治疗规划设备制造技术

本发明专利技术涉及用于规划要被施加到对象(2)的组织的治疗的治疗规划设备。提供已经基于对组织的磁共振指纹扫描而生成的组织参数分布以及定义指示治疗的期望效果的至少一个参数的分布的治疗目标分布。机器学习模块(13)已经被训练为基于输入组织参数分布和输入治疗目标分布来输出定义对治疗的施加的至少一个治疗施加参数，使用所述机器学习模块通过基于所提供的组织参数分布和所提供的治疗目标分布确定至少一个治疗施加参数来对治疗进行规划。这允许考虑患者的实际定量组织参数分布，由此改善规划质量。善规划质量。善规划质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】治疗规划设备


[0001]本专利技术涉及用于规划要被施加到对象的组织的治疗的治疗规划设备、治疗规划方法以及计算机程序。本专利技术还涉及用于将治疗施加到对象的治疗系统，所述系统包括所述治疗规划设备。此外，本专利技术还涉及用于训练所述治疗规划设备的机器学习模块的训练系统、训练方法以及计算机程序。

技术介绍

[0002]一种需要被规划的治疗例如是热消融治疗，其中，通过例如热、冷、电的形式的能量使肿瘤消融，并且其中，可以使用被置于肿瘤内或者靠近肿瘤放置的射频(RF)消融设备、微波消融设备或低温消融设备。为了规划消融流程，能够确定治疗施加参数，如消融设备的位置和消融设备的设置，例如，要在消融设备处设置的电压、施加能量的持续时间等，其中，能够基于患者的示出了肿瘤和肿瘤周围的解剖学图像来确定这些治疗施加参数，所述解剖学图像如计算机断层摄影成像(CT)图像、磁共振(MR)图像和超声图像。例如，在这样的图像中，能够描绘出肿瘤，以便确定患者体内的肿瘤的尺寸和位置，其中，能够使用该信息来规划消融设备的位置、消融设备的设置以及施加能量的持续时间，从而使得肿瘤被彻底消融，并且使得肿瘤周围仅从消融设备接收最低能量或者根本不从消融设备接收能量。尽管在治疗规划期间尝试确定治疗施加参数以使得仅肿瘤接收能量，但是往往不能够防止肿瘤周围组织接收到所施加的能量的显著部分。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供允许对要施加到对象的组织的治疗的经改善的规划的治疗规划设备、治疗规划方法以及计算机程序。本专利技术的另外的目的在于提供用于将治疗施加到对象的治疗系统，所述系统包括所述治疗规划设备。此外，本专利技术的目的在于用于训练所述治疗规划设备的机器学习模块的训练系统、训练方法和计算机程序。
[0004]在本专利技术的第一方面中，介绍了一种用于规划要被施加到对象的组织的治疗的治疗规划设备，其中，所述治疗规划设备包括：
[0005]组织参数分布提供单元，其被配置为提供已经基于对所述组织的磁共振扫描而生成的至少一个组织参数分布，
[0006]治疗目标分布提供单元，其被配置为提供至少一个治疗目标分布，所述至少一个治疗目标分布定义了指示所述治疗的期望效果的至少一个参数的分布，
[0007]机器学习模块，其已经被训练为基于至少一个输入组织参数分布和至少一个输入治疗目标分布来输出定义对所述治疗的施加的至少一个治疗施加参数，以及
[0008]治疗规划单元，其被配置为通过基于所提供的至少一个组织参数分布、所提供的至少一个治疗目标分布和经训练的机器学习模块确定所述至少一个治疗施加参数来对所述治疗进行规划。
[0009]根据本专利技术的实施例，所述组织参数分布提供单元被配置为基于磁共振指纹
(MRF)扫描来生成所述至少一个组织参数分布。然而，任何其他已知的磁共振成像扫描或者磁共振成像扫描的组合也可以被用于该目的。根据本专利技术的优选实施例，所述磁共振成像扫描中的至少一种是定量磁共振成像扫描。由所述磁共振成像扫描得到的图像的类型优选是以下图中的一个或多个：电导率、热导率、水含量、脂肪含量、表观扩散系数(ADC)和MR弛豫时间(如T1弛豫时间或T2弛豫时间)。
[0010]本说明书的其余部分将聚焦于MRF，但是MRI领域的技术人员将认识到，可以使用其他类型的(定量)磁共振成像扫描作为备选方案。
[0011]当基于对组织的MRF扫描已经生成至少一个组织参数分布时，所述组织参数分布是诸如电导率、热导率、水含量、脂肪含量等的组织参数的定量分布。此外，由于机器学习模块已经被训练为基于所述至少一个输入组织参数分布，即基于定量组织参数分布，并且基于至少一个输入治疗目标分布，来输出至少一个治疗施加参数，如消融设备的位置、消融设备的设置或者施加治疗的持续时间，因而所述治疗规划能够考虑患者的实际定量组织参数分布，由此改进对所述治疗的规划。
[0012]所述组织参数分布提供单元优选被配置为基于对组织的MRF扫描来确定所述至少一个组织参数分布。此外，所述组织参数分布提供单元优选被配置为提供以下组织参数中的至少一种的分布作为所述至少一个组织参数分布：电导率、热导率、水含量、脂肪含量、表观扩散系数(ADC)和MR弛豫时间(如T1弛豫时间或T2弛豫时间)。ADC是指示组织内的水的扩散的幅度的组织参数。已经发现，如果使用这些特定组织参数中的至少一种，就能够进一步改善治疗规划。
[0013]优选地，所述治疗规划设备还包括：a)治疗结果分布提供单元，其被配置为提供至少一个治疗结果分布，所述至少一个治疗结果分布定义了指示治疗的至少一个获得的效果的至少一个参数的至少一个分布，所述治疗已经根据定义所施加的治疗的至少一个治疗施加参数而被施加；以及b)训练单元，其被配置为通过至少使用至少一个提供的组织参数分布和至少一个提供的治疗结果分布作为训练输入并且至少使用至少一个治疗施加参数(根据其施加了所述治疗)作为训练输出来对所述机器学习模块进行训练。因而，能够使用治疗结果分布来进一步训练所述机器学习模块。具体而言，能够使用特定患者的治疗结果分布来进一步训练所述机器学习模块，使得能够生成个性化机器学习模块。
[0014]优选的是，所述治疗结果分布提供单元被配置为基于在已经根据所述至少一个治疗施加参数施加了治疗之后执行的MRF扫描来提供所述至少一个治疗结果分布。使用MRF扫描确定治疗结果分布允许基于定量组织参数对治疗结果分布的确定。这允许对治疗结果分布的经改善的提供，并且因而允许对机器学习模块的经改善的训练。对机器学习模块的这种改善的训练能够最终带来对治疗的进一步改善的规划。
[0015]在实施例中，所述治疗目标分布提供单元被配置为提供一种分布作为所述至少一个治疗目标分布，所述分布限定了：在所述组织内的第一区域中，所述至少一个参数大于预定义阈值；并且在所述组织内的另一第二区域中，所述至少一个参数小于所述预定义阈值。例如，所述第一区域能够是肿瘤区域，并且所述第二区域能够是围绕所述肿瘤区域的区域，其中，所述治疗目标分布能够是这样的一种分布，所述分布限定了：在肿瘤区域中，组织参数应当大于预定义阈值；并且在围绕所述肿瘤区域的区域中，所述组织参数应当小于所述预定义阈值。所述治疗目标分布还能够限定：在肿瘤区域中，组织参数应当小于预定义阈
值；并且在围绕所述肿瘤区域的区域中，所述组织参数应当大于所述预定义阈值。因而，所述第二区域也能够是肿瘤区域，并且所述第一区域也能够是围绕所述肿瘤区域的区域。在此所使用的组织参数能够是例如水含量、热导率、电导率、MR弛豫时间(如T1弛豫时间或T2弛豫时间)或ADC。此外，在实施例中，所述治疗目标分布提供单元被配置为提供由于所述治疗而获得的组织温度的分布作为所述至少一个治疗目标分布。例如，治疗目标分布能够限定：在肿瘤区域中，由于所述治疗而获得的组织温度应当大于预定义阈值；并且在围绕所述肿瘤区域的另外的区域中，由于所述治疗而获得的组织温度应当小于所述预定义温度阈值。这些治疗目标分布允许对期望治疗目标的非常可靠地限定，并且因此允许进一步改善的治疗规划，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于规划要被施加到对象的组织的热消融治疗的治疗规划设备，所述治疗规划设备(9)包括：组织参数分布提供单元(10)，其被配置为提供已经基于对所述组织的磁共振扫描而生成的至少一个组织参数分布，治疗目标分布提供单元(11)，其被配置为提供至少一个治疗目标分布，所述至少一个治疗目标分布定义指示所述治疗的期望效果的至少一个参数的分布，机器学习模块(13)，其已经被训练为基于至少一个输入组织参数分布和至少一个输入治疗目标分布来输出定义对所述治疗的所述施加的至少一个治疗施加参数，以及治疗规划单元(14)，其被配置为通过基于所提供的至少一个组织参数分布、所提供的至少一个治疗目标分布和经训练的机器学习模块(13)确定所述至少一个治疗施加参数来对所述治疗进行规划。2.根据权利要求1所述的治疗规划设备，其中，所述组织参数分布提供单元(10)被配置为基于对所述组织的磁共振指纹(MRF)扫描来确定所述至少一个组织参数分布。3.根据权利要求1所述的治疗规划设备，其中，所述组织参数分布提供单元(10)被配置为提供以下组织参数中的至少一个组织参数的分布作为所述至少一个组织参数分布：电导率、热导率、水含量、脂肪含量、表观扩散系数(ADC)和磁共振(MR)弛豫时间。4.根据权利要求1所述的治疗规划设备，其中，所述治疗规划设备(9)还包括：治疗结果分布提供单元(15)，其被配置为提供至少一个治疗结果分布，所述至少一个治疗结果分布定义指示治疗的至少一个获得的效果的至少一个参数的至少一个分布，所述治疗已经根据定义所施加的治疗的至少一个治疗施加参数而被施加，以及训练单元(16)，其被配置为通过至少使用至少一个提供的组织参数分布和至少一个提供的治疗结果分布作为训练输入并且至少使用所述治疗已经根据其被施加的所述至少一个治疗施加参数作为训练输出而所述对机器学习模块(13)进行训练。5.根据权利要求4所述的治疗规划设备，其中，所述治疗结果分布提供单元(15)被配置为基于在所述治疗已经根据所述至少一个治疗施加参数已经被施加之后执行的MRF扫描来提供所述至少一个治疗结果分布。6.根据权利要求1所述的治疗规划设备，其中，所述治疗目标分布提供单元(11)被配置为提供一种分布作为所述至少一个治疗目标分布，这种分布限定了在所述组织之内的第一区域中所述至少一个参数大于预定义阈值并且在所述组织之内的另一第二区域中所述至少一个参数小于所述预定义阈值。7.根据权利要求1所述的治疗规划设备，其中，所述治疗目标分布提供单元(11)被配置为提供由于所述治疗而获得的组织温度的分布作为所述至少一个治疗目标分布。8.根据权利要求1所述的治疗规划设备，其中，所述治疗规划设备(9)还包括治疗施加器特征提供单元(12)，所述治疗施加器特征提供单元用于提供要被用于施加所述治疗的治疗施加器(6)的特征，其中，所述机器学习模块(13)已经被训练为进一步基于所述治疗施加器(6)的特征来输出定义对所述治疗的所述施加的所述至少一个治疗施加参数，并且其中，所述治疗规划单元(14)被配置为通过还基于所述治疗施加器的所提供的特征确定所述至少一个治疗施加参数来对所述治疗进行规划。9.一种用于将治疗施加到对象的治疗系统，所述治疗系统(1)包括：
根据权利要求1所述的用于规划要被施加到所述对象(2)的组织的治疗的治疗规划设备(9)，治疗施加器(6)，其被配置为将所规划的治疗施加到所述对象(2)。10.根据权利要求9所述的治疗系统，其中，所述治疗系统(1)还包括：MRF扫描器(5)，其用于在将所规划的治疗施加到所述对象(2)时对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：