图像引导放射治疗中的运动管理制造技术

公开了用于在图像引导放射治疗期间管理患者的感兴趣解剖区域的运动的系统和方法。示例性系统可以包括图像获取装置、放射治疗装置和处理器装置。处理器装置可以被配置成确定感兴趣解剖区域的运动主平面并且确定平行于该主平面的多个2D切片。所述多个2D切片可以限定基本上包围感兴趣解剖区域的3D体积。处理器装置还可以被配置成控制图像获取装置以基于所述多个2D切片获取多个2D图像以及基于至少所获取的多个2D图像的子集来确定感兴趣解剖区域的运动。处理器装置还可以被配置成基于所确定的运动来控制辐射递送。

Motion management in image-guided radiotherapy

A system and method for managing motion of the patient's anatomical region of interest during image-guided radiotherapy are disclosed. An example system may include an image acquisition device, a radiotherapy device, and a processor device. The processor device can be configured to determine the main plane of motion of the region of interest and to determine multiple 2D slices parallel to the main plane. The plurality of 2D slices can limit the 3D volume that basically surrounds the region of interest. The processor device may also be configured to control the image acquisition device to acquire multiple 2D images based on the plurality of 2D slices and to determine the movement of an area of interest based on at least a subset of the acquired multiple 2D images. The processor device can also be configured to control radiation delivery based on the determined motion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像引导放射治疗中的运动管理相关申请的交叉引用本申请要求于2016年2月8日提交的美国临时申请第62/292,726号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文中。
本公开内容总体上涉及放射疗法或放射治疗。更具体地，本公开内容涉及用于在图像引导放射治疗中管理患者运动的系统和方法。
技术介绍
放射治疗用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症和其他疾病。提供了一种示例性放射治疗，其使用线性加速器(LINAC)，由此通过高能粒子(例如，电子、质子、离子等)照射肿瘤。在放射治疗的过程中，可以使用图像获取装置获取肿瘤和周围组织的图像以提高放射场放置的准确度。例如，图像揭示出的信息可用于补偿由于治疗或者由于患者的移动引起的肿瘤的变化。可以在治疗环节之前获取图像以确定多个环节之间的肿瘤变化，或者可以在治疗环节期间获取图像以确定例如由于患者的移动而引起的肿瘤变化。磁共振成像(MRI)技术由于其极好的软组织对比度和高分辨率因而可以用于产生这样的图像。然而，MRI图像尤其是三维(3D)MRI图像的获取时间相对较长。例如，可能要花费数分钟才能获得3DMRI图像。如此长的获取时间使得3DMRI不适合在治疗环节期间追踪与肿瘤变化有关的运动。
技术实现思路
本公开内容的某些实施方式涉及一种放射治疗系统。该放射治疗系统可以包括被配置成获取患者的感兴趣解剖区域的图像的图像获取装置。该放射治疗系统还可以包括被配置成基于感兴趣解剖区域的图像将一定剂量的辐射递送至感兴趣解剖区域的放射治疗装置。该放射治疗系统还可以包括处理器装置。该处理器装置可以被配置成确定感兴趣解剖区域的运动主平面。该处理器装置还可以被配置成确定平行于主平面的多个2D切片。所述多个2D切片可以限定基本上包围感兴趣解剖区域的3D体积。处理器装置还可以被配置成控制图像获取装置以基于所述多个2D切片获取多个2D图像。处理器装置还可以被配置成基于至少所获取的多个2D图像的子集来确定感兴趣解剖区域的运动。此外，处理器装置可以被配置成基于所确定的运动来控制辐射递送。本公开内容的某些实施方式涉及一种用于在图像引导放射治疗环节期间管理患者的感兴趣解剖区域的运动的方法。该方法可以由放射治疗系统的处理器装置来实现。该方法可以包括确定感兴趣解剖区域的运动主平面。该方法还可以包括确定平行于主平面的多个2D切片。所述多个2D切片可以限定基本上包围感兴趣解剖区域的三维(3D)体积。该方法还可以包括控制图像获取装置以基于多个2D切片获取多个2D图像。该方法还可以包括基于至少所获取的多个2D图像的子集来确定感兴趣解剖区域的运动。此外，该方法可以包括基于所确定的运动来控制放射治疗装置递送辐射。本公开内容的某些实施方式涉及一种放射治疗系统。该放射治疗系统可以包括被配置成获取患者的感兴趣解剖区域的MRI图像的图像获取装置。该放射治疗系统还可以包括放射治疗装置，该放射治疗装置具有线性加速器(LINAC)并且被配置成基于感兴趣解剖区域的图像将一定剂量的辐射递送至感兴趣解剖区域。该放射治疗系统还可以包括处理器装置。该处理器装置可以被配置成确定感兴趣解剖区域的运动主平面。运动主平面可以包括矢状面、冠状面或横切面。该处理器装置还可以被配置成确定平行于主平面的多个2D切片。所述多个2D切片可以限定基本上包围感兴趣解剖区域的3D体积。所述多个2D切片还可以限定相对于感兴趣解剖区域的多个空间位置。处理器装置还可以被配置成控制图像获取装置以通过重复的进行遍及所述多个2D切片的扫描来获取一系列2D图像。所述一系列2D图像内的每个2D图像可以与多个2D切片中的一个对应。处理器装置还可以被配置成基于至少所述一系列2D图像的子集来构建3D体积的四维(4D)图像。处理器装置可以被配置成接收所述一系列2D图像内对应于第一2D切片的第一2D图像；将第一2D图像插入4D图像中；接收所述一系列2D图像内同样对应于第一2D切片的第二2D图像；并且用第二2D图像替代4D图像中的第一2D图像。处理器装置还可以被配置成在放射治疗环节期间基于在不同时间处的4D图像的3D快照之间的比较来确定感兴趣解剖区域的运动。感兴趣解剖区域的运动可以包括位置变化或变形中的至少一种。此外，处理器装置可以被配置成基于所确定的运动来控制辐射递送，所述控制包括下述至少一个：控制辐射束的选通；控制多叶准直器(MLC)的修改；或者控制患者支承系统的移动。本公开内容的另外的目的和优点将部分地在以下详细描述中阐述，并且部分地将根据描述而变得明显或者可以通过实践本公开内容而获知。借助于所附权利要求书中特别指出的元素和组合将会实现和达到本公开内容的目的和优点。前面的总体描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，而并非是限制性的。附图说明构成本说明书的一部分的附图示出了若干实施方式，并且与描述一起用于说明所公开的原理。图1示出了根据本公开内容的一些实施方式的示例性放射治疗系统。图2示出了根据本公开内容的一些实施方式的示例性图像引导放射治疗装置。图3是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例性的感兴趣解剖区域的示例性图像。图4示出了根据本公开内容的一些实施方式的示例性运动主平面和示例性2D切片。图5示出了根据本公开内容的一些实施方式的另一组示例性2D切片。图6A示出了根据本公开内容的一些实施方式的构建4D图像的示例性过程以及基于4D图像确定运动的示例性过程。图6B示出了根据本公开内容的一些实施方式的用于减少“渗出”效果的示例性图像获取过程。图7示出了根据本公开内容的一些实施方式的基于对2D图像的比较来确定运动的示例性过程。图8是根据本公开内容的一些实施方式的在图像引导放射治疗环节期间管理患者的感兴趣解剖区域的运动的示例性方法的流程图。具体实施方式参照附图来描述示例性实施方式。在任何方便的情况下，在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。尽管在本文中描述了所公开的原理的示例和特征，但是在不脱离所公开的实施方式的精神和范围的情况下修改、调整和其他实现方式也是可能的。此外，词语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”以及其他类似形式旨在含义等同并且被解释为开放式的，原因在于，在这些词语中的任何一个之后的一项或多项并不意味着是这样的一项或多项的穷举列表，也不意味着仅限于列出的一项或多项。而且，单数形式旨在包括复数含义，除非上下文另有明确指示。与本公开内容一致的系统和方法涉及图像引导放射治疗或放射疗法(IGRT)。如本文所使用的，术语“放射疗法”、“放射治疗”和“放射肿瘤学”可互换使用。IGRT是指在放射治疗过程期间使用频繁的2D或3D成像来指导放射治疗的技术。IGRT技术可以用于提高辐射场放置的准确度并且减少放射治疗期间健康组织的暴露。图1示出了根据本公开内容的一些实施方式的示例性放射治疗系统100。放射治疗系统100可以是IGRT系统。如图1所示，放射治疗系统100可以包括控制台110、数据库120、放射治疗装置130和图像获取装置140。在一些实施方式中，可以将放射治疗装置130以及图像获取装置140与单个图像引导放射治疗装置150集成在一起，如图1中的虚线框150所示。在一些实施方式中，放射治疗装置130和图像获取装置140可以是分离的装置。在一些实施方式中，可以将放射治疗装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放射治疗系统，包括：图像获取装置，被配置成获取患者的感兴趣解剖区域的图像；放射治疗装置，被配置成基于所述感兴趣解剖区域的所述图像将一定剂量的辐射递送至所述感兴趣解剖区域；处理器装置，被配置成：确定所述感兴趣解剖区域的运动主平面；确定平行于所述主平面的多个二维(2D)切片，所述多个2D切片限定基本上包围所述感兴趣解剖区域的三维(3D)体积；控制所述图像获取装置以基于所述多个2D切片获取多个2D图像；基于至少所获取的多个2D图像的子集来确定所述感兴趣解剖区域的运动；以及基于所确定的运动来控制辐射递送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.08 US 62/292,7261.一种放射治疗系统，包括：图像获取装置，被配置成获取患者的感兴趣解剖区域的图像；放射治疗装置，被配置成基于所述感兴趣解剖区域的所述图像将一定剂量的辐射递送至所述感兴趣解剖区域；处理器装置，被配置成：确定所述感兴趣解剖区域的运动主平面；确定平行于所述主平面的多个二维(2D)切片，所述多个2D切片限定基本上包围所述感兴趣解剖区域的三维(3D)体积；控制所述图像获取装置以基于所述多个2D切片获取多个2D图像；基于至少所获取的多个2D图像的子集来确定所述感兴趣解剖区域的运动；以及基于所确定的运动来控制辐射递送。2.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述图像获取装置被配置成获取所述患者的所述感兴趣解剖区域的2D磁共振成像(MRI)图像。3.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述放射治疗装置包括线性加速器(LINAC)。4.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述感兴趣解剖区域包括所述患者的前列腺、子宫颈、子宫、直肠、膀胱、阴茎球、乳房中的乳房肿瘤切除术腔、肿瘤或结节。5.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述运动主平面取决于所述患者。6.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述运动主平面包括矢状面、冠状面或横切面。7.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述多个2D切片限定相对于所述感兴趣解剖区域的多个空间位置。8.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述处理器装置被配置成控制所述图像获取装置以获取一系列2D图像，所述一系列2D图像中的每个2D图像与所述多个2D切片中的一个对应。9.根据权利要求8所述的放射治疗系统，其中，所述处理器被配置成控制所述图像获取装置以通过进行遍及所述多个2D切片的扫描来获取所述一系列2D图像。10.根据权利要求9所述的放射治疗系统，其中，所述处理器被配置成控制所述图像获取装置以通过重复地进行遍及所述多个2D切片的扫描来获取所述一系列2D图像。11.根据权利要求10所述的放射治疗系统，其中，所述处理器装置被配置成通过将所述一系列2D图像内对应于第一2D切片的第一2D图像与所述一系列2D图像内同样对应于所述第一2D切片的第二2D图像进行比较来确定所述感兴趣解剖区域的运动，其中，所述第一2D图像和所述第二2D图像是在不同时间获取的。12.根据权利要求10所述的放射治疗系统，其中，所述处理器装置被配置成基于至少所述一系列2D图像的子集来构建所述3D体积的四维(4D)图像。13.根据权利要求12所述的放射治疗系统，其中，所述处理器装置被配置成：接收所述一系列2D图像内对应于第一2D切片的第一2D图像；将所述第一2D图像插入所述4D图像中；接收所述一系列2D图像内同样对应于所述第一2D切片的第二2D图像；以及用所述第二2D图像替代所述4D图像中的所述第一2D图像。14.根据权利要求12所述的放射治疗系统，其中，所述处理器装置被配置成通过将在不同时间处的所述4D图像的3D快照进行比较来确定所述感兴趣解剖区域的运动。15.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述感兴趣解剖区域的所述运动包括位置变化或变形中的至少一种。16.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述处理器装置被配置成在放射治疗环节期间确定所述运动并控制所述辐射递送。17.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中，所述处理器被配置成基于所确定的运动来控制下述中的至少一个：辐射束的选通；对多叶准直器(MLC)的修改；或者患者支承系统的移动。18.一种用于在图像引导放射治疗环节期间管理患者的感兴趣解剖区域的运动的方法，所述方法由放射治疗系统的处理器装置实现，所述方法包括：确定所述感兴趣解剖区域的运动主平面；确定平行于所述主平面的多个二维(2D)切片，所述多个2D切片限定基本上包围所述感兴趣解剖区域的三维(3D)体积；控制图像获取装置以基于所述多个2D切片获取多个2D图像；基于至少所获取的多个2D图像的子集来确定所述感兴趣解剖区域的运动；以及基于所确定的运动来...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·埃米尔·拉谢纳，
申请(专利权)人：医科达有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA