疗的间隔来设定定时。该方法通过如下方式来实现：通过在台架上包括两个成像器或者通过将DXCT添加到治疗室中作为配件，利用患者定位子系统来将患者呈现给DXCT。轨道上CT能够与不移动的长椅一起使用。另一选项是在另一位置进行不频繁的DXCT成像。然而，如果CT与PET扫描相结合地完成来对输送的辐射的位置进行成像(参见Section0below0below)，则可能希望在患者静止于PPS上的同时进行成像。磁共振成像将磁场发送到患者体内以重构内部结构。MRI允许在设置期间追踪患者，而无需辐射照射。另外，其能够与PET相结合使用来进行无剂量范围核验。能够实现这样的视觉系统：其利用照相机经由来自照相机的像素坐标来定位患者。如果配准的像素变化，则能够判定患者已经移动。该外部结构能够与内部x射线图像叠放以执行患者运动追踪。红外追踪(IR)能够用于追踪患者的外部结构或外部基准。随<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在放射治疗室中追踪患者的体内结构的位置的系统，所述系统包括：基准标记物，其具有唯一的中心点；偏移结构，其可拆卸地与所述基准标记物连接，所述偏移结构具有相对于所述中心点的唯一三维偏移坐标；安装件，其用于将所述偏移结构可拆卸地安装到所述患者上；成像单元，其测量所述偏移结构相对于所述患者的目标体内结构的位置信息；以及检测单元，其检测所述偏移结构的位置信息且计算所述目标体内结构与所述中心点之间的偏移距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.19 US 61/879,8731.一种在放射治疗室中追踪患者的体内结构的位置的系统，所
述系统包括：
基准标记物，其具有唯一的中心点；
偏移结构，其可拆卸地与所述基准标记物连接，所述偏移结构
具有相对于所述中心点的唯一三维偏移坐标；
安装件，其用于将所述偏移结构可拆卸地安装到所述患者上；
成像单元，其测量所述偏移结构相对于所述患者的目标体内结
构的位置信息；以及
检测单元，其检测所述偏移结构的位置信息且计算所述目标体
内结构与所述中心点之间的偏移距离。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述放射治疗室是质子
疗法治疗室，并且所述检测单元安装到所述质子疗法治疗室的质子束
喷嘴上，使得所述检测单元检测所述质子束喷嘴与所述患者之间的气
隙。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括检测所述检测单元相对
于所述偏移结构的位置信息的照相机单元。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测单元是红外检
测器、超声检测器、照相机单元和微波检测器中的一者。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括用于获取所述患者运动
期间的选通模式以及将所述选通模式与所述偏移结构的对应运动进
行比较的装置。
6.一种在放射治疗室追踪患者的体内结构的位置的方法，包括：
提供具有唯一中心点的基准标记物；
将偏移结构安装到所述基准标记物上，所述偏移结构具有相对
于...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·胡贝尔，尼克·斯克勒德，
申请(专利权)人：普罗诺瓦解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US