用于重建计划图像的方法和系统技术方案

用于重建计划图像的本发明专利技术方法是基于患者的多个第一呼吸周期、以及在接收到第一呼吸周期的相同时间记录的断层摄影原始数据。本发明专利技术人认识到，有利的是，基于患者的呼吸周期，特别地，基于患者的第一呼吸周期来确定参照周期。这种类型的参照周期被分成在时间上等距的参照阶段，其中，参照幅度与每个参照阶段相关联。因此，没有对参照幅度进行等距扫描。更进一步地，患者的第一呼吸周期被细分成第一阶段，其中，第一阶段的时间位置各自基于参照幅度中的一个参照幅度。随后基于原始数据的第一间隔来重建计划图像，其中，第一间隔与第一阶段相对应。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
使用高能量X射线辐射、电子、质子或重离子的放射疗法被经常使用来治疗肿瘤。使用这种放射疗法，患者体内的靶体积被照射，而肿瘤至少部分位于靶体积中。靶体积应当被定义为尽可能精确，所以放射疗法的所期望的效果主要在靶体积中得以实现。通常在放射疗法之前记录患者的断层摄影计划图像用于计划并且用于定义靶体积。通常使用计算机断层摄影装置来记录原始数据，而计划数据由原始数据重建。计划数据包括多个计划图像。可以从该计划数据推导出由于患者的呼吸而导致的患者的解剖结构和肿瘤的位置如何变化。因为通常放射疗法连续发生，所以当计划放射疗法并且定义靶体积时，将由于患者的呼吸而导致的解剖结构的变化考虑在内是很重要的。为了将解剖结构的变化与患者的呼吸周期的过程相关联，在断层摄影扫描期间，还在呼吸替代物(surrogate)的帮助下记录患者的呼吸。呼吸替代物是被配置成记录患者的呼吸周期的扫描系统。例如，呼吸替代物可以通过胸带或通过附连到患者的胸部的换能器来实现。呼吸替代物还可以通过用于测量患者的呼吸的温度的设备来实现。存在用于重建计划数据并且用于将该计划数据与呼吸周期相关(correlate)的各种途径。相关性可以发生，特别地，通过基于阶段(phase)的方法，并且通过基于幅度的方法。在基于阶段的方法中，选择原始数据用于重建，使得患者的呼吸周期以时间上等距的方式进行扫描。因此，计划数据被重建，使得相邻的计划图像各自具有相同的间隔。在基于幅度的方法中，选择原始数据用于重建，使得对患者的呼吸周期的幅度进行等距离地扫描。然后，相邻的计划图像可以具有彼此不同的间隔。
技术实现思路
基于阶段的方法更易受到患者的不规律呼吸影响，因此具有比基于幅度的方法更大数目并且更显著的伪影。基于阶段的方法在呼气期间主要受到可变平台期(plateaus)的影响，并且在吸气期间受到可变最大幅度的影响，而且还受到可变呼吸频率的影响。然而，时间上等距的计划图像合乎某些类型的放射治疗规划的需要。因此，本专利技术的一个目的是与基于幅度的方法相比，补偿已知的基于阶段的方法的缺点。特别地，将公开一种不易受到患者的不规律呼吸影响的用于将计划数据与患者的呼吸周期进行相关的方法。该目的通过方法、系统、计算机程序产品和根据权利要求所述的机器可读介质来实现。参照所要求保护的设备并且参照所要求保护的方法在下文将对本专利技术对该目的的解决方案进行描述。在这方面中提及的特征、优点或备选实施例同样被转移到其它所要求保护的主题，并且反之亦然。换言之，具体权利要求(其例如指向一种设备)还可以使用结合方法所描述或所要求保护的特征进行发展。该方法的对应的功能特征由适当的具体模块来形成。用于重建计划图像的本专利技术方法基于患者的多个第一呼吸周期、以及在与接收到第一呼吸周期的相同时间记录的断层摄影原始数据。本专利技术人认识到，有利的是，基于患者的呼吸周期(特别地，基于患者的第一呼吸周期)来确定参照周期。这种类型的参照周期被分成在时间上等距的参照阶段，其中，参照幅度与每个参照阶段相关联。因此，没有对参照幅度进行等距扫描。更进一步地，患者的第一呼吸周期被细分成第一阶段，其中，第一阶段的时间位置各自基于参照幅度中的一个参照幅度。随后基于原始数据的第一间隔来重建计划图像，其中，第一间隔与第一阶段相对应。像第一阶段一样，第一间隔各自具有时间位置。由于第一呼吸周期和原始数据同时被记录，所以第一间隔可以明确地与第一阶段相关联。只要具有相同时间位置的第一阶段可以与每个第一间隔相关联，第一间隔就与第一阶段相对应。第一阶段的时间位置基于与第一阶段相关联的参照幅度。由于第一阶段与每个第一间隔相对应，所以参照幅度还可以与每个第一间隔相关联。现在可以组合与类似的第一阶段相对应的多个第一间隔，用于重建计划图像。第一阶段均是相似的，特别地，如果它们基于相同的参照幅度或与同一参照幅度相关联。因此，可以编号N个参照阶段，而每个参照阶段具有数目n＝1，2，...N，并且N是自然数。因此，每个参照幅度还可以与数目n相关联。数目n可以因此与第一阶段和第一间隔相关联。在每种情况下，可以组合与同一数目n相关联的第一间隔。然后，有利地的是，重建总共N幅计划图像。因此，在特定第一阶段重建计划图像是基于与参照幅度相关联的特定第一间隔。因此，只有与同一参照幅度相关联的那些间隔被用于在特定第一阶段中重建计划图像。与在所建立的基于阶段的方法不同，这会防止与完全不同的幅度相关联的原始数据的时间间隔被用于在特定第一阶段中重建计划图像。根据所提出的方法的重建还具有基于幅度的方法的优点。由于第一呼吸周期基于参照幅度被细分成第一阶段，所以患者的第一阶段在很大程度上在时间上是等距的。因此，原始数据的间隔也在很大程序上在时间上是等距的。由于与参照幅度相关联，所以第一阶段的时间位置连同第一间隔的时间位置一起较少取决于患者的呼吸的规律性。特别地，所提出的重建不易受到可变呼吸频率的影响。根据所提出的方法的另一方面，原始数据被形成为以螺旋模式通过计算机断层摄影装置连续记录的原始数据。原始数据的连续记录是指可以选择间隔，而不受原始数据的限制。因此，可以选择第一间隔，使得它们尽可能精确地匹配第一阶段。根据所提出的方法的另一方面，参照周期通过对呼吸周期(特别地，第一呼吸周期)求平均来确定。对呼吸周期求平均包括：对呼吸周期(特别地，第一呼吸周期)的幅度求平均。各个幅度可以在特定时刻时或固定的时间帧内进行求平均。该时刻或时间帧可以在呼吸周期的参照点的基础上进行确定。例如，参照点可以是最大幅度或吸气的开始。对各个幅度求平均可以包括：计算算术平均值、几何平均值、调和平均值、二次平均值、或还有中值。根据所提出的方法的另一方面，确定参照周期在于呼吸周期(特别地，第一呼吸周期)按照其最大幅度相对于彼此进行定向。在这种情况下，最大幅度还是参照点。最大幅度可以被定向成使得它们均与同一参照时刻相关联。根据所提出的方法的另一方面，参照幅值被设计为相对于参照周期的最大幅度的值。特别地，参照幅度可以被设计为最大幅度的分数或百分比。这确保患者的第一呼吸周期可以基于参照幅度被明确地细分成第一阶段。根据所提出的方法的另一方面，第一阶段和第一间隔各自具有相同的时间帧。因此，在每种情况下，在时间帧内已经记录了第一间隔的原始数据。用于第一阶段的时间帧(并且因此用于所有第一间隔的时间帧)优选地是相同的。参照阶段还可以具有对应的时间帧。根据所提出的方法的另一方面，患者的第一呼吸周期被细分，使得相邻第一阶段之间的时间间隔与至少时间帧相对应。时间间隔可以由相邻阶段的时间位置的间隔给出。这确保了相邻阶段不重叠。在所提出的方法的另一变型中，相邻的第一阶段之间的时间间隔与至少两倍、五倍或十倍的时间帧相对应。根据所提出的方法的另一方面，第一阶段的时间位置各自是基于第一呼吸周期的幅度与参照幅度的关系。特别地，第一阶段的时间位置可以各自与第一呼吸周期的标记幅度相对应，其中，标记幅度与参照幅度相匹配。标记幅度可以在误差裕度内与参照幅度相匹配。误差裕度可以小于标记幅度至少一个数量级。根据所提出的方法的另一方面，呼吸状态与至少一些参照阶段相关联，其中，呼吸状态包括吸气和呼气，并且其中，患者的第一呼吸周期在呼吸状态的基础上被细分成第一阶段。因为不能在一个呼吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于重建计划图像的方法，包括以下步骤：‑接收(REC)患者(3)的多个第一呼吸周期(18)、以及在与所述第一呼吸周期(18)的相同时间记录的断层摄影原始数据(19)，‑基于所述患者(3)的呼吸周期，特别地，基于所述第一呼吸周期(18)，来确定(DET)参照周期(20)，‑首先将所述参照周期(20)细分成(DIV‑1)在时间上等距的参照阶段(21)，其中，参照幅度(22)与每个参照阶段(21)相关联，‑其次将所述第一呼吸周期(18)细分成(DIV‑2)第一阶段(23)，其中，所述第一阶段(23)的时间位置(24)各自基于参照幅度(22)，‑基于所述原始数据(19)的第一间隔(26)来重建(PIC)计划图像，其中，所述第一间隔(26)与所述第一阶段(23)相对应。

【技术特征摘要】
2015.08.14 DE 102015215584.61.一种用于重建计划图像的方法，包括以下步骤：-接收(REC)患者(3)的多个第一呼吸周期(18)、以及在与所述第一呼吸周期(18)的相同时间记录的断层摄影原始数据(19)，-基于所述患者(3)的呼吸周期，特别地，基于所述第一呼吸周期(18)，来确定(DET)参照周期(20)，-首先将所述参照周期(20)细分成(DIV-1)在时间上等距的参照阶段(21)，其中，参照幅度(22)与每个参照阶段(21)相关联，-其次将所述第一呼吸周期(18)细分成(DIV-2)第一阶段(23)，其中，所述第一阶段(23)的时间位置(24)各自基于参照幅度(22)，-基于所述原始数据(19)的第一间隔(26)来重建(PIC)计划图像，其中，所述第一间隔(26)与所述第一阶段(23)相对应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原始数据(19)被配置为以螺旋模式通过计算机断层摄影装置(1)连续记录的原始数据(19)。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述参照周期(20)通过平均所述呼吸周期、特别地所述第一呼吸周期(18)来确定。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，确定所述参照周期(20)，其中所述呼吸周期，特别地，所述第一呼吸周期(18)，按照其最大幅度相对于彼此进行定向。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述参照幅度(22)被配置为相对于所述参照周期(22)的最大幅度的值。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一阶段(23)和所述第一间隔(26)各自具有相同的时间帧(27)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一呼吸周期(18)被细分成第一阶段(23)，使得相邻的第一阶段(23)之间的间隔至少与所述时间帧(27)相对应。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一阶段(23)的所述时间位置(24)各自基于所述第一呼吸周期(18)的幅度与参照幅度(22)的关系。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·霍夫曼，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE