用于治疗靶的部分活动范围的方法和仪器技术

一种计算系统确定靶的全活动范围，其中所述靶的全活动范围界定内靶体积（ITV）。所述计算系统识别所述靶的部分活动范围，其中所述部分活动范围是所述靶的全活动范围的子集。所述计算系统基于所述识别的部分活动范围生成部分ITV，其中所述部分ITV是在所述靶移动通过所述部分活动范围时由所述靶扫集的体积，所述部分ITV小于所述ITV。所述计算系统生成用于对所述部分ITV实施治疗的治疗计划。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于治疗靶的部分活动范围的方法和仪器
本专利技术的实施方案涉及图像引导治疗的领域，且特定来说涉及一种用于识别靶活动范围和治疗所述活动范围的一部分的系统。
技术介绍
治疗靶可以在图像引导治疗（诸如放疗）期间移动。为了处理这个移动，在呼吸或其它移动期间基于传统扫描架的放射实施系统治疗内靶体积（ITV）（即，靶的整个活动范围），其中扩增界限用来补偿设置误差、治疗期间的大幅度病人移动和计划与治疗之间呼吸方式或其它活动方式的变化。然而，这种方法伴随大量正常组织暴露于一定处方剂量的缺陷（尤其是在呼吸期间肿瘤经历大偏移的情况下）。附图说明在附图的各图中，通过举例且非通过限制说明本专利技术。图1示出了可以是治疗实施系统的组件的诊断成像系统；图2A示出了图1的成像系统的简化图，包括病人体内的内部解剖结构；图2B示出了在将治疗床复位使得治疗中心经过ITV（内靶体积）中心后图1的成像系统的简化图；图3A示出了ITV的放大图，示出了在不追踪垂直于治疗平面的活动时追踪治疗平面内的活动；图3B示出了ITV的另一放大图，示出了已通过将活动投影到垂直于治疗平面的轴上而生成的部分ITV；图4A至图4E示出了在病人呼吸循环期间的不同肿瘤位置；图5示出了治疗病理解剖部位的部分活动范围的方法的流程图；图6示出了根据本专利技术的一个实施方案的通过治疗实施系统在至少一个轴中追踪靶位置而执行放疗的方法；图7示出了根据本专利技术的一个实施方案的通过治疗实施系统执行门控治疗实施而执行放疗的方法；图8示出了可以用于生成模拟计划，执行模拟和/或执行放疗的系统的一个实施方案；图9和图10示出了根据本专利技术的实施方案的图像引导放疗系统的构造；图11示出了基于扫描架的（等中心的）调强放疗（IMRT）系统的一个实施方案。具体实施方式本文描述了一种用于治疗靶的部分活动范围的方法和仪器。在一个实施方案中，所述方法或仪器确定靶的全活动范围并生成内靶体积（ITV），即，在靶移动通过其全活动范围时由其界定的体积。ITV可以被视作在活动循环（例如，呼吸和/或心搏循环）期间靶占有的所有体积的联集。所述方法或仪器接着识别可能未追踪的部分活动范围，所述部分活动范围是全活动范围的子集。所述方法或仪器接着生成部分ITV，即，在靶移动通过部分活动范围时靶占有的体积。接着，可以对由部分ITV覆盖的位置实施治疗。一种可以使用部分ITV的治疗是放疗。放疗包括放射诊疗（radiosurgery）和放射疗法（radiotherapy）。放射诊疗和放射疗法不同之处是在治疗过程中对病人实施的放射量。与放射诊疗过程中使用的量相比，个别过程中的放射量或放射疗法治疗过程中利用的小部分量通常约在更小的数量级。为方便起见，除非放射量级另有注释，否则术语“放疗”在本文用来意指放射诊疗和/或放射疗法。某些病理解剖部位（例如，肿瘤和病变部位）会在治疗期间改变位置。例如，人体中的肿瘤会随呼吸和/或心跳移动。在放射诊疗中，准确知道放射束通过病人解剖部位到要治疗的病变部位或肿瘤的轨迹可是关键的，以便实现在治疗计划时间期间计算的放射剂量分布。对于（例如）由于呼吸或心跳移动的治疗靶，重要的是在治疗计划和实施期间考虑这些活动。系统可通过照射或治疗由靶活动界定的整个体积处理如上文描述的靶活动（称作无视图追踪模式）。或者，可以在治疗期间使用一种或多种追踪模式精确追踪靶位置，并且系统可通过使治疗束复位以便跟踪靶活动而实施治疗，诸如运用公司的放射诊疗系统。可以用来追踪靶位置的追踪模式的实例包括1视图追踪模式和2视图追踪模式。在某些情况下，系统无法检测或补偿所有方向上的活动。在这些情形下，可以通过在无法追踪的方向上的靶活动范围界定部分ITV。仅由靶的全活动范围的一部分界定的部分ITV小于ITV，且因此健康组织接受的非希望治疗小于运用治疗整个ITV的常规系统接受的治疗。系统除可使用不同追踪模式外还可使用不同治疗模式处理靶活动。在一个实施方案中，系统使用门控治疗模式。在门控治疗模式中，系统对与病人呼吸循环（或其它活动循环）的特定阶段相关的放疗束的实施进行计时。在标准治疗模式中，未使用门控。图1至图4E示出了根据本专利技术的实施方案的可以用来治疗肿瘤的1视图追踪方法（1视图追踪模式）。1视图追踪模式是在单个成像平面中追踪靶（例如，肿瘤）。1视图追踪模式可以使用实时追踪和与病人脊柱（或其它参考结构）的固定偏移的组合以允许追踪仅在单个成像平面中可见的肿瘤。虽然使用1视图追踪，但是可追踪和补偿在单个成像平面内发生的所有活动。然而，无法追踪图像轴中的活动（例如，垂直于成像平面的活动）。据此，位置和活动可以分成两部分：平面中的位置和活动（其指的是在垂直于用来采集图像的源检测器轴的平面堆栈中这些量的分量）和平面外的位置和活动（其指的是沿源检测器轴的对应分量）。对于1视图追踪，可以生成占据平面外活动范围的部分ITV。图1示出了可以是治疗实施系统的组件的诊断成像系统100。在诊断成像系统100中，x射线源103A和103B被角距分开用于在治疗床106上病人108中关注体积（VOI）的立体成像。x射线源103A和103B分别投影x射线束107A和107B使其通过病人108到各自成像检测器104A和104B上。每个检测器的特征在于成像平面和成像轴。成像轴交叉的点界定成像等中心105（本文也称作治疗中心）。参考图1，x射线检测器104A和104B周期性地捕获病人108中VOI的二维（2D）投影图像。在最佳条件下，系统可‘看见’两张2D投影图像中的靶VOI以提供立体成像数据。或者，可以使用单个x射线检测器（例如，检测器104A或104B）捕获非立体成像数据。如所属
人员所知，系统可以使用两个视图中的立体成像数据精确地确定和/或追踪靶VOI位置。对于某些病人，系统仅可看见一个检测器或图像中的靶VOI。在这些情况下，根据本专利技术的实施方案的系统在治疗期间使用1视图追踪模式追踪靶VOI位置。这种情况可能（例如）在靶VOI强加于其它x射线衰减结构（诸如特定视图中的心脏或脊柱）上时发生。或者，即使在两个视图中可见靶VOI（例如，如果在视图之一中存在较高关联置信度或如果用户选择要使用的特定视图），仍可以使用单个视图。为了本论述的目的，将假设仅在由检测器104B采集的图像中可见肿瘤（或由检测器104B采集的图像具有较高关联置信度），且因此基于由检测器104B采集的图像的1视图追踪模式（本文称作1视图B追踪模式）将用于靶追踪。图2A示出了图1的成像系统100的简化图200，包括病人108体内的内部解剖结构。图2A包括识别脊柱205、肿瘤210和内靶体积（ITV）215的键202。内靶体积是在靶移动通过其全活动范围时由其界定的体积。如在这个实施方案中所示，病人脊柱205首先对准治疗中心（即，成像轴的交叉点）。这可以通过对支承病人108的治疗床106进行定位来执行。系统看见检测器104A和104B中的脊柱205。据此，如所属
人员将明白，系统通过将由检测器104A、104B采集的当前立体x射线图像寄存到根据手术前CT扫描生成的DRR而在三维空间中对准脊柱205。治疗平面220示为与脊柱205交叉。治疗平面220是平行于用于追踪的检测器（例如，检测器104B）的成像平面并且经过治疗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.29 US 61/408,511;2011.10.25 US 13/281,3541.一种由被编程来执行以下步骤的计算系统实现的方法，其包括：确定靶的全活动范围，其中所述靶的所述全活动范围界定内靶体积ITV，且其中所述ITV为在活动循环期间靶占有的所有体积的联集；识别所述靶的部分活动范围，其中所述部分活动范围是所述靶的所述全活动范围的未追踪部分，该未追踪部分出现在垂直于单个成像平面的轴上；和基于所述识别的部分活动范围生成部分ITV，其中所述部分ITV为所述ITV在垂直于所述单个成像平面的所述轴上的投影，所述部分ITV小于所述ITV。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述靶的所述全活动范围包括：采集显示所述全活动范围的两个不同位置的所述靶的两个手术前图像；接收在所述两个手术前图像中所述靶的轮廓；和基于在所述两个手术前图像中所述靶的所述轮廓篡改所述靶的所述全活动范围。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：生成治疗计划以对所述部分ITV实施治疗。4.根据权利要求3所述的方法，其中识别所述部分活动范围包括基于在所述治疗计划中识别的追踪模式或治疗模式的至少一个接收所述部分活动范围的用户选择或自动计算所述部分活动范围的至少一个。5.根据权利要求1所述的方法，其中在病人呼吸循环期间所述靶行进通过所述全活动范围，所述方法还包括：基于外部标志物监控所述病人的所述呼吸循环；和生成使所述外部标志物的位置与所述呼吸循环的阶段和靶位置相关的呼吸模型。6.根据权利要求5所述的方法，其还包括：当所述病人处于所述呼吸循环的一个或多个特定阶段中时，启动放疗束治疗所述部分ITV，其中所述部分ITV包括在所述呼吸循环的所述一个或多个特定阶段期间在垂直于所述单个成像平面的所述轴上的所有可能靶位置；和当所述病人处于所述呼吸循环的其它阶段时，解除所述放疗束。7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：确定所述靶何时位于所述部分ITV内的位置处；当所述靶位于所述部分ITV内的所述位置处时，启动放疗束治疗在所述靶移动通过所述部分活动范围时由所述靶扫集的所述体积；和当所述靶在所述部分ITV外时解除所述治疗束。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：通过将所述靶的所述全活动范围投影到垂直于所述单个成像平面的所述轴上而识别所述部分活动范围。9.根据权利要求1所述的方法，其还包括：通过由第一图像检测器和第二图像检测器采集图像以及将所述图像寄存到手术前三维3D图像而在3D中对准参考结构与治疗系统的治疗中心；基于所述参考结构与所述部分ITV的中心之间的已知偏移对准所述部分ITV的所述中心与所述治疗中心；使用所述第一图像检测器或所述第二图像检测器中的一个追踪平行于与所述治疗中心交叉的治疗平面的所述单个成像平面中的靶位置；和通过将在所述图像数据中识别的2D靶位置投影到所述治疗平面上而将来自所述第一图像检测器或所述第二图像检测器的图像数据转化成3D位置数据。10.根据权利要求1所述的方法，其还包括：通过采集病人的当前三维3D图像和在所述病人的所述当前3D图像与先前3D图像之间执行寄存而在3D空间中对准所述靶与治疗系统的治疗中心；和使用第一图像检测器在所述单个成像平面中追踪靶位置。11.一种治疗计划系统，其包括：存储器，其用于存储用于图像引导治疗计划的指令；和处理装置，其连接到存储器，所述处理装置被构造来：...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·毛雷尔，J·B·韦斯特，
申请(专利权)人：艾可瑞公司，
类型：
国别省市：