使用数字断层合成过程进行近实时定位的辐射治疗系统技术方案

一种辐射治疗方法包括：在辐射治疗系统的机架在第一方向上从第一处理输送位置向第二处理输送位置连续旋转通过处理弧的同时，使得安装在机架上的成像X射线源引导X射线穿过靶标体积，并且从安装在机架上的X射线成像仪接收X射线投影图像集；基于X射线投影图像集确定靶标体积的当前位置；以及在机架继续向第二处理输送位置旋转的同时，启动安装在机架上的处理输送X射线源的处理束向靶标体积的输送，并且继续使得机架在第一方向上从第二处理输送位置向第三处理输送位置旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用数字断层合成过程进行近实时定位的辐射治疗系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年7月28日提交的美国临时申请号62/711,483和于2019年6月25日提交的美国非临时申请号16/452,498的权益。
技术介绍
除非本文中另外指出，否则本节中描述的方法不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不能由于包括在本节中而被承认是现有技术。辐射治疗是一种针对诸如癌性肿瘤的具体靶标组织(计划靶标体积)的局部处理。在理想情况下，对计划靶标体积执行辐射治疗，该辐射治疗使周围的正常组织免于接收高于指定公差的剂量，从而将损害健康组织的风险最小化。在辐射治疗的输送之前，通常采用成像系统来提供靶标组织和周围区域的三维图像。从这样的成像，可以估计靶标组织的尺寸和质量，并且生成适当的处理计划并且确定计划靶标体积。为了在辐射治疗期间将设定剂量正确地供应给计划靶标体积(即，靶标组织)，患者应当相对于提供辐射治疗的线性加速器正确定位。通常，在处理之前和处理期间检查剂量和几何数据，以确保正确的患者放置，并且确保所给予的放疗处理与先前计划的处理相匹配。该过程称为图像指导辐射治疗(IGRT)，并且涉及在辐射处理被输送给计划靶标体积的同时使用成像系统查看靶标组织。IGRT并入了来自处理计划的成像坐标，以确保患者正确对准以在辐射治疗设备中进行处理。
技术实现思路
根据本公开的至少一些实施例，一种辐射治疗系统被配置为使得能够在单次患者屏气期间对靶标体积进行成像和处理。具体地，在实施例中，辐射系统包括旋转机架，在旋转机架上安装处理输送X射线源、以及多个成像X射线源和对应的X射线成像设备。多个成像X射线源和X射线成像设备使得能够在相对较短的旋转弧(例如，30度或更小)之上获取针对靶标体积的体积图像数据。结果，可以近实时地(例如，在大约一秒钟或更少的时间内)检测分次内运动(在单次患者屏气期间发生的解剖变化，例如由于蠕动、气泡运动、失去屏气等)。因此，辐射治疗系统可以执行图像指导辐射治疗(IGRT)，该IGRT使用X射线成像而不是磁共振成像(MRI)来监测分次内运动。然后可以经由患者重新定位和/或处理修改，来补偿检测到的解剖变化，或者可以中止当前处理。在一些实施例中，例如经由锥形束计算机断层摄影(CBCT)在患者屏气开始时执行更高质量的建立扫描，而在屏气的剩余部分期间采用数字断层合成(DTS)，以监测分次内运动。与基于MRI的IGRT不同，根据实施例，在屏气期间在包含计划靶标体积的三维(3D)区域内，监测这样的分次内运动。因此，可以在包括所有计划靶标体积的区域内，而不是在计划靶标体积的单个二维(2D)切片内，监测分次内运动。另外，为了在屏气期间在处理已经开始之后生成计划靶标体积的更高质量的3D成像，利用在处理已经开始之后(即，经由DTS扫描)获取的3D成像数据，来修改在处理开始之前(即，经由CBCT扫描)获取的3D图像数据。前述
技术实现思路
仅是说明性的，并不旨在于以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征，通过参考附图和以下具体实施方式，进一步的方面、实施例和特征将变得明显。附图说明根据结合附图进行的以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加充分明显。这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施例，因此不应当被视为对其范围的限制。通过使用附图，将利用附加具体性和细节来描述本公开。图1是根据本公开的一个或多个实施例的辐射治疗系统的透视图。图2示意性地图示了根据当前公开的各种实施例的、图1的辐射治疗系统的机架。图3A和图3B示意性地图示了根据当前公开的各种实施例的、安装在图2的机架上的X射线生成和成像部件。图4示意性地图示了根据当前公开的各种实施例的、基于通过第一X射线源和第二X射线源生成的投影图像而构造的数字体积。图5示意性地图示了根据当前公开的各种实施例的、在机架旋转45度之后的、安装在机架上的X射线生成和成像部件。图6示意性地图示了根据当前公开的各种实施例的、安装在机架上的X射线生成和成像部件。图7示意性地图示了根据当前公开的各种其他实施例的、安装在机架上的X射线生成和成像部件。图8示意性地图示了根据当前公开的各种其他实施例的、安装在机架上的X射线生成和成像部件。图9阐述了根据本公开的一个或多个实施例的辐射治疗过程的流程图。图10阐述了根据本公开的一个或多个实施例的示例性的计算机实现的辐射治疗方法的流程图。图11A和图11B是根据本公开的一个或多个实施例的旋转时间线，它们示意性地图示了某些方法步骤在机架旋转中的什么点处发生。图12是根据本公开的一个或多个实施例的旋转时间线，其示意性地图示了某些方法步骤在机架旋转中的什么点处发生。图13是根据本公开的一个或多个实施例的旋转时间线，其示意性地图示了在机架旋转期间的重叠图像获取弧。图14阐述了根据本公开的一个或多个实施例的示例性的计算机实现的辐射治疗方法的流程图。具体实施方式在以下具体实施方式中，参考形成其部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，否则相似的符号通常标识相似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意在是限制性的。在不脱离此处呈现的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，如本文中总体上描述的以及在图中图示的本公开的方面可以以各种各样的不同配置来布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地构想并且构成本公开的部分。图像指导辐射治疗(IGRT)用于处理诸如肺部的进行自愿移动、或诸如受蠕动影响的器官的进行非自愿移动的身体区域中的肿瘤。IGRT涉及在向靶标组织输送辐射处理的同时，使用成像系统查看靶标组织(还称为“靶标体积”)。在IGRT中，将来自先前确定的处理计划的、靶标体积的基于图像的坐标与在施加处理束期间确定的、靶标体积的基于图像的坐标进行比较。以这种方式，可以检测靶标体积相对于辐射治疗系统的运动或变形，并且可以调整患者的位置和/或处理束，以将辐射剂量更精确地靶向肿瘤。在一些常规IGRT辐射系统中，经由诸如金种子的基准标记物，在施加处理束期间，检测软组织的运动。然而，基准标记物的使用具有众多缺点，特别是放置标记物所需要的侵入性外科手术。具体地，基准标记物的腹腔镜插入需要附加的时间和临床资源，诸如手术室、麻醉、抗生素、以及众多附加的医学专家的参与。替代地，在一些常规IGRT辐射系统中，在施加处理束期间经由磁共振成像(MRI)来检测软组织的运动。然而，基于MRI的IGRT也有缺点。首先，基于MRI的IGRT系统一般比采用X射线成像的辐射治疗系统更大、更复杂且更昂贵。其次，经由MRI来检测靶标体积的运动或变形一般涉及监测与穿过靶标体积的2D切片相关联的图像。结果，难以检测在被监测的2D切片之外(或垂直于该2D切片)的任何地方发生的靶标体积运动或变形，这可能会严重影响所施加的辐射剂量的准确性。鉴于上述情况，本领域中需要改进的系统和技术，以确保在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辐射处理系统，包括：/n机架，所述机架被可旋转地耦合到驱动机座，并且被配置为围绕所述辐射处理系统的孔旋转；/n处理输送X射线源，安装在所述机架上，并且被配置为将处理X射线引导到靶标体积，所述靶标体积设置在所述孔中；/n成像X射线源，安装在所述机架上；/nX射线成像仪，安装在所述机架上；以及/n处理器，被配置为：/n使得所述机架在第一方向上连续地执行通过处理弧的旋转，所述处理弧包括第一处理输送位置和第二处理输送位置；/n在使得所述机架在第一方向上从所述第一处理输送位置向所述第二处理输送位置旋转通过所述处理弧的同时，使得所述成像X射线源将X射线引导穿过所述靶标体积并且引导向所述X射线成像仪；/n响应于所述X射线被引导向所述X射线成像仪，从所述X射线成像仪接收X射线投影图像集，其中所述X射线投影图像集是经由数字断层合成过程而生成的；/n基于所述X射线投影图像集，确定所述靶标体积的当前位置；以及/n响应于确定所述靶标体积的所述当前位置距计划处理位置小于阈值距离，在使得所述机架继续向所述第二处理输送位置旋转的同时：/n启动所述处理输送X射线源的处理束向所述靶标体积的输送；以及/n继续使得所述机架在所述第一方向上从所述第二处理输送位置向第三处理输送位置旋转。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180728 US 62/711,483;20190625 US 16/452,4981.一种辐射处理系统，包括：
机架，所述机架被可旋转地耦合到驱动机座，并且被配置为围绕所述辐射处理系统的孔旋转；
处理输送X射线源，安装在所述机架上，并且被配置为将处理X射线引导到靶标体积，所述靶标体积设置在所述孔中；
成像X射线源，安装在所述机架上；
X射线成像仪，安装在所述机架上；以及
处理器，被配置为：
使得所述机架在第一方向上连续地执行通过处理弧的旋转，所述处理弧包括第一处理输送位置和第二处理输送位置；
在使得所述机架在第一方向上从所述第一处理输送位置向所述第二处理输送位置旋转通过所述处理弧的同时，使得所述成像X射线源将X射线引导穿过所述靶标体积并且引导向所述X射线成像仪；
响应于所述X射线被引导向所述X射线成像仪，从所述X射线成像仪接收X射线投影图像集，其中所述X射线投影图像集是经由数字断层合成过程而生成的；
基于所述X射线投影图像集，确定所述靶标体积的当前位置；以及
响应于确定所述靶标体积的所述当前位置距计划处理位置小于阈值距离，在使得所述机架继续向所述第二处理输送位置旋转的同时：
启动所述处理输送X射线源的处理束向所述靶标体积的输送；以及
继续使得所述机架在所述第一方向上从所述第二处理输送位置向第三处理输送位置旋转。


2.根据权利要求1所述的辐射处理系统，其中所述处理器进一步被配置为：在作为执行所述旋转的一部分使得所述机架在所述第一方向上从第一成像位置向第二成像位置旋转的同时：
使得所述成像X射线源引导X射线穿过所述靶标体积；
从所述X射线成像仪接收X射线投影图像的初始集，其中所述X射线投影图像的初始集是经由锥形束计算机断层摄影过程而生成的；以及
基于所述X射线投影图像的初始集，确定所述靶标体积的初始位置。


3.根据权利要求2所述的辐射处理系统，其中在所述第一方向上从所述第一成像位置向所述第二成像输送位置旋转所述机架包括：将所述机架旋转小于或等于90度。


4.根据权利要求2所述的辐射处理系统，其中当在所述第一方向上旋转时，所述机架在通过所述第一处理输送位置之前通过所述第二成像位置。


5.根据权利要求2所述的辐射处理系统，其中所述处理器进一步被配置为：
基于所述靶标体积的所述初始位置，确定所述靶标体积的所述初始位置距所述计划处理位置小于所述阈值距离；以及
作为响应，在将所述机架旋转到所述第一处理输送位置后，在使得所述机架在所述第一方向上从所述第一处理输送位置向所述第二处理输送位置旋转的同时，利用所述处理输送X射线源启动所述处理束向所述靶标体积的输送。


6.根据权利要求5所述的辐射处理系统，其中基于所述X射线投影图像集确定所述靶标体积的所述当前位置包括：
基于所述X射线投影图像的初始集，针对包括所述靶标体积的数字体积生成图像数据；
基于经由所述数字断层合成过程生成的所述X射线投影图像集，更新针对所述数字体积的所述图像数据；以及
在更新针对所述数字体积的所述图像数据之后，基于针对所述数字体积的所述图像数据，确定所述靶标体积的所述当前位置。


7.根据权利要求2所述的辐射处理系统，其中所述处理器被配置为：以第一旋转速度在所述第一方向上从所述第一处理输送位置向所述第二处理输送位置旋转所述机架，并且以第二旋转速度在所述第一方向上从所述第一成像位置向所述第二成像位置旋转所述机架，所述第二旋转速度比所述第一旋转速度慢。


8.根据权利要求1所述的辐射处理系统，进一步包括：
安装在所述机架上的附加成像X射线源；以及
安装在所述机架上的附加X射线成像仪。


9.根据权利要求1所述的辐射处理系统，其中所述成像X射线源和所述X射线成像仪能够以半扇形配置被定位在所述机架上。


10.根据权利要求1所述的辐射处理系统，其中所述成像X射线源和所述X射线成像仪能够以全扇形配置被定位在所述机架上。


11.根据权利要求10所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·范赫特伦，L·朱，D·莫夫，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US