肿瘤实时监控方法及装置、放射治疗系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种肿瘤实时监控方法及装置，以及放射治疗系统、门控治疗系统，其中肿瘤实时监控方法包括获取患者的四维图像，所述四维图形中包含肿瘤区域，通过监控装置采集患者表面信息，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像并得到肿瘤的位置信息。本发明专利技术可以实现肿瘤靶区在六个方向的实时监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射治疗领域，尤其涉及一种在放射治疗过程中对肿瘤的运动进行实时监控的方法及装置以及具备该监控装置的门控治疗系统。
技术介绍
放射治疗是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子线、质子束及其它粒子束等治疗恶性肿瘤的一种方法。由于射束能量高，在肿瘤细胞被杀死的同时正常细胞也会受到影响，因此在放射治疗中要求，射束尽可能地只照射肿瘤区域而不影响周围的正常组织，这就要求在治疗之前对需要照射的区域进行勾画。由于受到呼吸、心跳等运动的影响肿瘤的位置可能会发生改变，在放射治疗中，照射区域的勾画需要考虑肿瘤位置的不确定性，选择安全余量以保证足够多的剂量照射到肿瘤区域。这种策略导致正常组织接收的剂量较多，产生副作用，并限制了可能的剂量提升。为了实现精准放疗，肿瘤位置信息对于实时运动跟踪、自适应放疗、剂量计算、剂量验证和门控技术等都具有重要意义。目前肿瘤位置在线跟踪技术在实际应用中仍具有挑战，可大致分为三类：(1)皮肤表面标记或金属植入物法。使用皮肤表面标记或金属植入物标记靶区位置，在治疗过程中使用射束方向视图(BeamEyeView，简称BEV)进行靶区在线跟踪。皮肤表面标记与内在组织的关联性并不稳定，因此表面标记往往不能准确反映内在靶区运动；使用金属植入物进行靶区跟踪时，植入金属物必须足够靠近靶区，始终在BEV范围内，并且金属植入物标记靶区位置是侵入式方法，其安全性依赖于金属植入位置和植入方法。(2)额外kV射线源法。在治疗过程中使用独立的kV射线源对靶区进行在线跟踪，典型模型是kV/MV影像系统，其使用一对正交投影图像与计划CT图像做2D/3D配准，能够获得六个方向的运动监控信息。该方法进行在线靶区位置监控精度较高(小于2mm),但其需要连续的kV影像，引起额外的患者辐射剂量；同时，大数据量的kV/MV图像配准计算量较大，会引起较大延迟，降低了跟踪的准确性。(3)外监控装置法。治疗前，通过外监控装置测量得到外监控信号与肿瘤运动的关联性，例如通过外监控装置测量放置于患者身体表面的小球的移动，并将小球的移动与肿瘤的运动进行关联；治疗过程中，采集外监控信号，利用治疗前的关联结果，得到实时肿瘤运动情况。该方法要求运动重复性较好、呼吸周期恒定。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种新的肿瘤实时监控方法及装置，其通过四维图像结合EPID实时图像、外监控装置的采集信息得到肿瘤的实时位置。本专利技术提出了一种肿瘤实时监控方法，包括获取患者的四维图像，所述四维图像中包含肿瘤区域；通过监控装置采集患者表面信息；从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像并得到肿瘤的位置信息。可选的，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像包括从所述患者表面信息中得到点阵跟踪信息，从所述四维图像中选择与所述点阵跟踪信息匹配的图像。可选的，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像包括从所述患者表面信息中得到表面跟踪信息，从所述四维图像中选择与所述表面跟踪信息匹配的图像。可选的，所述肿瘤的位置信息至少包括肿瘤的深度信息。可选的，所述肿瘤实时监控方法还包括获取患者表面与肿瘤位置的对应关系。可选的，所述患者表面与肿瘤位置的对应关系包括患者表面与肿瘤在深度方向的对应关系。可选的，所述患者表面与肿瘤在深度方向的对应关系包括所述四维图像中，患者表面形状与患者表面与肿瘤在深度方向的距离之间的对应关系。可选的，所述患者表面与肿瘤位置的对应关系还包括患者表面与肿瘤绕深度方向之外的两个坐标轴方向的旋转角度的对应关系。可选的，所述患者表面与肿瘤位置的对应关系根据所述四维图像确定。可选的，所述肿瘤实时监控方法还包括获取所述肿瘤区域的实时图像以校正肿瘤的位置信息。可选的，利用EPID采集所述肿瘤区域的实时图像。可选的，所述获取所述肿瘤区域的实时图像以校正肿瘤的位置信息包括：将与所述患者表面信息匹配的图像进行正投影得到数字重建图像，将所述实时图像与所述数字重建图像进行配准，校正除深度方向之外的位置信息。可选的，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像并得到肿瘤的位置信息包括：根据监控装置的采集信息从所述四维图像中选择与所述采集信息匹配的图像，将所述图像进行正投影得到数字重建图像，将所述实时图像与所述数字重建图像进行配准，得到部分方向的位置信息，根据监控装置的采集信息得到患者表面的三维重建信息，根据所述患者表面与肿瘤位置的对应关系，得到所述肿瘤在其它方向的位置信息。可选的，所述根据监控装置的采集信息从所述四维图像中选择与所述采集信息匹配的图像，包括根据监控装置的采集信息得到点阵跟踪信息，从所述四维图像中选择与所述点阵跟踪信息匹配的图像。可选的，所述根据监控装置的采集信息得到患者表面的三维重建信息包括根据监控装置的采集信息得到表面跟踪信息，对所述表面跟踪信息进行三维表面重建得到患者表面的三维重建信息。可选的，所述部分方向的位置信息包括除深度方向之外的位置信息，其它方向的位置信息包括深度方向的位置信息。可选的，所述部分方向的位置信息包括深度方向之外的两个坐标轴方向的位置信息及绕深度方向的旋转角度信息，其它方向的位置信息包括深度方向的位置信息及绕深度方向之外的两个坐标轴方向的旋转信息。可选的，所述四维图像为4D-CT图像或4D-CBCT图像。可选的，所述四维图像为治疗前的图像。可选的，所述监控装置包括至少三个互成角度的摄像机。本专利技术还提出了一种肿瘤实时监控装置，包括跟踪单元，用于通过监控装置采集患者表面信息；图像采集单元，用于采集实时图像；数据处理单元，用于进行数据处理，包括：获取患者的四维图像，从所述四维图像中选择与患者表面信息匹配的图像，将所述与患者表面信息匹配的图像进行正投影得到数字重建图像，将所述实时图像与所述数字重建图像进行配准，得到部分方向的位置信息，根据所述患者表面信息得到患者表面的三维重建信息，根据患者表面与肿瘤位置的对应关系，得到与三维重建信息对应的肿瘤在其它方向的位置信息。可选的，所述四维图像为4D-CT图像或4D-CBCT图像。本专利技术还提出了一种放射治疗系统，包括直线加速器、病床及数据处理单元，其特征在于，所述数据处理单元包括条件设置子单元，用于设置所述直线加速器的出束条件，判断子单元，用于将前述的肿瘤实时监控装置监测到的肿瘤位置与所述出束条件进行比较，判断是否满足所述出束条件，如果满足所述出束条件，则直线加速器出束，否则，直线加速器不出束。本专利技术还提出了一种门控治疗系统，包括放射治疗装置及数据处理单元，其特征在于，所述数据处理单元包括条件设置子单元，用于设置所述放射治疗装置的出束条件，判断子单元，用于将前述的肿瘤实时监控装置监测到的肿瘤位置与所述出束条件进行比较，判断是否满足所述出束条件，如果满足所述出束条件，则放射治疗装置工作，否则，放射治疗装置不工作。相对于现有技术，本专利技术提供的肿瘤实时监控方法及装置，通过四维图像和外监控装置配合使用，可以得到肿瘤的实时位置信息；进一步地，可以得到肿瘤在六个方向的位置信息；进一步地，通过四维图像、EPID实时图像以及外监控装置的采集信息相结合，使得得到的肿瘤在六个方向的位置信息更加精确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肿瘤实时监控方法，其特征在于，包括获取患者的四维图像，所述四维图像中包含肿瘤区域；通过监控装置采集患者表面信息；从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像并得到肿瘤的位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种肿瘤实时监控方法，其特征在于，包括获取患者的四维图像，所述四维图像中包含肿瘤区域；通过监控装置采集患者表面信息；从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像并得到肿瘤的位置信息。2.根据权利要求1所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像包括从所述患者表面信息中得到点阵跟踪信息，从所述四维图像中选择与所述点阵跟踪信息匹配的图像。3.根据权利要求1所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像包括从所述患者表面信息中得到表面跟踪信息，从所述四维图像中选择与所述表面跟踪信息匹配的图像。4.根据权利要求1所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述肿瘤的位置信息至少包括肿瘤的深度信息。5.根据权利要求1所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，还包括获取患者表面与肿瘤位置的对应关系。6.根据权利要求5所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述患者表面与肿瘤位置的对应关系包括患者表面与肿瘤在深度方向的对应关系。7.根据权利要求6所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述患者表面与肿瘤在深度方向的对应关系包括所述四维图像中，患者表面形状与患者表面与肿瘤在深度方向的距离之间的对应关系。8.根据权利要求6所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述患者表面与肿瘤位置的对应关系还包括患者表面与肿瘤绕深度方向之外的两个坐标轴方向的旋转角度的对应关系。9.根据权利要求5所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述患者表面与肿瘤位置的对应关系根据所述四维图像确定。10.根据权利要求5所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，还包括获取所述肿瘤区域的实时图像以校正肿瘤的位置信息。11.根据权利要求10所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，利用EPID采集所述肿瘤区域的实时图像。12.根据权利要求10所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述获取所述肿瘤区域的实时图像以校正肿瘤的位置信息包括：将与所述患者表面信息匹配的图像进行正投影得到数字重建图像，将所述实时图像与所述数字重建图像进行配准，校正除深度方向之外的位置信息。13.根据权利要求10所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，从所述四维图像中选择与所述患者表面信息匹配的图像并得到肿瘤的位置信息包括：根据监控装置的采集信息从所述四维图像中选择与所述采集信息匹配的图像，将所述图像进行正投影得到数字重建图像，将所述实时图像与所述数字重建图像进行配准，得到部分方向的位置信息，根据监控装置的采集信息得到患者表面的三维重建信息，根据所述患者表面与肿瘤位置的对应关系，得到所述肿瘤在其它方向的位置信息。14.根据权利要求13所述的肿瘤实时监控方法，其特征在于，所述根据监控装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏成，陈江龙，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31