用于发射引导放射治疗中的故障检测的系统和方法技术方案

在此公开了用于监视正电子发射断层摄影

【技术实现步骤摘要】
用于发射引导放射治疗中的故障检测的系统和方法
[0001]本申请是申请号为
201880063631.4
的中国专利申请的分案申请，原申请的申请日为
2018
年8月9日，优先权日为
2017
年8月9日，进入中国国家阶段的日期为
2020
年3月
30
日，专利技术名称为“用于发射引导放射治疗中的故障检测的系统和方法”。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于
2017
年8月9日提交的美国临时专利申请
No.62/543,140
的优先权，其全部内容通过引用合并于此
。


[0004]在此的系统和方法涉及患者成像，该患者成像可以用于诊断和
/
或治疗应用中，包括但不限于用于正电子发射断层摄影
(PET)
系统的质量控制程序和故障检测
。

技术介绍

[0005]正电子发射断层摄影
(PET)
是一种非侵入性成像技术，该技术使用相对的
PET
检测器沿响应线
(LOR)
检测正电子湮没事件
(
例如，重合性或重合光子事件
)。
飞行时间
(TOF)PET
在
PET
检测器处测量重合事件的时间差，以确定沿
LOR
的相应湮没位置
。
确定湮没位置在预定误差余量内取决于检测器时间分辨率的正确校准
。PET
系统
(
包括
TOF PET
系统
)
通常会接受每日质量保证
(QA)
程序，以验证
PET
检测器的时间校准
。
对于诊断成像，在
QA
检查之间校准的丢失可生成不准确的患者数据，并要求患者重复成像环节
。
[0006]在一些应用中，发射引导放射治疗
(EGRT)
使用
PET
检测器阵列来提供源自患者肿瘤和放射源的正电子发射的实时位置数据，以基于该位置数据对肿瘤进行治疗性照射
。
在
EGRT
治疗环节期间
(
例如，在
QA
检查之间
)PET
检测器的校准丢失，和
/
或空间分辨率
、
时间分辨率
、
能量敏感性和
/
或精度的任何劣化，以及无法精确确定患者肿瘤区域相对于治疗性放射源的位置可导致次优的放射疗法治疗和对健康组织的损害
。
因此，可能期望在
TOF PET
系统中提供实时故障检测，其可以更快地识别时间校准误差和
/
或故障
PET
检测器
。

技术实现思路

[0007]在此公开了使用一个或多个正电子发射检测器
(PET
检测器
)
的用于发射引导的放射治疗的系统和方法
。
通常，校准源可用于监视一个或多个正电子发射检测器的操作
。
校准源可以是与位于患者体内的放射源
(
例如，放射性示踪剂和
/
或植入的基准点
)
不同并且在空间上分开的放射源
(
例如，生成正电子湮没事件的放射源
)
，并且可以在对患者进行治疗和
/
或成像的同时被保持在多个正电子发射检测器之间
。
检测器可以同时接收来自患者和校准源的正电子发射数据
。
校准源的正电子发射数据可用于验证正电子发射检测器的功能和
/
或精度
。
尽管校准源可以设置在患者附近，但是校准源可以具有足以被检测器定位的大小和放射性，而不会给患者带来重大风险
。
[0008]在一些变型中，提供了一种成像组件，其包括：机架，该机架包括多个正电子发射检测器；以及壳体，该壳体包括诸如放射源支架的校准源支架
。
壳体可以耦接到机架
。
机架
可以进一步包括孔，并且患者扫描或治疗区域可以位于孔内并且设置在正电子发射检测器之间
。
校准源支架可以是固定的并且与孔内的患者扫描或治疗区域间隔开
。
固定校准源支架可以位于壳体内或壳体的表面上
。
正电子发射检测器可以包括可旋转的第一正电子发射检测器阵列和第二正电子发射检测器阵列
。
该组件可以进一步包括处理器，该处理器被配置为从第一可旋转正电子发射检测器阵列和第二可旋转正电子发射检测器阵列接收正电子发射数据，并且区分来自固定校准源支架和来自患者扫描区域的正电子发射数据，并且当来自固定校准源支架的正电子发射数据超过阈值参数时生成故障信号
。
[0009]在一些变型中，组件可进一步包括患者支撑件
。
患者支撑件可以包括可移动支撑表面和基座
。
在这些变型中的一些变型中，校准源支架可沿着壳体的表面设置在患者扫描区域上方的位置处
。
在这些变型中的其它变型中，校准源支架可以位于可移动支撑表面下方
。
在一些变型中，校准源
(
例如，放射源
)
可以由校准源支架保持
。
在这些变型中的一些变型中，校准源可包括约1μ
Ci
至
300
μ
Ci
，例如约2μ
Ci
，约
100
μ
Ci
的放射性和约
511keV
的能量
。
在这些变型中的其它变型中，校准源可以包括具有从约
0.25
英寸至约3英寸，例如约1英寸，约2英寸的最大尺寸的形状
。
在另一变型中，阈值参数可以是可变性阈值参数
。
在另一变型中，处理器可以进一步被配置为对来自校准源支架和来自患者扫描区域的正电子发射数据同时分类
。
在一些变型中，处理器可以配置有空间过滤器，以区分来自固定校准源支架和来自患者扫描区域的正电子发射数据
。
在这些变型中的一些变型中，空间过滤器可以是用户可调节的
。
在这些变型中的其它变型中，处理器可以进一步被配置为使用患者治疗计划来自动调节空间过滤器的几何形状
。
[0010]这里还描述了其它成像组件
。
在一些变型中，提供了一种成像组件，其包括：机架，该机架包括多个正电子发射检测器；以及壳体，该壳体包括诸如放射源的校准源
。
壳体可设置在机架上方
。
机架可进一步包括用于患者的孔，该孔设置在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种放射治疗系统，包括：可旋转机架；安装在所述机架上的第一正电子发射检测器阵列以及与所述第一正电子发射检测器阵列相对的安装在所述机架上的第二正电子发射检测器阵列；治疗放射源，其安装在所述第一正电子发射检测器阵列和所述第二正电子发射检测器阵列之间的所述可旋转机架上；壳体，其设置在所述可旋转机架上并且包括孔和与所述孔内的患者区域间隔开的固定放射源支架，其中，所述固定放射源支架位于所述壳体内或所述壳体的表面上；以及处理器，其被配置为接收从所述第一正电子发射检测器阵列和所述第二正电子发射检测器阵列检测到的正电子发射数据，以及提取表示源自所述固定放射源支架的正电子发射活动的正电子发射数据，并且当所提取的正电子发射数据不满足一个或多个阈值标准时生成故障信号
。2.
根据权利要求1所述的系统，进一步包括患者支撑件，所述患者支撑件包括可移动支撑表面和基座
。3.
根据权利要求2所述的系统，其中，所述放射源支架沿着所述壳体的所述表面设置在所述患者扫描区域上方的位置处
。4.
根据权利要求2所述的系统，其中，所述放射源支架位于所述可移动支撑表面下方
。5.
根据权利要求1所述的系统，进一步包括由所述放射源支架保持的校准放射源，所述校准源包括约1μ
Ci
至
300
μ
Ci
的放射性
。6.
根据权利要求1所述的系统，进一步包括被配置为由所述放射源支架保持的校准放射源，所述校准源包括具有从约
0.25
英寸至约3英寸的最大尺寸的形状
。7.
根据权利要求6所述的系统，其中，所述校准放射源包括盘形外壳和位于所述外壳内的正电子发射元件
。8.
根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为同时提取表示源自所述放射源支架的正电子发射活动的所述正电子发射数据，并且提取表示源自所述患者扫描区域的正电子发射活动的正电子发射数据
。9.
根据权利要求1所述的系统，其中，阈值标准包括空间过滤器，所述空间过滤器选择源自所述固定放射源支架的位置的正电子发射活动，以及其中，当将所述空间过滤器应用于所述提取的正电子发射数据指示所述正电子发射活动与所述固定放射源支架的所述位置不在同一位置时，生成故障信号
。10.
根据权利要求9所述的系统，其中，所述空间过滤器是用户可调节的
。11.
根据权利要求9所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为使用患者治疗计划来自动调节所述空间过滤器的几何形状
。12.
根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一正电子发射检测器阵列和所述第二正电子发射检测器阵列限定成像平面，其中，所述治疗放射源的束限定治疗平面，并且所述成像平面和所述治疗平面共面
。13.
根据权利要求
12
所述的系统，其中，所述固定放射源支架与所述成像平面和所述治疗平面共面
。14.
根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其中，所述固定放射源支架包括具有与所
述放射源的形状相对应的形状的凹槽
。15.
根据权利要求1所述的系统，其中，阈值标准包括采用第一时间差检测到的重合光子事件的阈值数量，其中，所述处理器被配置为生成采用所述时间差检测到的重合光子事件的实际数量的绘图，以及其中，当随所述时间差发生的重合光子事件的所述实际数量不超过所述阈值数量时，生成故障信号
。16.
根据权利要求
15
所述的系统，其中，阈值标准包括阈值真随机比率值，其中，所述处理器被配置为生成在以
0ns
为中心的第一重合时间窗口内发生的重合光子事件的所述实际数量与在不与所述第一重合时间窗口重叠的第二重合时间窗口内发生的重合光子事件的实际数量的比率，以及其中，如果所述比率不超过所述阈值真随机比率值，则生成故障信号
。17.
根据权利要求
16
所述的系统，其中，所述阈值真随机比率值约为
1。18.
根据权利要求1所述的系统，其中，阈值标准包括：在所述第一正电子发射检测器阵列的第一机架位置处采用约
2.5ns
的第一检测时间差检测到的重合光子事件的第一预期数量；以及在与所述第一机架位置成
180
°
的所述第一正电子发射检测器阵列的第二机架位置处采用约
2.5ns
的检测时间差检测到的重合光子事件的第二预期数量；其中，所述处理器被配置为基于由所述第一正电子发射检测器阵列和所述第二正电子发射检测器阵列检测到的正电子发射数据，生成在
360
°
机架旋转内的
‑
5ns
至
+5ns
之间的重合时间窗口内检测到的重合光子事件的实际数量的绘图，以及其中，当在所述第一正电子发射检测器阵列的所述第一机架位置处采用约
2.5ns
的检测时间差检测到的重合光子事件的实际数量不满足或不超过所述第一预期数量时，并且当在所述第一正电子发射检测器阵列的所述第二机架位置处采用约
2.5ns
的检测时间差检测到的重合光子事件的实际数量不满足或不超过第二预期数量时，生成故障信号
。19.
根据权利要求1所述的系统，其中，阈值标准包括在
360
°
机架旋转内的每个机架位置处由所述第一阵列和所述第二阵列的每个正电子发射检测器检测到的重合光子事件的预期数量，其中，所述处理器被配置为使用由所述第一正电子发射检测器阵列和所述第二正电子发射检测器阵列检测到的所述正电子发射数据，计算在
360
°
机架旋转内的每个机架位置处由所述第一阵列和所述第二阵列的每个正电子发射检测器检测到的重合光子事件的实际数量，以及其中，当重合光子事件的所述实际数量与重合光子事件的所述预期数量之间的差超过至少一个正电子发射检测器的预定的差异阈值时，生成故障信号
。20.
根据权利要求1所述的系统，其中，当所述处理器没有检测到表示源自所述固定放射源支架的正电子发射活动的任何正电子发射数据时，生成故障信号
。21.
根据权利要求1所述的系统，其中，阈值标准包括具有高于峰阈值的
511keV
重合光子事件计数的能量分辨率谱，以及其中，当从所述正电子发射数据生成的能量分辨率谱不具有高于所述峰阈值的
511keV
光子事件计数时，生成故障信号
。22.
根据权利要求1所述的系统，其进一步包括显示器，以及其中，所述处理器被配置为
生成视觉指示符并且将所述视觉指示符传输到所述显示器，其中，所述视觉指示符在不存在故障信号的情况下具有第一外观并且当生成故障信号时具有不同于所述第一外观的第二外观
。23.
一种成像组件，包括：机架，其包括第一可旋转正电子发射检测器阵列和与所述第一检测器阵列相对的第二可旋转正电子发射检测器阵列；壳体，其设置在所述机架上方并包括孔和与所述孔内的患者扫描区域间隔开的固定放射源，其中，所述固定放射源位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：反射医疗公司，
类型：发明
国别省市：