用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法技术

技术编号:24334575 阅读:85 留言:0更新日期:2020-05-29 21:38
本发明专利技术涉及一种用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法、一种计算单元、一种CT设备和一种计算机程序产品。用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法包括以下方法步骤:‑采集患者的CT测量数据,该CT测量数据已经借助具有量子计数X射线检测器的CT设备获取,‑进一步处理CT测量数据,其中在进一步处理CT测量数据时考虑CT测量数据的特定信息内容,该CT测量数据的特定信息内容通过在获取CT测量数据时使用量子计数X射线检测器得出,其中在进一步处理CT测量数据时产生结果数据,该结果数据适合于在对患者的辐照的规划中使用,‑将结果数据提供给接口,从而能够将结果数据用于规划对患者的辐照。

Method for providing result data suitable for use in planning for irradiation of patients

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法
本专利技术涉及一种用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法、一种计算单元、一种CT设备和一种计算机程序产品。
技术介绍
在放射治疗中,用电离辐射来辐照患者的目标体积、例如肿瘤。在此,已知一种外部放射治疗,其包括从体外辐照患者的身体。同样,已知一种内部放射治疗,也称为近距离治疗(Brachytherapie)。在近距离治疗中,将包括放射性物质的辐射源引入患者的体内,以在患者体内局部地破坏或消除目标体积中的肿瘤组织。原则上,在对患者的辐照中的挑战在于确保将足够的辐射剂量馈送给目标体积,从而破坏包含在目标体积中的肿瘤组织。同时,要尽可能保护包围目标体积的风险器官,风险器官形成至少一个风险体积。因此,在辐照的规划和/或准备中高准确性是有重要意义的。已知借助成像来规划和/或准备对患者的放射治疗或辐照。为此,通常借助患者的医学测量数据来建立辐照规划,患者的医学测量数据利用三维成像方法建立。通常,为此使用借助计算机断层造影装置(CT设备)获取的计算机断层造影测量数据(CT测量数据)。根据计算机断层造影测量数据,一方面可以确定辐照的目标体积,并且另一方面可以定位周围的风险体积。此外,CT测量数据的强度值(以所谓的“亨氏单位(HounsfieldUnit)”测量)非常近似地描绘了患者体内相应位置处的电子密度,因为强度值基于在相关位置处对X射线辐射的吸收。由此,为了对辐照进行规划可以特别容易地将CT测量数据换算成电子密度图。由于在辐照中,辐射的相互作用的强度与身体中的电子密度相关,因此可以根据CT测量数据相对容易地计算辐射穿过患者身体时的衰减。此外,CT测量数据仅具有轻微的几何失真,因此可以实现适当地定义参考几何形状,以规划辐照并实施辐照。由于所述特性,迄今为止在辐照的规划中优选使用CT测量数据。近来,除了迄今使用的具有集成检测器元件的常规检测器类型之外,提出了这种量子计数X射线检测器以在CT设备中使用。由此例如,从EP1489969B1中已知一种CT设备,其检测器可以鉴于其量子能量超过预先给定阈值的X射线量子的数量来采集所接收的X射线辐射。DE102007034982B4中描述了一种用于运行量子计数X射线检测器的方法。从DE102009032252B3中已知一种用于产生测量场的能量选择性的X射线图像的方法。量子计数X射线检测器,也被称为直接转换的X射线检测器或光子计数的X射线检测器,可以实现当高能光子击中量子计数X射线检测器的半导体材料时,将高能光子直接转换成电子空穴对。半导体材料中产生的电子然后可以在集成电路中转换成电信号脉冲。在此,信号脉冲的脉冲高度可以与高能光子的能量相关。由此,通过确定合适的能量阈值可以在不同的能带中对各个检测到的高能光子进行计数。在计算机断层造影的领域中,使用量子计数X射线检测器可以实现不同的优点。由此,借助CT设备获取的CT测量数据可以具有固有的谱灵敏度,因为如之前的段落所述可以直接检测所检测的光子的能量。此外,由于量子计数X射线检测器的检测器元件通常比常规的X射线检测器的检测器元件小,因此借助CT设备获取的CT测量数据具有固有的高分辨率。此外,因为由于电子噪声低于第一设置的能量阈值,因此通常几乎完全抑制了电子噪声,所以量子计数X射线检测器通常在低信号强度的情况下具有良好的性能。此外,对各个光子进行计数可以减少量子计数X射线检测器的固有的能量加权。
技术实现思路
因此,本专利技术要解决的技术问题是,提供一种用于提供特别适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法。上述技术问题通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中描述了有利的设计方案。根据本专利技术的用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法,包括以下方法步骤:-采集患者的CT测量数据,该CT测量数据已经借助具有量子计数X射线检测器的CT设备获取,-进一步处理CT测量数据,其中在进一步处理CT测量数据时考虑CT测量数据的特定信息内容,其通过在获取CT测量数据时使用量子计数X射线检测器得出,其中在进一步处理CT测量数据时产生结果数据,结果数据适合于在对患者的辐照的规划中使用,-将结果数据提供给接口,从而可以将结果数据用于规划对患者的辐照。通常,使用量子计数X射线检测器可以实现对CT测量数据的获取,CT测量数据特别适合于在对患者的辐照的规划中使用。此外,借助对所获取的CT测量数据的适当的进一步处理(其特别有利地与CT测量数据的特定信息内容相配合)可以产生特别适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据。可以对CT测量数据和/或根据CT测量数据进一步处理的结果数据提出不同的要求,由此使得这些数据特别适合于在对患者的辐照的规划中使用:可以有利的是,CT测量数据具有高分辨率和/或高的软组织对比度(具有或没有造影剂),由此可以在对CT测量数据的进一步处理中尽可能精确地辨别和分界辐照的目标体积和/或风险体积。在出现(例如在胸腔、腹部或骨盆区域中的)患者器官的运动时,该前提也是决定性的。特别地,CT测量数据在此要适合于辨别器官的器官边界,其例如借助手动、半自动或自动的轮廓绘制和/或分割来实现。由此,在进一步处理CT测量数据时,例如可能需要在肌肉组织与脂肪组织之间或在脑灰质与脑白质之间进行分界。此外,在绘制目标体积和/或风险体积的轮廓时有利地可以使用功能性的CT测量数据、诸如灌注测量数据或通气测量数据(Ventilations-Messdaten)。对于在规划辐照时的剂量计算,尤其是在利用质子或碳离子进行粒子治疗时,特别重要的是,在对CT测量数据的进一步处理中能够根据CT测量数据可靠地导出定量材料系数、例如电子密度和/或质量密度和/或有效核电荷数和/或阻止本领(StoppingPower)。然后,定量材料系数可以作为剂量计算的基础用于规划对患者的辐照。尤其在粒子治疗中,利用离子化的粒子辐照患者时,基于CT测量数据计算阻止本领和/或相应的水当量径长(waterequivalentpathlength,WEPL)是有利的。而且,使用量子计数X射线检测器还可以实现针对每个CT测量数据获取来获取归一化的图像,从而可以针对轮廓绘制或剂量计算归一化地执行定量材料系数的计算。在准备辐照时或在辐照期间,特别有利地可以将CT测量数据、特别是借助量子计数的平板检测器(flat-panelDetektor)获取的锥形束(Cone-Beam)CT测量数据用于跟踪(Tracking)目标体积和/或风险体积。然后,可以特别有利地使用借助量子计数X射线检测器获取的CT测量数据,以验证患者、尤其是目标体积对于辐照的定位。同样,可以想到执行在线剂量测定。最后,特别有利地可以将CT测量数据用于例如在随访检查(Follow-UpUntersuchung)中观察(Monitoring)治疗过程。由此,可以借助CT测量数据来跟踪组织对辐照的反应,例如以炎症、肿瘤消退或肿瘤发展形式的反应。与此相应地,然后可以在自适应辐照本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法,包括以下方法步骤:/n-采集患者的CT测量数据,所述CT测量数据已经借助具有量子计数X射线检测器的CT设备获取,/n-进一步处理CT测量数据,其中在进一步处理CT测量数据时,考虑CT测量数据的特定信息内容,所述CT测量数据的特定信息内容通过在获取CT测量数据时使用量子计数X射线检测器得出,其中在进一步处理CT测量数据时,产生结果数据,所述结果数据适合于在对患者的辐照的规划中使用,/n-将所述结果数据提供给接口,从而能够将所述结果数据用于规划对患者的辐照。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170823 US 62/549,1751.一种用于提供适合于在对患者的辐照的规划中使用的结果数据的方法,包括以下方法步骤:
-采集患者的CT测量数据,所述CT测量数据已经借助具有量子计数X射线检测器的CT设备获取,
-进一步处理CT测量数据,其中在进一步处理CT测量数据时,考虑CT测量数据的特定信息内容,所述CT测量数据的特定信息内容通过在获取CT测量数据时使用量子计数X射线检测器得出,其中在进一步处理CT测量数据时,产生结果数据,所述结果数据适合于在对患者的辐照的规划中使用,
-将所述结果数据提供给接口,从而能够将所述结果数据用于规划对患者的辐照。


2.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括以下附加的方法步骤:
-执行对患者的辐照的规划,其中从所述接口调用所述结果数据,并且在规划对患者的辐照时使用。


3.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中
-对CT测量数据的采集包括:采集谱分辨的CT测量数据,所述谱分辨的CT测量数据通过借助量子计数X射线检测器的获取得出,
-对CT测量数据的进一步处理包括:根据谱分辨的CT测量数据,计算定量材料系数的空间分辨的分布,并且
-结果数据的提供包括:将定量材料系数的空间分辨的分布提供给所述接口。


4.根据权利要求3所述的方法,其中对CT测量数据的进一步处理包括:根据谱分辨的CT测量数据,计算第一定量材料系数的第一空间分辨的分布和第二定量材料系数的第二空间分辨的分布。


5.根据权利要求4所述的方法,其中结果数据的提供包括:为第一剂量计算算法提供所述第一定量材料系数的第一空间分辨的分布,以及为第二剂量计算算法提供所述第二定量材料系数的第二空间分辨的分布。


6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法,其中所述第一定量材料系数是电子密度,并且所述第二定量材料系数是有效核电荷数。


7.根据权利要求4至5中任一项所述的方法,其中所述第一定量材料系数和所述第二定量材料系数基于彼此线性无关的两个基础材料。


8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法,其中对CT测量数据的进一步处理包括:分开地进一步处理所述第一定量材料系数的第一空间分辨的分布和所述第二定量材料系数的第二空间分辨的分布,并且通过将在分开的进一步处理中产生的部分结果数据合并来产生结果数据。


9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法,其中对CT测量数据的采集包括:从数据库加载先前获取的谱分辨的CT测量数据,以计算定量材料系数的空间分辨的分布。


10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法,其中对CT测量数据的进一步处理除了包括根据谱分辨的CT测量数据计算定量材料系数的空间分辨的分布之外,还包括在谱分辨的CT测量数据中辨别目标体积和/或风险体积。


11.根据权利要求10所述的方法,其中已经借助量子计数X射线检测器的如下拍摄参数获取了谱分辨的CT测量数据,所述拍摄参数使得谱分辨的CT测量数据在不同的组织类型之间具有特别合适的对比度,以辨别目标体积和/或风险体积。


12.根据权利要求3至11中任一项所述的方法,其中谱分辨的CT测量数据覆盖测量场,所述测量场在轴向的测量层中包括患者的整个身体以及用于安置患者的定位辅助器。


13.根据权利要求3至12中任一项所述的方法,其中对CT测量数据的进一步处理包括:在使用包含在谱分辨的CT测量数据中的谱信息的情况下,对谱分辨的CT测量数据进行射束硬化校正,其中根据通过射束硬化校正而校正的谱分辨的CT测量数据,来计算定量材料系数的空间分辨的分布。


14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中对CT测量数据的进一步处理包括:在CT测量数据中辨别目标体积和/或风险体积,其中结果数据的提供包括将辨别的目标体积和/或风险体积提供给所述接口。


15.根据权利要求14所述的方法,其中对目标体积和/或风险体积的辨别包括:对目标体积和/或风险体积的组织与周围组织进行分界,其中在使用CT测量数据的特定信息内容的情况下,对目标体积和/或风险体积的组织与周围组织进行分界,所述CT测量数据的特定信息内容通过在获取CT测量数据时使用至少一个量子计数X射线检测器得出。


16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法,其中对目标体积和/或风险体积的辨别包括:对脂肪组织与肌肉组织进行分界,其中在使用CT测量数据的特定信息内容的情况下,对脂肪组织与肌肉组织进行分界,所述CT测量数据的特定信息内容通过在获取CT测量数据时使用至少一个量子计数X射线检测器得出。


17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法,其中对目标体积和/或风险体积的辨别包括:对脑灰质与脑白质进行分界,其中在使用CT测量数据的特定信息内容的情况下,对脑灰质与脑白质进行分界,所述CT测量数据的特定信息内容通过在获取CT测量数据时使用至少一个量子计数X射线检测器得出。


18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法,其中
-对CT测量数据的采集包括:采集谱分辨的CT测量数据,所述谱分辨的CT测量数据通过借助量子计数X射线检测器的获取得出,
-对CT测量数据的进一步处理包括:在使用包含在所述谱分辨的CT测量数据中的谱信息的情况下,对所述谱分辨的CT测量数据进行射束硬化校正,并且
-对目标体积和/或风险体积的辨别包括:在通过射束硬化校正而校正的谱分辨的CT测量数据中,对骨骼结构进行分界。


19.根据权利要求18所述的方法,其中将患者的颅底区域中的骨骼结构相互分界。


20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法,其中
-CT测量数据包括第一CT测量数据组和第二CT测量数据组,其中与所述第二CT测量数据组相比,借助量子计数X射线检测器的更高的能量阈值获取了所述第一CT测量数据组,
-对CT测量数据的进一步处理包括:创建所述第一CT测量数据组和所述第二CT测量数据组的加权组合,其中产生组合的CT测量数据,并且
-在所述组合的CT测量数据中辨别目标体积和/或风险体积。


21.根据权利要求20所述的方法,其中
-对CT测量数据的进一步处理包括:从所述第一CT测量数据组提取用于射束硬化校正的信息,并且基于所提取的信息对所述组合的CT测量数据进行射束硬化校正,其中
-在通过射束硬化校正而校正的、组合的CT测量数据中,辨别目标体积和/或风险体积。


22.根据权利要求20至21中任一项所述的方法,其中使用在空间上变化的加权因数,来创建所述第一CT测量数据组和所述第二CT测量数据组的加权组合。


23.根据权利要求22所述的方法,其中对CT测量数据的进一步处理包括:首先对目标体积和/或风险体积进行粗略辨别,其中根据粗略分割的目标体积和/或风险体积来定义所述在空间上变化的加权因数,然后在组合的CT测量数据中对目标体积和/或风险体积进行精细辨别。


24.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中对CT测量数据的采集包括:借助量子计数X射线检测器获取高分辨率的CT测量数据,其中使用量子计数X射线检测器的高分辨率模式来获取所述高分辨率的CT测量数据,其中在所述高分辨率模式下,对量子计数X射线检测器的每个像素单独进行计...

【专利技术属性】
技术研发人员:CJ埃米斯C霍夫曼P霍尔泽R卡特曼MA凯勒赖兴贝彻B克莱斯勒A里特
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

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