用于体积图像引导的适应性放射治疗的实时、在线和离线治疗剂量追踪和反馈过程制造技术

一种利用放射来治疗对象的方法，包括生成对象的感兴趣区域的体积图像数据以及根据参考计划向所述对象的感兴趣区域发射治疗放射射束。所述方法进一步包括对所述体积图像数据以及所述治疗放射射束的至少一个参数进行评估以提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线的修改。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】申请人根据35 U.S.C.§119(e)的规定要求1)于2006年5月25日提交的美国临时专利申请序列号60/808,343和2)于2007年1月18日提交的美国临时专利申请序列号60/881,092的优先权，它们的内容均全文引用于此作为参考。专利技术背景专利
本专利技术大体上涉及图像引导的放射治疗，特别地，本专利技术涉及体积(volumetric)图像引导的适应性放射治疗。相关技术讨论目前，在线的治疗剂量(dose)构建(construction)和估计包括入口(portal)的前剂量(ex-dose)重构以对传统线性加速器上的治疗剂量进行重构。特别地，使用MV入口成像器对出射剂量(exit dose)进行测量来估计患者体内的治疗剂量。然而，该方法还没有被用于患者治疗剂量的构建，原因在于该剂量重构方法缺少治疗期间的患者解剖(anatomy)信息，并且难以对散射的出射剂量进行适当校准。过去，单一的预处理(pretreatment)计算的断层摄影(tomography)扫描已经被用于设计放射治疗的患者治疗计划。由于诸如例如器官运动、收缩和变形之类的患者变化的缘故，使用这样的单一预处理扫描会导致很大的计划目标空白(target margin)以及正常组织剂量的不确定性，这些从治疗疗程(treatment session)开始到治疗疗程结束都会发生。专利技术简述本专利技术的一个方面涉及一种用于放射治疗的系统，其包括生成对象的感兴趣区域的体积图像数据的成像系统，以及根据参考计划向所述对象的感兴趣区域发射治疗放射射束的放射源。所述用于放射治疗的系统进一步包括处理系统，其接收并评估所述体积图像数据以及所述治疗放-->射射束的至少一个参数以提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线修改。本专利技术的第二方面涉及一种利用放射来治疗对象的方法，其包括生成对象的感兴趣区域的体积图像数据，以及根据参考计划向所述对象的感兴趣区域发射治疗放射射束。所述方法进一步包括对所述体积图像数据以及所述治疗放射射束的至少一个参数进行评估以提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线的修改。本专利技术的第三方面涉及一种用于放射治疗的计划和控制系统，其包括用于对对象的感兴趣区域的体积图像以及根据参考计划送往(directtowards)所述对象的感兴趣区域的治疗放射射束的参数进行捕捉和评估以便提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线修改的系统。所述系统进一步包括根据体积图像和治疗放射射束的所捕捉参数中的一个或多个来显示信息的监视器。本专利技术的第四方面涉及一种对放射治疗疗程进行计划和控制的方法，所述方法包括对对象的感兴趣区域的体积图像以及根据参考计划送往所述对象的感兴趣区域的治疗放射射束的参数进行捕捉和评估以便提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线修改。所述方法进一步包括根据体积图像和治疗放射射束的所捕捉参数中的一个或多个来显示信息。本专利技术的第五方面涉及一种用于放射治疗的系统，其包括被编程为在对象在线时的实时时间段内根据参考计划向对象的感兴趣区域发射治疗放射射束的放射源。所述系统进一步包括成像系统，所述成像系统在对象在线时的实时时间段内生成所述对象的感兴趣区域的在线体积图像数据，以及在非实时的离线时间段内生成所述对象的感兴趣区域的离线体积图像数据。所述系统进一步包括接收并处理在线和离线体积图像数据中的一个或多个以改变所述参考计划的处理系统。本专利技术的第六方面涉及一种利用放射对对象进行治疗的方法，其包括：计划在对象在线时的实时时间段内根据参考计划向对象的感兴趣区域发射治疗放射射束。所述方法包括在对象在线时的实时时间段内生成所述对象的感兴趣区域的在线体积图像数据，以及在非实时的离线时间段内生成所述对象的感兴趣区域的离线体积图像数据。所述方法进一步包括根据在线和离线体积图像数据中的一个或多个来改变所述参考计-->划。本专利技术的第七方面涉及一种形成入口图像的方法，该方法包括形成感兴趣对象的二维图像并且将准直器(collimator)部件的图像叠加(superimpose)在所述二维图像上。所述图像表示所述准直器部件在放射治疗射束要被送往所述感兴趣对象时所处的位置。本专利技术的一个或多个方面提供了以下优势：提供在线和离线的治疗剂量重构和治疗决策工具，所述治疗决策工具提供了实时、在线和离线治疗评估以及参考计划的在线或离线的修改。当结合附图阅读以下的描述和所附权利要求时，本专利技术的其它目标、优势和特征将变得很明显。附图说明图1示意性示出了根据本专利技术的放射治疗系统的实施例，其采用了剂量追踪和反馈过程以及对累积治疗剂量的自动构建、估计和评估以及用于适应性计划优化的患者解剖和剂量反馈的可能工作流程；图2a-c示出了要被用于图1的用于执行剂量追踪和反馈的放射治疗系统的机载(onboard)成像系统和/或放射治疗系统的各种实施例；图3a-b提供了形成kV入口图像的可能过程的直观表示；图4a-b示出了具有感兴趣器官的射束方向视图(beam eye view)的kV入口图像和参考图像；图5示出了质量保证工作站上的可能图像，其示出具有用于日kV入口图像的位置/体积追踪图的kV入口图像；图6是用于形成图3-5中任一kV入口图像的步骤序列的流程图；图7示出了要用于图1-2的系统的放射治疗过程的实施例。专利技术的优选实施例根据本专利技术，在图1-7中示出了诸如锥形射束(cone beam)计算机化断层摄影(CBCT)图像引导的适应性放射治疗(IGART)系统100之类的体积图像引导的适应性放射治疗系统，以及用于对日累积治疗剂量进行自动构建和评估的相应工作流序列，其中相同的部件由相同的附图标记来表示。如图1所示，CBCT IGART系统100包括多个主要系统：1)诸如x射线锥形射束计算断层摄影系统200之类的三维体积成像系-->统，2)兆伏成像系统300，包括放射治疗源，例如线性加速器302和成像器304，3)kV入口成像器处理器/软件系统400和4)治疗剂量追踪和反馈系统600，以下对其中的每一个进行讨论。三维体积成像系统锥形射束计算断层摄影系统200的机械操作与传统的计算断层摄影系统类似，区别在于通过源和检测器少于两次的旋转(优选为一次旋转)来获得整个体积图像。与传统的计算断层摄影中所使用的一维(1-D)检测器不同，这可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于放射治疗的系统，包括：　成像系统，生成对象的感兴趣区域的体积图像数据；　放射源，根据参考计划向所述对象的感兴趣区域发射治疗放射射束；以及　处理系统，其接收并评估所述体积图像数据以及所述治疗放射射束的至少一个参数以提 供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线的修改。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-25 60/808,343;US 2007-1-18 60/881,0921.一种用于放射治疗的系统，包括：
成像系统，生成对象的感兴趣区域的体积图像数据；
放射源，根据参考计划向所述对象的感兴趣区域发射治疗放射射
束；以及
处理系统，其接收并评估所述体积图像数据以及所述治疗放射射束
的至少一个参数以提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在
线或离线的修改。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述成像系统包括：
x射线源，用于向所述对象发射x射线；以及
检测器，用于接收穿过所述对象的感兴趣区域的x射线并生成信号
以生成所述对象的所述感兴趣区域的所述体积图像数据。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述成像系统包括锥形射束计
算断层摄影系统，其中所述检测器在扇形x射线通过所述对象的所述感
兴趣区域后接收它们，所述检测器为所述接收的扇形x射线中每一个生
成成像信号；以及
计算机，被连接到所述检测器以便接收所述接收的扇形x射线中每
一个的所述成像信号，其中所述x射线源、所述槽和所述检测器绕所述
对象进行旋转以使得由所述计算机重构多个成像信号以由其生成三维
的锥形射束计算断层摄影图像。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述x射线源包括kVx射线源。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述治疗放射具有从4MeV到
25Mev变动的能量。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述参考计划指定所述对象的
要暴露于所述治疗放射射束的区域以及所述区域要在单个治疗疗程期
间从所述放射源接收的剂量。
7.如权利要求1所述的系统，其中从包括所述治疗放射射束的角
度、所述治疗放射射束的能量和所述治疗放射射束的截面形状的组中选
择所述治疗放射射束的所述至少一个参数。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述处理系统包括用于对所述
体积图像数据执行分割/配准过程的工作站。
9.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于将所述体积图像数
据与从先前体积图像所取得的存储的体积图像进行比较，以使得相对于
所述存储的体积图像的对应子体积对所述体积图像的每个子体积的移
动和形状变化进行追踪的工作站。
10.如权利要求9所述的系统，进一步包括用于为用于将所述体积
图像数据与所述存储的体积图像进行比较的所述工作站所追踪的每个
子体积构建所接收的治疗剂量的工作站。
11.如权利要求10所述的系统，进一步包括用于将所述构建的治
疗剂量与所述参考计划所指定的优选治疗剂量进行比较的工作站。
12.如权利要求11所述的系统，其中如果所述构建的治疗剂量和
所述优选治疗剂量处于特定容限之内，则保留所述参考计划。
13.如权利要求11所述的系统，其中如果所述构建的治疗剂量和
所述优选治疗剂量处于特定容限之外，则改变所述参考计划。
14.如权利要求13所述的系统，其中根据所述参考计划的所述实
时评估对所述参考计划进行改变。
15.如权利要求13所述的系统，其中根据离线信息对所述参考计
划进行改变。
16.如权利要求14所述的系统，其中根据离线信息对所述参考计
划进行改变。
17.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于为所述感兴趣区域
中的每个子体积构建所接收的治疗剂量的工作站。
18.如权利要求17所述的系统，进一步包括将所述构建的治疗剂
量与所述参考计划所指定的优选治疗剂量进行比较的工作站。
19.如权利要求18所述的系统，其中如果所述构建的治疗剂量和
所述优选治疗剂量处于特定容限之内，则保留所述参考计划。
20.如权利要求18所述的系统，其中如果所述构建的治疗剂量和
所述优选治疗剂量处于特定容限之外，则改变所述参考计划。
21.如权利要求20所述的系统，其中根据所述参考计划的所述实
时评估对所述参考计划进行改变。
22.如权利要求20所述的系统，其中根据离线信息对所述参考计
划进行改变。
23.如权利要求21所述的系统，其中根据离线信息对所述参考计
划进行改变。
24.一种利用放射来治疗对象的方法，包括：
生成对象的感兴趣区域的体积图像数据；
根据参考计划向所述对象的所述感兴趣区域发射治疗放射射束；以
及
对所述体积图像数据以及所述治疗放射射束的至少一个参数进行
评估以提供实时、在线或离线的评估以及所述参考计划的在线或离线的
修改。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述生成体积图像数据包括：
向所述对象发射x射线；以及
检测穿过对象的所述感兴趣区域的x射线并生成信号来生成所述对
象的所述感兴趣区域的所述体积图像数据。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述参考计划指定所述对象
的要暴露于所述治疗放射射束的区域以及所述区域要在单个治疗疗程
期间从所述放射源接收的剂量。
27.如权利要求24所述的方法，其中从包括所述治疗放射射束的
角度、所述治疗放射射束的能量和所述治疗放射射束的截面形状的组中
选择所述治疗放射射束的至少一个参数。
28.如权利要求24所述的方法，其中所述评估包括对所述体积图
像数据执行分割/配准过程。
29.如权利要求24所述的方法，进一步包括将所述体积图像数据
与从先前体积图像所取得的存储的体积图像进行比较，以使得相对于所
述存储的体积图像的对应应子体积对所述体积图像数据的每个子体积
的移动和形状变化进行追踪。
30.如权利要求29所述的方法，进一步包括为所追踪的每个子体
积构建所接收的治疗剂量。
31.如权利要求30所述的方法，进一步包括将所述构建的治疗剂
量与所述参考计划所指定的优选治疗剂量进行比较。
32.如权利要求31所述的方法，其中如果所述构建的治疗剂量和
所述优选治疗剂量处于特定容限之内，则保留所述参考计划。
33.如权利要求31所述的系统，其中如果所述构建的治疗剂量和
所述优选治疗剂量处于特定容限之外，则改变所述参考计划。
34.如权利要求33所述的系统，其中根据所述参考计划的所述实
时评估对所述参考计划进行改变。
35.如权利要求33所述的系统，其中根据离线信息对所述参考计
划进行改变。
36.如权利要求34所述的系统，其中根据离线信息对所述参考计
划进行改变。
37.一种用于放射治疗的计划和控制系统，包括：
用于对对象的感兴趣区域的体积图像以及根据参考计划送往...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎蒂，A马丁内斯，
申请(专利权)人：威廉博蒙特医院，
类型：发明
国别省市：US[美国]