本发明专利技术涉及用于治疗计划的磁共振成像。将磁共振成像（MRI）用于治疗计划。使用MRI在许多周期内随时间跟踪治疗区域的运动或位置。对于时间分辨率，通过不同定向下的肿瘤而不是使用三维扫描，在平面中进行跟踪。该跟踪可以用于计算目标的空间概率密度函数。可替换地或附加地，直接将从替代物导出的空间时间信息与来自所跟踪的对象的信息进行比较，以确定替代物到目标的3D相关性的精确度或鲁棒性。在该比较指示了替代物充分可靠（精确）的情况下，可以执行基于该替代物的门控或跟踪。
【技术实现步骤摘要】
本实施例涉及动态医疗成像系统。磁共振成像(MRI)是广泛用于观看人体的结构和功能的医疗成像技术。MRI系统提供了软组织对比，其可以用于诊断软组织失调，例如肿瘤。
技术介绍
由于正常呼吸而引起的解剖运动表示放射疗法中难以应付的挑战，对于精确治疗(剂量)计划和对于递送而言均如此，这是由于这种运动可以导致所计划的和实际的目标位置之间的差异。四维(即，三维空间和时间)计算机断层扫描(CT)是用于确定随时间的目标(肿瘤)位置并导出避开健康组织的3D (或4D)剂量分发的新兴的金标准。4D-CT的主要缺点在于其基于每个轴向位置处的单个呼吸周期快照(在时间上)，并且从而可能无法解决正常呼吸可变性。4D-CT将放射剂量给予患者，从而避免4D-CT的重复。一种用于解决呼吸运动的策略也会是针对对自由呼吸的患者递送的放射疗法治疗，定义目标周围的一般不确定性边际。该不确定性边际基于对大量患者人群的共识知识，或者最近使用每个患者的4D-CT研究。在另一种策略中，提供了呼吸门控。在成像和治疗期间监视呼吸，并使用预处理扫描(例如4D-CT)来推断呼吸周期中的任何给定点处的目标位置。一种这样的技术利用替代物(surrogate)(例如，呼吸带或者光学监测的外部基准)来测量呼吸。然后，将每个周期中的相同“门控窗口”用于治疗递送。在相关策略中，患者屏住其呼吸(自愿地或者在辅助下)，以有效地阻止呼吸运动，同时对放射疗法进行管理。典型地，该策略依赖于作为肺部气体交换(经由肺量测定法)的函数的目标位置的可再现性。在其他策略中,跟踪肿瘤或治疗位置。在一个示例中，将标记植入肿瘤区域中，并使用双源摄影X射线成像来在治疗期间跟踪这些标记。然而，X射线将成像剂量植入患者，并且标记的植入是有创的。在另一示例中，组合的放射疗法辐射系统和MRI跟踪潜在4D空间中的肿瘤运动。然而，3D MRI可能不提供充足的时间分辨率。这些技术中的每一个具有由于从周期至周期或呼吸屏气至呼吸屏气的解剖运动的差异而引起的其他缺点。边际增大可以基于总体人群。由此，大的边际是非患者专用的，并可以导致肿瘤的欠辐射或健康组织的大区域的过辐射。由于外部替代物与实际肿瘤之间的呼吸漂移而使肿瘤位置随时间的偏移可以使得给定策略不太有效。4D-CT仅测量一个或少数几个呼吸周期并组合在呼吸周期内的数据，这可以导致由于获取上的不一致呼吸运动而引起的严重图像伪像。此外，呼吸运动可以通常继续在完成4D-CT后的随后时段中改变，从而未充分表示真实4D肿瘤运动。捕获这种数据的4D-CT的更长获取是在技术上可能的，但是由于辐射剂量顾虑或限制而无法进行。
技术实现思路
作为介绍，以下描述的实施例包括用于使用磁共振成像(MRI)制定治疗计划的方法、系统和计算机可读介质。使用MRI在许多个周期内随时间跟踪治疗区域的运动或位置。对于时间分辨率，通过不同定向下的肿瘤而不是使用三维扫描，在平面中进行跟踪。该跟踪可以用于计算肿瘤空间3D概率密度函数。可替换地或附加地，该跟踪被用于与替代物运动或信号进行比较，以建立长期的替代物与肿瘤的对应关系。在该比较针对给定的患者在适当时指示门控(gating)的情况下，可以执行门控。可以基于所跟踪的对象来建立边际。 在第一方面，提供了一种用于使用磁共振成像(MRI)制定治疗计划的方法。在多个生理周期内获取表示不同时刻处的第一和第二平面的磁共振(MR)数据。所述第一和第二平面相交经过患者中的对象并且是非平行的。处理器根据表示第一平面的MR数据在第一平面中沿第一和第二方向跟踪对象的位置。所述处理器根据表示第二平面的MR数据在第二平面中沿第三和第四方向跟踪对象的位置。还测量呼吸信号。所述处理器将基于所测量出的生理周期的位置与沿至少第二方向随时间跟踪的位置进行比较。基于该比较来验证允许使用对生理周期的测量的治疗。将来自跟踪的位置并入到治疗的概率密度函数中。在第二方面，提供了一种用于使用图像跟踪制定治疗计划的系统。呼吸监视器获取在多个呼吸周期内的替代物呼吸数据。扫描仪获取在所述多个呼吸周期内的帧数据。所述帧数据包括分别表示不同时刻处的第一和第二正交平面的第一和第二多个帧。一个或多个处理器与所述呼吸监视器和所述扫描仪进行通信。所述一个或多个处理器被配置为分别根据所述第一和第二多个帧来确定第一和第二平面中的运动，以计算根据帧而确定的运动与来自所述多个呼吸周期内的替代物呼吸数据的运动之间的差，并基于所述差来指示门控治疗的可行性。在第三方面，一种非瞬态计算机可读存储介质，在其中存储了表示编程处理器可执行的指令的数据，所述指令用于使用磁共振成像(MRI)制定治疗计划。该存储介质包括用于进行以下操作的指令定位作为以经过患者的不同平面的MR数据表示的对象的时间的函数的位置；计算作为随时间的位置的函数的呼吸周期的不同阶段的概率密度函数；以及考虑包括作为随时间的位置的函数的呼吸周期在内的多个呼吸周期内的漂移。本专利技术由下述权利要求限定，并且本部分中的所有内容都不应视为对这些权利要求的限制。以下结合优选实施例来讨论并且稍后可以独立或组合地要求保护本专利技术的其他方面和优势。附图说明组件和附图不必按比例绘制，而是重点在于示意本专利技术的原理。此外，在附图中，相似的参考标记在不同的视图中表示对应的部分。图I是用于使用磁共振成像(MRI)制定治疗计划的方法的示例实施例的流程图； 图2A和2B从不同方向示意了两个平面对治疗区域的相对位置；图3示出了基于所获取的MR数据的不同图像； 图4是沿不同方向随时间的位置的示例图表；以及 图5是被配置为使用磁共振成像(MRI)实现治疗计划的磁共振成像(MRI)系统的示例实施例的框图。具体实施例方式随时间重复地获取肿瘤的二维(2D)磁共振(MR)图像。这些图像表示经过肿瘤的两个或更多个非平行(例如，正交)平面。还可以利用呼吸带、导航仪图像或自门控技术来获取呼吸波形。可以一再地顺序获取2D切片平面，而且同时记录外部替代物运动。然后，经由2D模板匹配或类似的技术来跟踪肿瘤，以产生关于肿瘤位置的四维(4D-空间上3D且时间上1D)信息。该信息用于(I)针对放射疗法计划确定目标专用肿瘤3D空间概率密度函数；(2)设置自由呼吸治疗的不确定性边际；和/或(3)从目标体积最小化的观点，确定哪 个特定运动管理策略很可能最安全(例如，对于给定的情形，门控、呼吸屏气或跟踪中的哪一个执行得最好)。由于使用了 MRI，因此可以避免基准的有创布置。MRI不使用电离放射。在不增加放射剂量的情况下，可以在更长持续时间内进行成像。该更长持续时间可以更好地捕获以分钟量级出现的呼吸漂移，并且从而更能在时间上代表典型的放射疗法治疗。这些方法和系统可以包括用于解决呼吸中存在的可变性或不可再现性的一个或多个呼吸相关的平均过程。在不增加放射剂量的情况下，可以执行片断间(即，放射疗法剂量之间)的MRI扫描，以评估呼吸运动是否已改变，以及执行当前放射疗法治疗计划的质量和评估。使用基于平面MRI的4D跟踪，可以在治疗计划中采用更精密的运动补偿技术，并且由此放射疗法治疗体积可以收缩。这种收缩可以便于剂量扩大，以便改进本地肿瘤控制以及减小处于危险中的相邻正常组织的放射毒性。图I示出了用于使用磁共振成像(MRI)的制定治疗计划的方法的一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于使用磁共振成像（MRI）制定治疗计划的方法，所述方法包括：获取表示在多个呼吸周期内的不同时刻处的第一和第二平面的磁共振（MR）数据，所述第一和第二平面相交经过患者中的对象并且是非平行的；利用处理器，根据表示第一平面的MR数据在第一平面中沿第一和第二方向跟踪对象的位置；利用处理器，根据表示第二平面的MR数据在第二平面中沿第三和第四方向跟踪对象的位置；测量所述呼吸周期；利用处理器，将基于所测量出的呼吸周期的位置与沿至少第二方向随时间跟踪的位置进行比较；基于该比较来确定允许或不允许使用对所述呼吸周期的测量的治疗；以及将来自跟踪的位置并入到针对治疗的概率密度函数中。
【技术特征摘要】
2011.08.03 US 61/514,547;2012.07.16 US 13/549,6851.一种用于使用磁共振成像(MRI)制定治疗计划的方法，所述方法包括 获取表示在多个呼吸周期内的不同时刻处的第一和第二平面的磁共振(MR)数据，所述第一和第二平面相交经过患者中的对象并且是非平行的； 利用处理器，根据表示第一平面的MR数据在第一平面中沿第一和第二方向跟踪对象的位置； 利用处理器，根据表示第二平面的MR数据在第二平面中沿第三和第四方向跟踪对象的位置； 测量所述呼吸周期； 利用处理器，将基于所测量出的呼吸周期的位置与沿至少第二方向随时间跟踪的位置进行比较； 基于该比较来确定允许或不允许使用对所述呼吸周期的测量的治疗；以及 将来自跟踪的位置并入到针对治疗的概率密度函数中。2.根据权利要求I所述的方法，其中获取包括仅针对第一和第二平面而不针对其他位置获取所述MR数据，使得每至少300毫秒针对第一和第二平面中的每一个提供所述MR数据。3.根据权利要求I所述的方法，其中获取包括利用平衡稳态自由进动MR序列、梯度回波MR序列或自旋回波MR序列来获取所述MR数据。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一和第二平面中的跟踪包括沿第一平面与第二平面的相交线在处于相同方向的第二和第三方向上跟踪。5.根据权利要求4所述的方法，其中沿相交线的跟踪包括沿患者的头至脚轴进行跟踪，所述相交线被定向为沿着所述头至脚轴。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一和第二平面中的跟踪每个都包括利用来自不同时刻的MR数据的相关性的二维跟踪。7.根据权利要求I所述的方法，其中测量呼吸周期包括利用呼吸带、导航仪图像或自门控来测量呼吸周期。8.根据权利要求I所述的方法，其中比较包括基于根据以测量为基础的位置的跟踪，确定位置的偏移量；以及其中确定包括允许偏移量低于阈值的情况。9.根据权利要求4所述的方法，其中比较包括将沿相交线的位置与基于测量的位置进行比较。10.根据权利要求I所述的方法，其中并入包括在概率密度函数中考虑位置中的呼吸漂移。11.根据权利要求I所述的方法，其中并入包括针对不同周期的相同阶段处的位置并入不同定位。12.一种用于使用图像跟踪制定治...
【专利技术属性】
技术研发人员：SM舍亚，EJ特格斯塔德，
申请(专利权)人：西门子公司，约翰斯·霍普金斯大学，
类型：发明
国别省市：
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