用于图像引导放疗的运动管理系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于在放疗期间建立可再现屏气模式的系统。一种示例性图像引导放疗系统(100)可以包括气道呼吸控制器(ABC)设备(160)，其可以在成像和/或放疗期间阻挡到患者的气流以固定目标肿瘤。患者可以在训练会话期间练习屏气，直到建立可再现的屏气模式为止。患者可以在成像和/或放疗会话中执行屏气模式，在成像和/或放疗会话期间，可以测量来自患者的生理信号并将其与在训练会话期间收集的基线信号进行比较。测得信号和基线信号之间的变化可以指示不可再现的屏气，在这种情况下，可以改变或停止辐射递送。

Motion management system and method for image guided radiotherapy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图像引导放疗的运动管理系统和方法
本公开总体上涉及放射治疗或放疗。更具体地，本公开涉及用于在图像引导放疗中管理患者运动的系统和方法。
技术介绍
放疗用于治疗哺乳动物(例如，人和动物)组织中的癌症和其它疾病。通常使用线性加速器(LINAC)来提供放疗，由此通过高能粒子(例如，电子、质子、离子等)来照射诸如肿瘤的目标部位。在放疗过程中，可以使用成像设备采集目标肿瘤和周围组织的图像，以改善辐射束的放置和剂量。例如，由图像揭示的信息可用于补偿肿瘤大小或位置的变化，以及补偿患者的移动。在胸部和上腹部区域的治疗期间，周期性地暂停对患者的通气以防止呼吸器官的运动。例如，可以使用主动呼吸控制(ABC)装置或深吸气屏气(DIBH)装置，其包括嘴件和气流阀，该气流阀在患者的呼吸周期中的特定点周期性地关闭以防止气流进出患者。在气流阻塞的情况下，肺和膈肌可能会被固定，肿瘤或其他靠近呼吸解剖结构的治疗部位也一样。然后可以在目标肿瘤在屏气期间被固定的同时照射该目标肿瘤，此后可以打开气流阀并且恢复呼吸。根据这些屏气技术，在整个治疗疗程期间，患者必须保持可再现的屏气模式，对于每次屏气以相同的持续时间和相同的肺活量保持其呼吸。然而，许多患者难以保持可再现的屏气。例如，对于屏气不熟悉或不舒服的患者在放疗期间可能变得焦虑或呼吸困难，并且他们的呼吸可能变得更快和更浅。因此，放疗疗程常被延长，因为必须提供允许患者变得足够平静以恢复屏气的时间。另外，由于恐慌和焦虑等原因，进行无法重现的屏气的患者往往以急促、不期望的运动的方式进行呼吸。结果，来自放疗设备的辐射束可能无法精确地瞄准目标肿瘤，并且周围的健康组织可能被无意地辐射。因此，仍然需要训练患者在放疗期间获得和维持可再现的屏气模式。另外，仍然需要监测患者呼吸的技术，以确保屏气模式的再现性。本公开提供了用于在医学成像和放疗期间开发和维持可再现的、一致的屏气模式以及用于监测患者以确保维持屏气模式中的可再现性的系统和方法。
技术实现思路
本文公开了用于训练患者开发和维持可再现屏气模式以及用于监测患者的生理信号以确保在医学成像和放疗期间维持屏气模式中的可再现性的系统和方法。本公开的特定示例可实现更加可再现且一致的屏气，因此提供更精确的目标解剖结构成像及对其更精确的辐射递送。根据本公开的一方面，提供了一种用于在放疗设备中使用的计算机实现的方法，所述放疗设备发射辐射束以治疗患者的目标肿瘤，其中，所述放疗设备与呼吸控制设备一起使用，所述呼吸控制设备用于在放疗期间控制患者的呼吸。该方法包括获得所述呼吸控制设备的预定屏气模式。屏气模式包括用于所述呼吸控制设备的至少一个通气暂停参数、对应于所述至少一个通气暂停参数的基线呼吸信号和对应于所述至少一个通气暂停参数的基线心血管信号。所述方法还包括检测反映患者呼吸的呼吸信号和检测反映患者心血管活动的心血管信号。所述方法还包括将通气暂停信号发送到所述呼吸控制设备，以控制所述呼吸控制设备在对应的屏气时段期间阻挡到患者的气流。所述通气暂停信号基于所述至少一个通气暂停参数。所述方法还包括计算所检测的呼吸信号和心血管信号与所获得的基线呼吸信号和心血管信号之间的变化。所述方法还包括当所计算的变化低于预定阈值时，确定门控所述放疗设备，使得在一个或多个屏气时段期间并且当所计算的变化低于所述预定阈值时对所述放疗设备进行门控以发射所述辐射束。所述至少一个通气暂停参数可以在训练时段期间获得，并且包括屏气时段持续时间和屏气时段的开始时间。所述开始时间可以是呼气结束和吸气结束中的一个或多个。所述放疗设备可根据与所述至少一个通气暂停参数、所述基线呼吸信号和所述基线心血管信号相对应的治疗计划来发射所述辐射束。所述心血管信号可以是ECG信号和脉搏血氧测定信号中的一个或多个。所计算的变化可以反映与吸气上升时间、呼气下降时间、屏气时段持续时间、呼吸循环持续时间、呼吸信号幅度、心血管循环持续时间和心血管信号幅度中的至少一个相关联的一个或多个参数。所述方法还可以包括根据所检测的心血管信号确定表示两个连续心跳之间的时间段的心血管循环持续时间。所计算的变化反映了所检测的呼吸信号与所述心血管循环持续时间之间的比较。所述方法还可以包括评估所检测的呼吸信号和心血管信号，以预测所述目标肿瘤的位置和移动中的一个或多个。所述方法还可以包括当所计算的变化等于或大于所述预定阈值时停止所述辐射束的发射。所述方法还可以包括：基于所检测的心血管信号确定多个心脏舒张期时段；以及基于所述屏气时段之一和所述心脏舒张期时段之一两者的出现来确定多个放疗激活时段。门控所述放疗设备还可以包括对所述放疗设备进行门控使得所述放疗设备仅在所述多个放疗激活时段中的一个或多个期间发射所述辐射束。根据本公开的另一方面，提供了一种处理器可读介质，该处理器可读介质包括指令，当由放疗设备的控制器执行时，所述指令使所述放疗设备执行如本文所公开的方法。根据本公开的另一方面，提供了一种用于发射辐射束以治疗患者的目标肿瘤的放疗设备，其中，所述放疗设备被配置为与呼吸控制设备通信，所述呼吸控制设备用于在所述目标肿瘤的放疗期间控制所述患者的呼吸。所述放疗设备包括辐射束发生器和控制器。所述辐射束发生器被配置为根据一个或多个控制参数向所述目标肿瘤发射所述辐射束。所述控制器被配置为获得所述呼吸控制设备的预定屏气模式。屏气模式包括用于所述呼吸控制设备的至少一个通气暂停参数、对应于所述至少一个通气暂停参数的基线呼吸信号和对应于所述至少一个通气暂停参数的基线心血管信号。所述控制器还被配置为检测反映患者呼吸的呼吸信号并检测反映患者心血管活动的心血管信号。所述控制器还被配置为将通气暂停信号发送到所述呼吸控制设备，以控制所述呼吸控制设备在对应的屏气时段期间阻挡到患者的气流。所述通气暂停信号基于所述至少一个通气暂停参数。所述控制器还被配置为计算所检测的呼吸信号和心血管信号与所获得的基线呼吸信号和心血管信号之间的变化。所述控制器还被配置为当所计算的变化低于预定阈值时，确定门控所述辐射束发生器，使得在一个或多个屏气时段期间并且当所计算的变化低于所述预定阈值时对所述辐射束发生器进行门控以发射所述辐射束。所述至少一个通气暂停参数可以在训练时段期间获得，并且包括屏气时段持续时间和每次屏气时段的开始时间。所述开始时间可以是呼气结束和吸气结束中的一个或多个。所述辐射束发生器可被配置为根据与所述至少一个通气暂停参数、所述基线呼吸信号和所述基线心血管信号相对应的治疗计划来发射所述辐射束。所述心血管信号可以是ECG信号和脉搏血氧测定信号中的一个或多个。所计算的变化可以反映与吸气上升时间、呼气下降时间、屏气时段持续时间、呼吸循环持续时间、呼吸信号幅度、心血管循环持续时间和心血管信号幅度中的至少一个相关联的一个或多个参数。所述控制器还可以被配置为根据所检测的心血管信号确定表示两个连续心跳之间的时间段的心血管循环持续时间。所计算的变化可以反映所检测的呼吸信号与所述心血管循环持续时间之间的比较。所述控制器还可以被配置为基于所检测的信号来预测所述目标肿瘤的位置和移动中的一个或多个。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发射辐射束以治疗患者的目标肿瘤的放疗设备，其中，所述放疗设备被配置为与呼吸控制设备通信，所述呼吸控制设备用于在所述目标肿瘤的放疗期间控制所述患者的呼吸，所述放疗设备包括：/n辐射束发生器，其用于向所述目标肿瘤发射所述辐射束；以及/n控制器，该控制器被配置为：/n获得所述呼吸控制设备的预定屏气模式，所述屏气模式包括：/n用于所述呼吸控制设备的至少一个通气暂停参数；/n与所述至少一个通气暂停参数相对应的基线呼吸信号；以及/n与所述至少一个通气暂停参数相对应的基线心血管信号；/n检测反映所述患者的呼吸的呼吸信号；/n检测反映所述患者的心血管活动的心血管信号；/n向所述呼吸控制设备发送通气暂停信号，以控制所述呼吸控制设备在对应的屏气时段期间阻挡到所述患者的气流，其中，所述通气暂停信号基于所述至少一个通气暂停参数；/n计算所检测的呼吸信号和心血管信号与所获得的基线呼吸信号和心血管信号之间的变化；并且/n当所计算的变化低于预定阈值时，确定门控所述辐射束发生器，使得在一个或多个屏气时段期间并且当所计算的变化低于所述预定阈值时对所述辐射束发生器进行门控以发射所述辐射束。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 EP 17191708.11.一种用于发射辐射束以治疗患者的目标肿瘤的放疗设备，其中，所述放疗设备被配置为与呼吸控制设备通信，所述呼吸控制设备用于在所述目标肿瘤的放疗期间控制所述患者的呼吸，所述放疗设备包括：
辐射束发生器，其用于向所述目标肿瘤发射所述辐射束；以及
控制器，该控制器被配置为：
获得所述呼吸控制设备的预定屏气模式，所述屏气模式包括：
用于所述呼吸控制设备的至少一个通气暂停参数；
与所述至少一个通气暂停参数相对应的基线呼吸信号；以及
与所述至少一个通气暂停参数相对应的基线心血管信号；
检测反映所述患者的呼吸的呼吸信号；
检测反映所述患者的心血管活动的心血管信号；
向所述呼吸控制设备发送通气暂停信号，以控制所述呼吸控制设备在对应的屏气时段期间阻挡到所述患者的气流，其中，所述通气暂停信号基于所述至少一个通气暂停参数；
计算所检测的呼吸信号和心血管信号与所获得的基线呼吸信号和心血管信号之间的变化；并且
当所计算的变化低于预定阈值时，确定门控所述辐射束发生器，使得在一个或多个屏气时段期间并且当所计算的变化低于所述预定阈值时对所述辐射束发生器进行门控以发射所述辐射束。


2.根据权利要求1所述的放疗设备，其中，所述至少一个通气暂停参数在训练时段期间获得并且包括屏气时段持续时间和每次屏气时段的开始时间，所述开始时间是呼气结束和吸气结束中的一个或多个。


3.根据权利要求1或2所述的放疗设备，其中，所述辐射束发生器被配置为根据与所述至少一个通气暂停参数、所述基线呼吸信号和所述基线心血管信号相对应的治疗计划来发射所述辐射束。


4.根据权利要求3所述的放疗设备，其中，所述放疗设备进一步包括MR成像设备，该MR成像设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿，
申请(专利权)人：医学智能医疗技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE