用于放射剂量估计的方法和系统技术方案

提供了用于对靶标对象执行放射剂量估计的示例方法和系统。在一个示例中，放射剂量估计可以包括获得使用成像系统获取的投影图像数据、基于所述投影图像数据生成部分重建的体积图像数据、以及生成所述投影图像数据的分区。部分重建的体积图像数据可以与总放射场的第一区域相关联。所述分区可以与所述总放射场的第二区域相关联，所述第二区域从放射源的方向位于所述第一区域之前。可以基于与所述第一区域相关联的部分重建的体积图像数据和与所述第二区域相关联的所述分区来估计所述靶标对象的放射剂量数据。

Method and System for Radiation Dose Estimation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于放射剂量估计的方法和系统
技术介绍
除非在本文中另外指出，否则本部分中描述的方法不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不因包括在本部分中而被承认为现有技术。放射疗法是用于从患者减少或消除不想要的肿瘤的治疗的重要部分。不幸的是，所施加的放射不固有地辨别不想要的肿瘤和任何邻近的健康结构(诸如器官等)。这需要小心施用以限制于对肿瘤(即靶标)的放射。理想情况下，目标是向肿瘤递送致命或治愈性放射剂量，同时在近端健康结构中保持可接受的剂量水平。然而，实际上，存在与放射剂量估计相关联的各种挑战以递送实现该目标的放射剂量。
技术实现思路
根据本公开的示例，提供了用于放射剂量估计的方法和系统。示例方法可以包括获得使用成像系统获取的投影图像数据、基于投影图像数据生成部分重建的体积图像数据、生成投影图像数据的分区、以及基于与第一区域相关联的部分重建的体积图像数据和与第二区域相关联的分区来估计靶标对象的放射剂量数据。根据本公开的示例，可以通过将来自放射源的放射投影通过位于成像系统的总放射场内的靶标对象来获取投影图像数据。部分重建的体积图像数据可以与总放射场的第一区域相关联。该分区可以与总放射场的第二区域相关联，该第二区域从放射源的方向位于第一区域之前。前述
技术实现思路
仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，进一步的方面、实施例和特征将变得显而易见。附图说明图1是示出示例成像系统的示意图；图2A是示出放射源和检测器相对于靶标对象的示例配置的第一视图的示意图；图2B是示出图2A中的示例配置的第二视图的示意图；图3是计算机系统执行对靶标对象的放射剂量估计的示例过程的流程图；图4是计算机系统执行靶标对象的放射剂量估计的示例性详细过程的流程图；图5A是用于生成剩余投影图像数据的分区的第一示例过程的流程图；图5B是用于生成剩余投影图像数据的分区的第二示例过程的流程图；图6是示出使用图4中的示例估计的放射剂量数据的改进的放射疗法治疗计划过程的示意图；以及图7是对靶标对象执行放射剂量估计的示例计算机系统的示意图。具体实施方式在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的附图标记通常标识类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求书中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。将容易理解的是，如本文中总体描述的以及在附图中示出的，本公开的各个方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在此明确预期。图1是示出示例成像系统100的示意图。尽管示出了一个示例，但是根据实践中的期望实现，成像系统100可以具有替代的或附加的部件。在图1的示例中，成像系统100包括：放射源110；检测器120，其具有沿着投影线(在下面定义；参见185)与放射源110相对设置的像素检测器；第一组风扇叶片130，其设置在放射源110和检测器120之间；以及第一风扇叶片驱动器135，其保持风扇叶片130并设置它们的位置。风扇叶片130的边缘可定向成基本上垂直于扫描轴线(在下面定义；参见180)，并且基本上平行于检测器120的反式轴向维度(下面定义)。成像系统100可以进一步包括设置在放射源110和检测器120之间的第二组风扇叶片140，以及保持风扇叶片140并设置它们的位置的第二风扇叶片驱动器145。风扇叶片140的边缘可定向成基本上平行于扫描轴线(下面定义；参见180)，并且基本上垂直于检测器120的轴向维度(下面定义)。风扇叶片130和140通常比检测器120更靠近放射源110设置。它们通常保持敞开，以使得检测器120的全部范围能够暴露于放射，但是在某些情况下可以部分地闭合。成像系统100进一步包括：机架150，其将至少放射源110、检测器120和风扇叶片驱动器135和145保持在彼此固定的或已知的空间关系中；机械驱动器155，其围绕设置在放射源110和检测器120之间的靶标对象105旋转机架150，其中靶标对象105一方面设置在风扇叶片130和140之间，另一方面设置在检测器120之间。术语“机架”具有广泛的含义，并且涵盖可以以固定的或已知的(但可能可移动的)空间关系保持上述部件的一个或多个结构部件的所有配置。为简单起见，在图1中，未示出机架外壳、机架支撑件和风扇叶片支撑件。另外，成像系统100包括控制器160、用户界面165和计算机系统170。控制器160可以电耦合到放射源110、机械驱动器155、风扇叶片驱动器135和145、检测器120以及用户界面165。用户界面165可以被配置成使得用户能够至少启动对靶标对象105的扫描，并且从检测器120收集或测量二维(2D)投影图像数据。用户界面165可以被配置为呈现投影图像数据的图形表示。耦合到控制器160的计算机系统170可以被配置为执行将在下文中更详细地描述的各种操作(例如，数据处理、剂量估计等)。贯穿本公开，术语“投影图像数据”可以与“投影数据”、“投影”、“射线照相投影”以及“投影图像”互换使用。术语“投影角度”也可以与“投影视角”互换使用。在成像系统100中，机架150可以被配置为在扫描期间围绕靶标对象105旋转，使得放射源110、风扇叶片130和140、风扇叶片驱动器135和145以及检测器120围绕靶标对象105旋转。更具体地，机架150可以围绕与投影线185相交(并且通常垂直于投影线185)的扫描轴线180旋转这些部件。靶标对象105通常以与扫描轴线180基本固定的关系对准。该配置一方面提供投影线185，并且另一方面提供与其对准的扫描轴线180和靶标对象105之间的相对旋转，其中相对旋转由角位移值θ度量。机械驱动器155可以联接到机架150，以根据控制器160的命令提供旋转。可以周期性地读取检测器120上的像素检测器阵列以获取投影图像数据。检测器120具有彼此垂直的X轴线190和Y轴线195。检测器120可以被定向为使得其Y轴线195平行于扫描轴线180。为此，Y轴线195也可被称为检测器120的轴向维度，而X轴线190也可被称为反式轴向维度或横向维度。X轴线190垂直于由扫描轴线180和投影线185限定的平面，并且Y轴线195平行于该相同平面。检测器120上的每个像素(X，Y)沿着X轴线190被分配离散的X坐标(“X”)，并且沿着Y轴线195被分配离散的Y坐标(“Y”)。为了视觉清晰起见，图1中示出了较少数量的像素检测器。检测器120可以：(a)以投影线185为中心实现靶标对象105的全扇形成像；(b)偏离投影线185实现靶标对象105的半扇形成像；或者(c)相对于投影线185可移动以允许靶标对象105的全扇形和半扇形成像。成像系统100可以使用任何合适的一种或多种成像模态，诸如计算机断层摄影(CT)、锥形射束计算机断层摄影(CBCT)等。例如，CT包括通过在单次扫描操作(“扫描”)中收集投影图像数据来对靶标对象的内部结构进行成像。CT被广泛地用于医学领域来观察人体选定部分的内部结构。CBCT是3DX射线成像技术，其中放射束被投影到具有宽射束几何形状的靶标对象105上以产生2D投影图像数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计算机系统执行针对靶标对象的放射剂量估计的方法，所述方法包括：获得使用成像系统获取的投影图像数据，其中通过将来自放射源的放射投影通过位于所述成像系统的总放射场内的所述靶标对象来获取所述投影图像数据；基于所述投影图像数据生成部分重建的体积图像数据，其中所述部分重建的体积图像数据与所述总放射场内的第一区域相关联；生成所述投影图像数据的分区，其中所述分区与所述总放射场的第二区域相关联，所述第二区域从所述放射源的方向位于所述第一区域之前；以及基于与所述第一区域相关联的所述部分重建的体积图像数据和与所述第二区域相关联的所述分区来估计针对所述靶标对象的放射剂量数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.08.04 US 15/668,7121.一种用于计算机系统执行针对靶标对象的放射剂量估计的方法，所述方法包括：获得使用成像系统获取的投影图像数据，其中通过将来自放射源的放射投影通过位于所述成像系统的总放射场内的所述靶标对象来获取所述投影图像数据；基于所述投影图像数据生成部分重建的体积图像数据，其中所述部分重建的体积图像数据与所述总放射场内的第一区域相关联；生成所述投影图像数据的分区，其中所述分区与所述总放射场的第二区域相关联，所述第二区域从所述放射源的方向位于所述第一区域之前；以及基于与所述第一区域相关联的所述部分重建的体积图像数据和与所述第二区域相关联的所述分区来估计针对所述靶标对象的放射剂量数据。2.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述放射剂量数据包括：基于所述投影图像数据的所述分区，确定与所述第二区域相关联的放射距离，所述放射距离指定来自所述放射源的射线在进入所述第一区域之前在所述第二区域中行进的放射距离。3.根据权利要求2所述的方法，其中估计所述放射剂量数据包括：基于所述部分重建的体积图像数据，确定与所述第一区域相关联的放射距离，所述放射距离指定所述射线在所述第一区域中行进到所述靶标对象内的特定点的放射距离，在所述特定点处，放射剂量值被估计。4.根据权利要求3所述的方法，其中估计所述放射剂量数据包括：基于与所述第一区域相关联的所述放射距离和与所述第二区域相关联的所述放射距离的总和来估计所述特定点处的所述放射剂量值。5.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述投影图像数据的所述分区包括：基于部分重建的体积图像数据，生成剩余投影图像数据，所述剩余投影图像数据包括与所述第二区域相关联的所述分区和与所述总放射场的第三区域相关联的分区，所述第三区域从所述放射源的方向位于所述第一区域之后。6.根据权利要求5所述的方法，其中生成所述投影图像数据的所述分区包括：基于比率，将所述剩余投影图像数据划分为与所述第二区域相关联的所述分区和与所述第三区域相关联的所述分区。7.根据权利要求5所述的方法，其中生成所述投影图像数据的分区包括：比较与所述放射源的第一角度相关联的第一剩余投影图像数据和与所述放射源的第二角度相关联的第二剩余投影图像数据；以及基于所述比较，生成与所述第二区域相关联的所述分区和与所述第三区域相关联的所述分区。8.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括指令的集合，所述指令响应于计算机系统的处理器的执行而使得所述处理器执行放射剂量估计的方法，所述方法包括：获得使用成像系统获取的投影图像数据，其中通过将来自放射源的放射投影通过位于所述成像系统的总放射场内的所述靶标对象来获取所述投影图像数据；基于所述投影图像数据生成部分重建的体积图像数据，其中所述部分重建的体积图像数据与所述总放射场内的第一区域相关联；生成所述投影图像数据的分区，其中所述分区与所述总放射场的第二区域相关联，所述第二区域从所述放射源的方向位于所述第一区域之前；以及基于与所述第一区域相关联的所述部分重建的体积图像数据和与所述第二区域相关联的所述分区来估计针对所述靶标对象的放射剂量数据。9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中估计所述放射剂量数据包括：基于所述投影图像数据的所述分区，确定与所述第二区域相关联的放射距离，所述放射距离指定来自所述放射源的射线在进入所述第一区域之前在所述第二区域中行进的放射距离。10.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中估计所述放射剂量数据包括：基于所述部分重建的体积图像数据，确定与所述第一区域相关联的放射距离，所述放射距离指定所述射线在所述第一区域中行进到所述靶标对象内的特定点的放射距离，在所述特定点处，放射剂量值被估计。...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·库塞拉，L·哈尔克，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH