移动目标的动态追踪制造技术

移动目标的动态追踪。对位于经历运动（其可以是具有循环P的周期性运动）的解剖区域中的诸如肿瘤或损伤的治疗目标，进行动态追踪。从一组CT或其他3D图像中，为解剖区域的非刚性运动和变形建立4D数学模型。该4D数学模型将解剖区域的部分的3D位置与正追踪的目标相关联，作为在P中时间中的位置的函数。使用手术前DRR和手术中x－射线图像之间的少基准非刚性图像对准，确定解剖区域的目标和/或其他部分的绝对位置。使用诸如表面标记器的运动传感器确定循环P。使用下列释放辐射束：1）非刚性图像对准的结果；2）4D模型；以及3）在P中时间中的位置。

【技术实现步骤摘要】
移动目标的动态追踪
技术介绍
在一些医学应用中，必须动态追踪随时间移动的目标。例如，在放射外科学中，可能需要动态追踪随着呼吸和/或心跳移动的人体中的肿瘤和/或损伤。在放射外科学中， 通过患者解剖结构(anatomy)到达要治疗的损伤或肿瘤的放射束的精确轨迹是关键的，以便实现在治疗计划期内计算的放射剂量分布。对于例如由于呼吸或心跳而移动的人体解剖结构的区域，重要的是对这样的运动加以考虑，计算该运动对要产生的治疗计划的影响。动态追踪也可以有利于放射外科学之外的其他医学应用，其中，解剖结构的部分由于呼吸、心跳或其他任何类型的运动而移动。在过去，已经使用了基准标记以便于追踪解剖结构的移动区域。出于大量理由，基于基准的追踪对于患者来说可能是困难的。例如，倾向于通过使用植入骨的基准标记而实现高精确性，而诸如皮肤接触标记或者解剖位置的较少侵入技术，倾向于不太精确。将基准植入患者通常是痛苦和困难的，尤其对于颈椎，其植入过程频繁地导致临床并发症。在一些使用门控来处理解剖体的运动的方法中，动态追踪可以通过在内部植入的基准和实时追踪的外部放置的标记之间建立关系而实现。作为运动周期的函数，这些方法没有考虑到周围解本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种动态追踪解剖区域中一个或多个目标并且将治疗辐射释放到该目标的方法，同时解剖区域经历特征在于运动循环Ｐ的周期性运动，该解剖区域包括一个或多个参考结构，该方法包括：监视周期性运动以测量循环Ｐ；以及在该移动解剖区域中，实时确定目标相对于参考结构的位置。

【技术特征摘要】
2004.09.30 US 10/9574671.一种动态追踪解剖区域中一个或多个目标并且将治疗辐射释放到该目标的方法， 同时解剖区域经历特征在于运动循环P的周期性运动，该解剖区域包括一个或多个参考结构，该方法包括监视周期性运动以测量循环P ；以及在该移动解剖区域中，实时确定目标相对于参考结构的位置。2.根据权利要求1的方法，其中实时确定目标相对于参考结构的位置的动作包括构建描述了解剖区域的非刚性变形的4D数学模型，作为循环P中时间的函数，并且该模型描述了目标相对于参考结构的3D运动，作为循环P中时间的函数；通过将参考结构的近实时图像与参考结构的手术前图像对准，在多个时间点ti; i = 1，…，N的每一个确定参考结构的实时位置，并且监视解剖区域的周期性运动以确定每个时间点、在循环P中的相对位置； 以及使用参考结构的近实时位置和每个时间点、在循环P中的已知位置，计算在每个时间点、目标的实时位置。3.一种动态追踪解剖区域中一个或多个目标并且将治疗辐射释放到目标的方法，同时该解剖区域经历了特征在于循环P的周期性运动，该解剖区域包括至少一个参考结构，该方法包括构建4D数学模型作为循环P中时间的函数，所述4D数学模型描述了解剖区域的非刚性变形和目标相对于参考结构的3D运动；使用该数学模型产生所需剂量分布，用于将治疗辐射释放到目标； 将参考结构的一幅或多幅近实时图像与参考结构的一幅或多幅手术前图像对准，并且动态追踪解剖区域的周期性运动，以确定所需时间点在循环P中的相对位置，以获取参考结构的实时位置；使用参考结构的实时位置、该4D模型和对所需时间点在循环P中的相对位置的了解， 计算目标的实时位置。4.一种动态追踪和将治疗辐射释放到患者的解剖区域中一个或多个目标的方法，同时患者经历特征在于循环P的周期性运动，该解剖区域包括至少一个参考结构，该方法包括从目标的手术前扫描数据构建4D数学模型，作为循环P中时间的函数，所述4D数学模型描述了解剖区域的非刚性变形，并且描述了目标相对于参考结构的3D运动；从该数学模型产生辐射剂量分布，用于贯穿循环P将治疗辐射释放到一个或多个目标；执行参考结构的近实时2D图像与参考结构的手术前3D扫描的非刚性图像对准； 使用附着到解剖区域的至少一部分的一个或多个追踪设备，确定至少一个时间点在循环P中的相对位置；使用非刚性图像对准的结果和该4D模型，实时计算目标在至少一个时间点的位置。5.根据权利要求4的方法，其中追踪设备包括下列至少一个 激光扫描器；视频系统； 超声扫描器；以及心电图。6.一种用于动态追踪解剖区域中一个或多个目标以便于将治疗辐射释放到目标的装置，解剖区域包括一个或多个参考结构并且经历运动，该装置包括目标定位器，配置用于在周期性运动的解剖区域中实时确定目标相对于参考结构的位置；4D治疗计划生成器，配置用以产生用于移动解剖区域的4D治疗计划作为时间的函数， 该治疗计划规定了将实时释放到目标的所需辐射剂量分布，并且考虑了运动期间移动解剖区域的变形。7.根据权利要求6的装置，其中所述运动是特征在于周期性循环P的周期性运动。8.根据权利要求7的装置，其中目标定位器包括a)3D扫描器，配置用以在循环P中一连串时间点、(j= 1,…ρ)的每一个，产生解剖区域的多幅3D图像I」(j = 1，...p);b)DRR生成器，配置用以在每个时间点tj;通过投射假设射线通过体积3D数据并且沿着每条射线求3D扫描数据的积分，而从3D扫描数据重建DRR ；c)χ 一射线成像系统，配置用以产生移动解剖区域中目标和参考结构的近实时2Dx -射线投影图像；d)图像对准子系统，配置用以将参考结构的近实时χ—射线投影图像对准参考结构的 DRR,由此确定参考结构的位置；e)—个或多个运动传感器，配置用以监视解剖区域的周期性运动并且测量循环P，以产生表示一个或多个所需时间点在P中的相对位置的时间位置数据；f ) 4D模型生成器，配置用以产生4D数学模型作为循环P中时间的函数，所述4D数学模型描述了目标相对于移动解剖区域中参考结构的运动；以及g)目标位置计算机，配置用以通过使用4D模型将目标的位置与参考结构的已知位置相关联，正如由图像对准子系统确定的，并且通过使用时间位置数据来确定每个所需时间点在P中的相对位置，而实时计算在一个或多个所需时间点的目标位置。9.根据权利要求8的装置，其中4D模型生成器包括变形模型构建器，变形模型构建器配置用以构建数学模型，所述数学模型描述了解剖区域的变形和运动，作为在循环P中时间中位置的函数；其中变形模型构建器配置用以从由3D扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：E汤森，JR杜利，G库杜瓦利，王晋武，E伊恩斯特，C拉恩斯，
申请(专利权)人：E汤森，JR杜利，G库杜瓦利，王晋武，E伊恩斯特，C拉恩斯，
类型：发明
国别省市：US