利用生物机械模型估计器官的位置制造技术

提出了例如在治疗递送期间以及(如果必要的话)在成像时测量患者(胸腔区域和腹部区域)的表面的方法100和装置200。与生物机械因素一起，从所测量的患者表面推断所述患者的诸如器官以及任选地为器官中的肿瘤的内部结构的位置。在所述患者呼吸并且因此所述器官和/或所述肿瘤移动的情况下，可以确定所述位置，这在例如辐射治疗期间可以是有利的，这是因为其使得能够在所述肿瘤处于根据辐射治疗计划的正确位置处时，开启所述辐射。在特定实施例中，采用有限元模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及确定患者中的器官的位置的领域，更具体地，本专利技术涉及用于确定因呼吸而能够移动和/或改变形状的器官的方法、装置以及计算机程序。
技术介绍
对患者内的器官的位置的确定可能与各种原因相关，例如，用于使得能够对辐射进行靶向递送，以处置诸如器官内的肿瘤或病灶的病理解剖结构。这可能尤其与因呼吸而能够移动和/或改变形状的器官相关。在参考文献US2009/0175406A1中，描述了一种用于跟踪患者身体内的病理解剖结构的方法和装置。可以使用从皮肤表面反射的光来采集患者身体的皮肤表面的数据模型。所述数据模型能够与根据诸如四维(4D)CT数据的4D诊断成像数据重建和/或内插的皮肤表面相匹配，以确定患者的呼吸运动的时间相位。所识别的时间相位然后可以与诊断成像数据联合使用以识别在患者身体内的病理解剖结构的定位。
技术实现思路
提供一种用于估计指示因呼吸而能够移动和/或改变形状的器官的至少部分的位置和形状的器官坐标的方法将是有利的，所述方法能够更快速、更廉价、更精确地被执行，和/或所述方法对于患者来说更为方便。在第一方面中，本专利技术提供了一种用于估计的方法，所述估计例如为在第二时间点处估计器官坐标，所述器官坐标例如为指示因相关联患者中的呼吸而能够移动和/或改变形状的器官的至少部分的位置和/或形状的坐标，所述方法包括：获得所述相关联患者的生物机械模型，所述生物机械模型基于指示在第一时间点处所述相关联患者的胸腔的仅内部结构的三维数据，或者指示在第二时间点处以下部分的位置和形状的表面坐标以便使得能够估计外部腹部体积：所述相关联患者的胸腔的表面的至少部分，以及所述相关联患者的腹腔的表面的至少部分。通过以下操作获得器官坐标，例如获得在第二时间点处的器官坐标，例如获得对应于第二时间点的器官坐标：将所述表面坐标输入在所述生物机械模型中，并且根据所述生物机械模型输出所述器官坐标，其中，所述生物机械模型将对以下建模为基本上不可压缩的，例如建模为不可压缩的：内部腹部体积的至少部分，例如内部腹部体积的显著部分，例如内部腹部体积中对应于腹部组织的部分，例如内部腹部体积，以及所述患者的胸壁的组织。应当指出，所述方法的步骤可以不必依次执行。然而，在特定实施例中，所述方法的步骤是如所列举的按次序执行的。“器官的至少部分的器官坐标”可以被理解为这样的坐标：所述坐标可以使得能够确定器官相对于患者的表面和/或固定坐标系(例如，实验室坐标系)的位置，和/或所述坐标进一步提供关于器官的形状的信息，例如使得能够确定器官内的结构的位置的信息。因此，所述器官坐标可以被理解为指示器官的至少部分的位置和形状的器官坐标。“器官”可以被理解为本领域周知的器官，其可以例如是肺、肝脏或脊柱。“相关联患者”可以被理解为不是所要求保护的专利技术的部分的患者。应当理解，“患者”和“相关联患者”在整个说明书中是可替换地使用的。“生物机械模型”可以被理解为一个或多个数学方程，其将在系统/患者中的一个点处的位移与在所述系统/所述患者中的另一点处的位置进行相关。在特定实施例中，所述生物机械模型是有限元模型。“所述相关联患者的生物机械模型”可以被理解为这样的生物机械模型：所述生物机械模型使得能够利用在一个点处的诸如体积或力或位移的变化的变化来估计在另一点处的变化。例如，如果从测量结果获知外部腹部体积已经增大或减小，例如相对于某个参考状态增大或减小，则其能够至少利用该信息来估计器官坐标。可以被理解为，“所述相关联患者的生物机械模型”包括所述相关联患者的相关结构，例如涉及以下内容的信息以便使得能够估计外部腹部体积：指示在第一时间点处所述相关联患者的胸腔的内部结构的三维数据，以及指示在第一时间点处以下部分的位置和形状的表面坐标：所述相关联患者的胸腔的表面的至少部分，以及所述相关联患者的腹腔的表面的至少部分。可以被理解为，在一实施例中，“所述相关联患者的生物机械模型”可以基于以下内容以便使得能够估计外部腹部体积：指示所述相关联患者的器官(例如，在第一时间点处所述相关联患者的诸如肺、膈膜和/或肿瘤的感兴趣结构)的至少部分的位置和形状的三维数据，以及指示在第一时间点处以下部分的位置和形状的表面坐标：所述相关联患者的胸腔的表面的至少部分，以及所述相关联患者的腹腔的表面的至少部分。“所述相关联患者的器官的至少部分的三维数据”可以被理解为指示内部结构的三维(3D)数据，例如指示例如一个或多个器官(例如，所述患者内的器官)的内部结构的形状和/或位置的数据。可以被理解为，这些数据也可以指示对应于器官的至少部分的位置和形状的表面坐标。可以被理解为，所述三维数据指示在至少一个时间点处的内部结构，例如在一个时间点处的内部结构，例如在一个先前的时间点处的内部结构，例如在第一时间点处的内部结构。可以被理解为，所述三维数据将一个或多个内部结构的位置和/或形状，例如器官的至少部分的位置和形状，与在至少一个时间点处的表面坐标，例如在第一时间点处的表面坐标，进行链接。可以被理解为，所述三维数据也可以指示表面坐标，例如与器官的至少部分的位置相对的表面坐标，例如指示在第一时间点处以下部分的位置和形状的表面坐标：所述相关联患者的胸腔的表面的至少部分，和/或所述相关联患者的腹腔的表面的至少部分，例如使得能够估计外部腹部体积的表面坐标。可以被理解为，所述相关联患者的空间配置，例如呼吸状况，例如呼吸循环中的点，可以是在所述至少一个时间点处的特定配置。所述3D数据在示范性实施例中可能已经通过CT扫描、超声和/或NMR成像而获得，和/或经由表面确定单元而获得，所述表面确定单元用于获得指示所述相关联患者的胸腔的表面的至少部分和/或所述相关联患者的腹腔的表面的至少部分位置和形状的表面坐标，例如使得能够估计外部腹部体积。“第一时间点”可以被理解为这样的时间点：其可以是过去的时间点，例如在第一时间点处获得的数据或者表示在所述第一时间点处的相关联患者的数据可能在先前已经获得。也可以被理解为第一时间点可以对应于某个呼吸状况，例如对应于呼吸循环中的某个点，并且对应于第一时间点的数据可以针对跨第一时间段的多个第一时间点而被搜集，例如针对门控成像将是这种情况。“第二时间点”可以被理解为这样的时间点：其可以是过去的或是当前的，例如所述数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计器官的至少部分的器官坐标的方法(100)，所述器官因相关联患者(330)中的呼吸而能够移动和/或改变形状，所述方法包括：获得(s102)所述相关联患者的生物机械模型(352)，所述生物机械模型基于指示在第一时间点处所述相关联患者的胸腔(356)的仅内部结构的三维数据，获得(s104)指示在第二时间点处以下部分的位置和形状的表面坐标以便使得能够估计外部腹部体积：所述相关联患者的所述胸腔(356)的表面的至少部分，以及所述相关联患者(330)的腹腔(354)的表面的至少部分，通过以下操作来获得(s106)所述器官坐标：将所述表面坐标输入在所述生物机械模型中，并且从所述生物机械模型输出所述器官坐标，其中，所述生物机械模型将以下项目建模为不可压缩的：内部腹部体积的至少部分，以及所述患者的胸壁的组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.14 EP 13192870.7;2013.10.16 US 61/891,5211.一种用于估计器官的至少部分的器官坐标的方法(100)，所述器官
因相关联患者(330)中的呼吸而能够移动和/或改变形状，所述方法包括：
获得(s102)所述相关联患者的生物机械模型(352)，所述生物机械模
型基于指示在第一时间点处所述相关联患者的胸腔(356)的仅内部结构的
三维数据，
获得(s104)指示在第二时间点处以下部分的位置和形状的表面坐标以
便使得能够估计外部腹部体积：
所述相关联患者的所述胸腔(356)的表面的至少部分，以及
所述相关联患者(330)的腹腔(354)的表面的至少部分，
通过以下操作来获得(s106)所述器官坐标：
将所述表面坐标输入在所述生物机械模型中，并且
从所述生物机械模型输出所述器官坐标，
其中，所述生物机械模型将以下项目建模为不可压缩的：
内部腹部体积的至少部分，以及
所述患者的胸壁的组织。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述生物机械模型(352)
采用以下项目作为约束：
所述内部腹部体积的至少部分，以及
指示所述相关联患者(330)的所述胸腔的所述表面的至少部分的位置
和形状的所述表面坐标。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述生物机械模型(352)
基于指示由单次3D扫描获得的所述相关联患者(330)的所述胸腔(356)
的仅内部结构的三维数据。
4.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，在获得在第二时间点处
的器官坐标的步骤中，所述表面坐标充当向所述生物机械模型(352)的独

\t有的输入。
5.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述器官为肺。
6.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述方法还包括确定(s108)
指示所述器官中的肿瘤的位置的肿瘤坐标，其中，所述确定基于所述器官
坐标。
7.根据权利要求6所述的方法(100)，其中，所述方法还包括重复地
确定指示所述器官中的肿瘤的位置的肿瘤坐标，其中，所述确定基于所述
器官坐标。
8.根据权利要求6所述的方法(100)，其中，所述生物机械模型(352、
362)包括胸部、...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·萨巴奇恩斯基，B·拉马钱德兰，E·德赫甘马尔瓦斯特，W·周，
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