旋转成像和跟踪系统中的在线角度选择技术方案

本发明专利技术提供了一种放射治疗设备，其确定具有满足跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合。在所述放射治疗设备所进行的靶的处置阶段的对准期或处置期期间，所述放射治疗设备针对所述机架的第一次旋转、从所述角度的集合中选择至少第一角度和第二角度。所述放射治疗设备使用被安装到所述机架的成像装置、在所述机架的所述第一次旋转期间从所述第一角度生成所述靶的第一跟踪图像。所述放射治疗设备使用所述成像装置、在所述机架的所述第一次旋转期间从所述第二角度生成所述靶的第二跟踪图像。所述放射治疗设备基于所述第一跟踪图像和所述第二跟踪图像来进行靶跟踪。

On-line Angle Selection in Rotary Imaging and Tracking System

The invention provides a radiotherapy device which determines a set of angles having tracking quality metrics that meet tracking quality metrics. During the alignment or disposal period of the target disposal phase carried out by the radiotherapy device, the radiotherapy device selects at least the first angle and the second angle from the set of the angles for the first rotation of the frame. The radiotherapy device generates the first tracking image of the target from the first angle during the first rotation of the frame using an imaging device mounted to the frame. The radiotherapy device generates a second tracking image of the target from the second angle during the first rotation of the frame using the imaging device. The radiotherapy device performs target tracking based on the first tracking image and the second tracking image.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转成像和跟踪系统中的在线角度选择
本专利说明书涉及旋转成像和跟踪系统，特别地涉及用于旋转成像和跟踪系统的角度选择。
技术介绍
诸如肿瘤和病变等的病理解剖可以通过诸如外科手术等的侵入性过程来处置，这对患者而言可能是有害的并且充满风险的。用以处置病理解剖(例如，肿瘤、病变、血管畸形、神经障碍等)的非侵入性方法是外部束放射治疗，其中该外部束放射治疗通常使用放射处置源(例如，直线加速器(LINAC))来产生诸如x射线等的放射束。在一种类型的外部束放射治疗中，放射处置源(这里也称为治疗放射源)从多个角度将一系列x射线束引导到肿瘤部位，其中患者被定位成使得肿瘤位于束的旋转中心(等中心点)。随着治疗放射源的角度改变，每个束穿过肿瘤部位，但在进出肿瘤的途中穿过健康组织的不同区域。作为结果，肿瘤处的累积放射剂量高，而健康组织的累积放射剂量相对较低。术语“放射外科手术”是指如下的过程，其中与用较大数量的处置阶段(也称为处置分割或者简称为分割)而针对各分割递送较低剂量相比，以足以用较少处置阶段处置病理的剂量对靶区域施加放射。区别于放射治疗，放射外科手术的特征通常在于针对各分割或处置阶段的相对高放射剂量(例如，500～2000厘戈瑞)、针对各分割的延长处置时间(例如，各处置为30～60分钟)、以及低分割(例如，1～5次分割)。放射治疗的特征通常在于针对各分割或处置阶段的低剂量(例如，100～200厘戈瑞)、较短分割时间(例如，各处置为10～30分钟)、以及超分割(例如，30～50次分割)。为方便起见，除非另有说明，否则术语“放射处置”在这里用于表示放射外科手术和/或放射治疗(也称为x射线治疗和放射治疗)。图像引导放射治疗(IGRT)系统包括基于机架的系统以及基于机器人臂的系统。在基于机架的系统中，机架使治疗放射源围绕穿过等中心点的轴旋转。基于机架的系统包括C形臂机架，其中治疗放射源以类似悬臂的方式安装在穿过等中心点的轴上并绕该轴旋转。基于机架的系统还包括具有大致圆环形状的环形机架，其中患者的身体延伸穿过环/圆环的孔，并且治疗放射源安装在环的周边并围绕穿过等中心点的轴旋转。基于机器人臂的系统包括治疗放射源安装至的机器人臂。与各放射治疗系统相关联的是用以提供处置中图像(这里称为跟踪图像)的成像系统，其中处置中图像用于设置并在一些示例中引导放射递送过程，并且跟踪处置中靶运动。射野成像系统将检测器放置成与治疗放射源相对以对患者进行成像从而获得摆位和处置中图像，而其它方法利用不同、独立的图像放射源和检测器以获得患者摆位和处置中图像。跟踪以某些角度生成的图像可能比跟踪以其它角度生成的图像更适合于靶跟踪。然而，可能难以确定哪些角度将产生最佳靶跟踪性能。附图说明图1示出根据实施例的放射处置环境。图2示出根据本专利技术的一个实施例的选择供处置期间所要使用的旋转成像装置使用的角度的集合的方法。图3A示出根据本专利技术的一个实施例的确定旋转成像装置的角度的跟踪质量度量值的第一方法。图3B示出根据本专利技术的一个实施例的确定旋转成像装置的角度的跟踪质量度量值的第二方法。图3C示出根据本专利技术的一个实施例的确定旋转成像装置的角度的跟踪质量度量值的第三方法。图3D示出根据本专利技术的一个实施例的确定旋转成像装置的角度的跟踪质量度量值的第四方法。图4示出根据本专利技术的一个实施例的选择供处置期间所要使用的旋转成像装置使用的角度的集合的方法。图5示出根据本专利技术的一个实施例的选择供处置期间所要使用的旋转成像装置使用的角度的集合的方法。图6A示出根据本专利技术的一个实施例的选择供移动靶的处置期间所要使用的旋转成像装置使用的角度的集合的方法。图6B示出根据本专利技术一个实施例的基于运动模型来确定角度的跟踪质量度量值的方法。图7示出根据本专利技术的一个实施例的选择供旋转成像装置在处置阶段期间使用的角度的集合的方法。图8示出根据本专利技术的一个实施例的旋转成像装置在处置阶段期间使用角度的集合的方法。图9A示出根据本专利技术的一个实施例的选择供旋转成像装置在处置阶段期间使用的角度的集合的第一方法。图9B示出根据本专利技术的一个实施例的选择供旋转成像装置在处置阶段期间使用的角度的集合的第二方法。图9C示出根据本专利技术的一个实施例的选择供旋转成像装置在处置阶段期间使用的角度的集合的第三方法。图10A示出根据一个实施例的基于机架的图像引导放射处置(IGRT)系统的轴向剖视图。图10B示出根据一个实施例的图10A的基于机架的IGRT递送系统的侧向剖视图。图10C示出根据一个实施例的图10A～10B的基于机架的IGRT递送系统的立体图。图11示出根据一个实施例的基于机架的IGRT递送系统的立体图、以及与该基于机架的IGRT递送系统一体和/或连接至该基于机架的IGRT递送系统的计算机系统的示意图。图12示出根据一个实施例的基于机器人臂的IGRT递送系统的立体图。图13示出根据一个实施例的针对72个测试角度的示例性跟踪质量度量值。图14示出根据一个实施例的示例性患者以及可用于成功跟踪患者体内的靶的角度和不能用于成功跟踪靶的角度。具体实施方式本专利技术的实施例涉及用于选择成像系统为了在处置阶段期间生成靶的跟踪图像而要使用的角度(称为成像角度)的方法和系统。具有可移动成像装置的成像系统可以能够从许多不同角度生成跟踪图像。然而，为了靶跟踪目的，一些角度可能优于其它角度。例如，在一些成像角度处，待处置的靶可能是不可发现的，以及/或者可能是不可区别于与其它结构的。在其它成像角度，靶跟踪算法可能错误地将非靶结构识别为靶。用于生成跟踪图像的最佳角度的选择是重要的，并且可以在处置阶段中产生重要的影响。图像角度选择对于图像引导放射治疗而言可能尤其重要。在一个实施例中，处理装置确定多个角度，其中成像装置可以从这多个角度生成跟踪图像。处理装置生成患者的三维处置计划图像的多个投影，诸如患者的计算机断层成像(CT)扫描、患者的磁共振成像(MRI)扫描、或者基于另一三维成像模式的患者的三维图像等。三维处置计划图像包括所描绘的靶，其中多个投影中的各投影具有与可拍摄跟踪图像的多个角度其中之一相对应的角度。对于多个角度中的各角度，处理装置基于以该角度生成的投影的分析来确定用于跟踪靶的跟踪质量度量的值。处理装置选择具有满足一个或多个跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的多个角度的子集。所选择的角度可以与用于生成跟踪图像的最佳角度相对应，其中该跟踪图像可以用于在处置阶段期间跟踪靶。在一个实施例中，子集中的至少第一角度与子集中的第二角度具有至少15度的间隔。在一个实施例中，处理装置确定具有满足一个或多个跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合。处理装置可以是包括机架的放射治疗设备(这里也称为图像引导放射处置(IGRT)设备)的组件，其中该机架在处置阶段期间以大于每分钟一次旋转的速度旋转。在处置阶段的对准期或处置期期间，可以进行多个操作以跟踪靶。可以从用于机架的第一次旋转的角度的集合中选择至少第一角度和第二角度。然后，安装到机架的成像装置可以在机架的第一次旋转期间从第一角度生成靶的第一跟踪图像。随后，成像装置可以在机架的第一次旋转期间从第二角度生成靶的第二跟踪图像。处理装置可以基于第一跟踪图像和第二跟踪图像来进行靶跟踪。现参考附图，图1示出可以应用如这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：确定具有满足跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合；以及在包括以高于每分钟一次旋转的速度旋转的机架的放射治疗设备所进行的靶的处置阶段的对准期或处置期期间，进行以下操作，包括：针对所述机架的第一次旋转，从所述角度的集合中选择至少第一角度和第二角度；使用被安装到所述机架的成像装置，在所述机架的所述第一次旋转期间从所述第一角度生成所述靶的第一跟踪图像；使用所述成像装置，在所述机架的所述第一次旋转期间从所述第二角度生成所述靶的第二跟踪图像；以及基于所述第一跟踪图像和所述第二跟踪图像来进行靶跟踪。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.29 US 15/250,5821.一种方法，包括：确定具有满足跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合；以及在包括以高于每分钟一次旋转的速度旋转的机架的放射治疗设备所进行的靶的处置阶段的对准期或处置期期间，进行以下操作，包括：针对所述机架的第一次旋转，从所述角度的集合中选择至少第一角度和第二角度；使用被安装到所述机架的成像装置，在所述机架的所述第一次旋转期间从所述第一角度生成所述靶的第一跟踪图像；使用所述成像装置，在所述机架的所述第一次旋转期间从所述第二角度生成所述靶的第二跟踪图像；以及基于所述第一跟踪图像和所述第二跟踪图像来进行靶跟踪。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述角度的集合包括接收所述角度的集合的有序列表，其中所述第一角度在所述角度的集合中具有最高跟踪质量度量值，以及其中所述第二角度与所述第一角度的间隔为至少角度间隔阈值。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述机架的第二次旋转期间从所述第一角度生成所述靶的第三跟踪图像；基于所述第三跟踪图像来进行所述靶跟踪；在所述机架的所述第二次旋转期间从所述第二角度生成所述靶的第四跟踪图像；以及基于所述第四跟踪图像来进行所述靶跟踪。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：判断为基于所述第二跟踪图像的靶跟踪已经失败；继续所述靶的处置阶段；从所述角度的集合中选择第三角度；从所述第三角度生成所述靶的第三跟踪图像；以及至少部分地基于所述第三跟踪图像来进行所述靶跟踪。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述机架的所述第一次旋转期间生成所述第三跟踪图像。6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述机架的第二次旋转期间生成所述第三跟踪图像。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第三角度具有在所述第二角度之后的下一个最高跟踪质量度量值。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：判断为基于所述第二跟踪图像的靶跟踪已经失败；确定时间窗口，在该时间窗口内需要拍摄下一个跟踪图像；判断为在所述时间窗口内，所述角度的集合中的角度都不可用；以及使所述处置阶段的处置递送中断。9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合包括：在处置计划期间接收满足所述跟踪质量度量标准的候选角度的初始列表；在所述处置阶段之前从所述候选角度的初始列表中的一个或多个角度生成处置前图像；以及基于所述处置前图像来确定所述候选角度的初始列表的用于所述处置阶段的子集。10.根据权利要求1所述的方法，其中，确定具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合包括：确定在所述靶的一个或多个先前处置阶段期间使用的多个角度；以及从所述多个角度中选择两个或更多个角度用于所述处置阶段。11.根据权利要求1所述的方法，其中，确定具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合包括：进行所述靶的计算机断层成像扫描即CT扫描或磁共振成像扫描即MRI扫描；在所述CT扫描或所述MRI扫描中接收所述靶的描绘；从多个角度生成所述靶的x射线图像；针对所述多个角度中的各角度，基于以该角度生成的x射线图像的分析来确定用于跟踪所述靶的跟踪质量度量值；以及选择具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的多个角度的子集。12.根据权利要求1所述的方法，其中，确定具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合包括：确定所述成像装置能够生成跟踪图像所用的多个角度；生成所述靶的处置计划图像的多个投影，所述处置计划图像包括描绘靶，其中所述多个投影中的各投影具有与能够拍摄所述跟踪图像所用的多个角度其中之一相对应的角度；针对所述多个角度中的各角度，基于以该角度生成的投影的分析来确定用于跟踪所述靶的跟踪质量度量值；以及选择具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的多个角度的子集。13.根据权利要求12所述的方法，还包括：从所述多个角度的子集中的两个或更多个角度生成所述靶的多个x射线图像；以及根据所述多个x射线图像生成所述靶的运动模型；其中确定具有满足所述跟踪质量度量标准的跟踪质量度量值的角度的集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·乔丹，安德里·米隆恩科，C·毛雷尔，艾里克·斯楚纳尔，R·欧康纳，
申请(专利权)人：爱可瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国,US