包括目标检测的放射治疗方法技术

一种采用患者的放射治疗的三维计划图像来对患者进行放射治疗的方法，其中该计划图像包括放射治疗目标。所述方法包括如下步骤：采用计划图像来确定一个或多个期望的数字重建射线图像；采用数字射线图像单元来俘获对应一个或多个期望的数字重建射线图像中的每一个的至少一个二维射线图像；检测放射治疗目标在该至少一个俘获的两维射线图像的每一个中的位置；以及响应放射治疗目标在该俘获的至少一个两维射线图像中的检测位置，确定放射治疗的传送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及放射治疗系统，特别涉及基于目标检测传送治疗辐 射的系统。
技术介绍
本专利技术提供一种自适应放射治疗方法(ART)，其中在数字射线图像 中检测目标组织的位置以保证治疗辐射的适当瞄准。放射治疗中许多改进的目的在于向目标(例如癌肿瘤)传送治疗辐 射的同时最小化对正常组织的辐射量。这些改进允许对肿瘤施加较大剂 量的辐射，但受到必须限制周围正常组织所接收剂量的约束。计划放射治疗以获得患者的三维图像开始，同时患者具有两个或更 多附加的外部标记物。此成像方式允许医师精确地识别肺瘤边界。计算 机层析摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射层析摄影(PET) 以及超声波可用于实现此目的。出现在图像中的肿瘤体积通常称为总肺瘤体积(GTV)。放大GTV以 考虑肿瘤的微观扩展。此放大的体积通常称为临床肿瘤体积(CTV)。因 为治疗步骤中可能的设置错误，可以进一步放大CTV。对于颅外肿瘤，还 存在由于器官运动而造成的肺瘤相对于外部标记位置的不确定性。例 如，肺部肿瘤随着患者呼吸而移动。放大CTV以补偿设置错误以及器官 运动所造成的不确定性常常称作计划治疗体积(PTV)。在放射治疗的设置期间，定位患者使得PTV处于系统的等角点。为 正确定位患者，系统检测外部标记物的位置。因为PTV的位置相对于这 些外部标记物已知，所以系统可将患者移到合适的位置。在强度调制放射治疗(IMRT)中，治疗束扫描出围绕等角点的圆弧 从而PTV在治疗期间接收辐射而其它组织在一小部分时间受到辐射。当 束移动时，通过多叶片准直器(MLC)周期性地调整其形状以使得治疗辐 射束的投影符合PTV的形状。为进一步节省正常组织，对多个分开的处 理施加全部剂量。分开的治疗通常包括在数天到数周的周期中施加的20 到40个部分剂量。因为目标位置相对于需要接收治疗辐射的全部剂量的等角点不确定，所以PTV大于CTV。 一个不确定的原因在于肿瘤相对于外部标记物 在计划阶段的成像时间和治疗阶段的设置之间移动。而且，因为剂量通 常在分开的治疗中施加，所以目标位置在每次治疗中可相对于外部标记 物、内部器官和等角点不同地变化。已经开发了多种方法以降低目标位置相对于系统等角点的不确定 性。例如，如果呼吸引起的器官运动是一个不确定性的原因，那么可通定性。放射治疗系统有时配备有两个数字射线图像单元以在治疗之前获得 立体的x射线图像。将这些图像与来自在计划阶段所俘获的CT图像的数 字重构射线图像(DDR)比较。在射线图像和DRR中骨头或者植入的金属 标记物的记录用于调整患者的位置以使得PTV处于等角点。电子门成像可用于证实目标的位置。在电子门成像中，当治疗束经 过患者后被成像。可以在放射治疗期间或者治疗之前使用设置为低密度 的治疗束源来获得此图像。这种方法的缺点在于治疗辐射的光子能量通 常高于1MV，因此软组织对比度较低。而且，门成像限于仅仅及时地在一 个实例中两维地定位目标的单一辐射源。如E. C. Ford等人在"Cone-Beam CT with Megavoltage beams and an amorphous silicon electronic portal imaging device: Potential for Verification of Radiotherapy of Lung Cancer," Med. Phys.， Vol.29， No. 12， pp. 2913-2924 (2002)中所述，可通过在多个角度收集门图像以及进行体 积重构而克服此局限性。但是，这种方法的缺点在于目标位置验证造成 对患者的大辐射剂量。而且，借助现有技术，验证目标位置所需要的时 间太长而不能保证目标在验证位置的时间内不移动。美国专利申请2004/0158146 (他fe)涉及一种引导放射治疗系统，其 具有外部辐射源可激发的植入标记物。对此植入标记物被成4象从而其相 对于靶的位置是已知的。在放射治疗的患者设置期间，由处于体外的传 感器阵列定位内部标记物的位置。基于由传感器阵列确定的内部标记物 位置，定位患者以4吏得目标处于等角点。美国专利No. 6, 5 01， 981B1 涉及一种在存在呼吸运动 时跟踪内部目标的方法。内部标记物置于目标附近。在治疗之前，当患 者呼吸时对内部和外部标记物的位置成像。基于此图像数据计算内部和外部标记物之间的相关性。当治疗患者时，通过连续监视外部标记物的 位置来预测目标位置。周期性地对内部标记物成像以获得其实际位置。Shinichi等人在"Detection of Lung Tumor Movement in Realtime Tumor-Tracking Radiotherapy" Int.J. Radiation Oncology Biol. Phys.,Vol. 51， No. 2, pp304-310 (2001)中描述了 一种以三维实时跟 踪内部2. 0毫米金标记物的系统。四组诊断荧光镜用于对标记物成像。 在治疗期间，当在距离标准位置一个允许位移内检测标记物时仅仅辐照 目标。当前放射治疗方法的缺点是放大临床肿瘤体积(CTV)以包括周围空 间从而补偿目标相对于等角点位置的不确定性。因此，正常组织接收了 破坏性的辐射剂量。已经开发了采用降低目标位置不确定性的植入内部标记物的方法。 遗憾地是，标记物植入需要增加手术，而且如果肿瘤位置不可到达或者 如果出现太多肺瘤时可能不选择此标记物。而且，内标记物的位置可能 与目标位置不密切相关。本专利技术的特征在于提供可精确确定目标位置的系统。本专利技术的另一 个特征在于提供一种不采用内部标记物以进行目标定位的系统。本专利技术 的另 一个特征在于提供一种快速确定目标位置而不必对正常组织施加大 量多余辐射的系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种在紧接治疗束辐照之前确定目标位置的装置。更特别是，在计划阶段采用三维医疗成像形式俘获患者的图像。医 师勾画此图像中的目标边界。从计划图像产生一个或多个最佳数字重建射线图像(DRR)。当促进 目标组织的可检验性时DRR最佳。通常应当最小化其它解剖结构和目标 组织的交叠。而且目标在DDR中的边界应当明显。放射治疗系统配置有一个或多个可调整数字射线图像单元。设置每 个数字射线图像单元以从最佳DRR的投影产生射线图像。紧接治疗束施加之前，采集一个或多个数字射线图像。图像处理单 元基于计划图像中目标的特征识别目标在射线图像中的位置。以多种方式使用图像处理单元的输出。如果目标不在等角点，则系 统从治疗束的辐照重构。可选择地，重新定位患者或者束从而目标在放射治疗开始之前处于等角点。根据本专利技术的一个方面，提供一种采用患者的放射治疗的三维计划 图像对患者进行放射治疗的方法，其中计划图像包括放射治疗目标。此方法包括如下的步骤采用三维计划图像确定用于俘获放射治疗目标的 至少一个两维射线图像的期望图像俘获条件；检测放射治疗目标在此至 少一个俘获的两维射线图像中的位置；以及响应于放射治疗目标在此至 少一个两维射线图像中的检测位置，确定放射治疗的传送。根据本专利技术的另一方面，提供一种采用患者的放射治疗的三维计划 图像对患者进行放射治疗的方法，其中计划图像包括放射治疗目标。此 方法包括如下的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用患者的放射治疗的三维计划图像对患者进行放射治疗的方法，其中计划图像包括放射治疗目标，所述方法包括如下的步骤：采用三维计划图像来确定俘获放射治疗目标的至少一个两维射线图像的期望的图像俘获条件；检测放射治疗目标在该至少一个俘获的两维射线图像中的位置；以及响应于放射治疗目标在该至少一个俘获的两维射线图像中的检测位置，确定放射治疗的传送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS施尔德克劳特，ND卡希尔，S杜尔加蒂，LA雷，
申请(专利权)人：卡尔斯特里姆保健公司，
类型：发明
国别省市：US[]