多传感器引导的放射疗法制造技术

本文公开了使用来自一个或多个目标传感器的传感器数据的放射疗法治疗规划方法和放射疗法递送方法。放射疗法治疗规划方法的一种变型包括基于目标传感器的传感器表征概率密度函数(PDF)生成传感器表征图像，以及计算可以应用于根据在辐射递送环节期间采集的传感器数据生成的传感器图像的一组激发过滤器。除此之外，放射疗法治疗规划方法的一种变型包括基于多个目标传感器的多个传感器表征PDF来生成多个传感器表征图像，以及计算用于多个目标传感器中的每一者的多组激发过滤器。这些激发过滤器可以与根据在辐射递送环节期间从一个或多个目标传感器采集的目标传感器数据生成的传感器图像一起使用，以计算用于将治疗辐射递送到目标区域的辐射注量。递送到目标区域的辐射注量。递送到目标区域的辐射注量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多传感器引导的放射疗法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年8月7日提交的美国临时专利申请号63/062,792的优先权，其公开内容据此全文以引用方式并入本文。

技术介绍

[0003]放射疗法是一种非侵入性的过程，涉及对肿瘤或病变施加高水平的辐射。这种高水平的辐射可以减缓癌细胞的生长，或使癌细胞的生长停止。一些放射疗法系统具有能够在患者周围移动的治疗辐射源，使得辐射从患者周围的各种方位和/或角度被引导至肿瘤。患者通常位于平台上，该平台可以与、也可以不与治疗辐射源协同移动，以照射肿瘤。
[0004]向肿瘤施加高水平的辐射同时还限制对周围健康组织的辐射暴露可能具有挑战性。辐射是不可见的，而且肿瘤通常位于患者体内，这一事实进一步加剧了这一困难。尽管治疗计划是基于患者和肿瘤的规划图像生成的，但是治疗环节通常在数天或数周后发生，在这段时间内，肿瘤在患者体内的位置可能已经改变。一些放射疗法系统具有成像系统，该成像系统可以用于采集患者和/或肿瘤的图像，使得可以在治疗环节开始时确定它们的位置。可以将关于患者、肿瘤和其他患者结构的位置的信息与它们在规划图像中的位置进行比较。如果存在任何差异，则移动患者(例如，通过移动平台并且/或者调整患者在平台上的姿势和/或方位)，使得患者(和/或肿瘤)位置与规划图像中的位置匹配。这有助于确保治疗辐射源根据治疗计划照射肿瘤。
[0005]然而，患者在治疗环节期间可能会移动，这种移动可能导致肿瘤移动并且从该治疗环节开始时的原始位置改变其位置。在一些情况下，运动可能是由于不可避免的生理过程(诸如呼吸、消化等)和/或意外的患者运动(例如，患者由于不适、咳嗽而移位)引起的。在治疗环节开始时采集的图像不能在该治疗环节已经开始之后(即，当治疗辐射源开始向肿瘤发射辐射时)捕获肿瘤位置的变化。一些放射疗法治疗规划方法可以通过基于规划图像限定肿瘤的运动包络来说明由于能够预测的周期性生理运动(诸如呼吸)引起的肿瘤运动。这导致产生向该运动包络所包围的区域递送高水平辐射的治疗计划，从而确保向肿瘤递送足够消融水平的辐射。然而，该方法也可能导致照射到碰巧位于运动包络内的健康组织。
[0006]因此，需要改进放射疗法治疗规划方法和放射疗法递送方法，以将杀肿瘤水平的辐射递送至患者目标区域，同时需要限制健康组织的辐射暴露。

技术实现思路

[0007]本文公开了使用来自一个或多个目标区域传感器的传感器数据的放射疗法治疗规划方法和放射疗法递送方法。在一些变型中，一个或多个目标区域传感器可以是一个或多个患者传感器。放射疗法治疗规划方法可以包括基于目标传感器的传感器表征概率密度函数(PDF)生成传感器表征图像，并且计算可以应用于在辐射递送环节(例如，非治疗性质量保证或QA环节，或替代性地治疗环节)期间采集的传感器数据的一组激发过滤器。目标传感器的传感器表征PDF可以表示目标传感器的噪声特性和/或可变性和/或误差分布。激发
过滤器可以是移位不变的。目标传感器可以包括一个或多个方位传感器、图像传感器等。本文所述的放射疗法递送方法可以包括从目标传感器采集一个或多个传感器数据读数，通过将根据传感器数据读数生成的图像与治疗计划激发过滤器进行卷积来计算用于递送的辐射注量图，以及根据计算的辐射注量图来递送辐射。图像和/或方位传感器数据可以在辐射递送环节(例如，在没有患者时的非治疗性QA环节，或替代性地，在有患者时的治疗环节)期间频繁地采集，并且可以例如在朝目标区域发射辐射束之前的几秒或几毫秒内采集。在一些变型中，目标区域可以是治疗环节期间向其递送治疗辐射的患者目标区域。放射疗法系统可以使用对图像和/或方位传感器数据的频繁采集来实时调整辐射注量图，以考虑患者和/或肿瘤运动，从而有助于将辐射递送引导至肿瘤的实际位置。
[0008]在一些变型中，放射疗法治疗规划可以使用来自多个目标区域传感器的传感器数据来计算多组对应的激发过滤器。例如，放射疗法治疗规划方法可以包括基于第一目标传感器的第一传感器表征概率密度函数(PDF)生成第一传感器表征图像、基于第二目标传感器的第二传感器表征PDF生成第二传感器表征图像、计算可以应用于从第一目标传感器在辐射递送环节(例如，QA或治疗环节)期间采集的传感器数据的第一组激发过滤器，以及计算可以应用于从第二目标传感器在辐射递送环节(例如，QA或治疗环节)期间采集的传感器数据的第二组激发过滤器。第一目标传感器和第二目标传感器可以是相同的传感器类型并且/或者可以是不同的传感器类型。在辐射递送环节期间，传感器数据可以从第一目标传感器和第二目标传感器两者采集，并且用于生成传感器数据图像，这些传感器数据图像与它们各自的激发过滤器进行卷积并组合生成用于递送的辐射注量图。在一些变型中，放射疗法递送方法可以包括从第一目标传感器采集第一传感器数据读数、从第二目标传感器采集第二传感器数据读数、通过将根据第一传感器数据读数生成的第一图像与第一激发过滤器进行卷积的结果和根据第二传感器数据读数生成的第二图像与第二激发过滤器进行卷积的结果相加来计算用于递送的辐射注量图，以及根据计算的辐射注量图来递送辐射。使用从两个或更多个目标传感器实时采集的数据计算用于递送的辐射注量可以有助于提供目标区域位置的准确指示，并且/或者有助于促进治疗辐射向目标区域的精确递送。
[0009]本文还公开了使用患者成像数据和方位数据来计算可以应用于在辐射递送环节(例如，QA或治疗环节)期间采集的图像的激发过滤器以计算用于递送的辐射注量图的放射疗法治疗规划方法。在一些变型中，放射疗法治疗规划方法可以包括基于传感器表征PDF生成传感器表征图像，该传感器表征PDF包括表示目标区域的质心随时间推移的位置的多个方位值；以及基于该传感器表征图像计算激发过滤器。传感器表征图像可以包括目标区域的一个或多个运动停留直方图。质心的方位值可以从任何适当的成像模态确定，例如4
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D CT成像数据。放射疗法递送方法可以包括从图像传感器采集成像数据、根据采集的成像数据生成图像，以及通过将生成的图像与激发过滤器进行卷积来计算用于递送的辐射注量图。该方法然后可以包括根据计算的辐射注量图将辐射递送到目标区域。基于包括表示目标区域的质心随时间推移的位置的多个方位值的传感器表征PDF来计算激发过滤器可以产生将规定的杀肿瘤剂量递送到目标区域、同时减少对周围健康组织的照射的治疗计划。
[0010]辐射递送方法的一种变型包括从目标传感器采集传感器数据读数、根据传感器数据读数生成传感器图像、通过将传感器图像与从目标传感器的传感器表征概率密度函数(PDF)导出的移位不变激发过滤器进行卷积来计算用于递送到目标区域的辐射注量图，以
及根据计算的辐射注量图将辐射递送到目标区域。传感器表征PDF可以是表示传感器数据误差率和/或传感器数据变化率的传感器误差表征PDF。例如，传感器表征PDF可以包括以下中的一者或多者：传感器数据的1
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D图、传感器数据的2
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D图和/或传感器数据的3
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D图，以及表示传感器数据可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种放射疗法系统，包括：患者平台；治疗辐射源，所述治疗辐射源能够移动到所述患者平台周围的一个或多个激发方位；目标传感器系统，所述目标传感器系统包括采集传感器数据的目标传感器；和控制器，所述控制器与所述治疗辐射源和所述目标传感器系统通信，其中所述控制器被配置为通过将根据传感器数据生成的图像与从所述目标传感器的传感器表征概率密度函数(PDF)导出的移位不变激发过滤器卷积来计算用于递送到目标区域的辐射注量图，并且其中所述控制器被配置为根据所计算的辐射注量图来递送辐射。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述目标传感器是第一目标传感器，并且所述目标传感器系统包括第二目标传感器。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一目标传感器和所述第二目标传感器中的至少一者是被配置为耦接到位于所述患者平台上的患者的方位传感器。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述方位传感器被配置为耦接到目标区域。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述方位传感器包括X射线源和设置在所述X射线源对面的X射线检测器，所述X射线检测器被配置为检测可植入基准的位置。6.根据权利要求3所述的系统，其中所述方位传感器包括被配置为跟踪附着到患者皮肤上的光学基准的光学成像系统，并且其中所述目标传感器系统还包括被配置为检测所述光学基准的位置的光学相机。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器表征PDF是表示传感器数据误差率的传感器误差表征PDF。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器表征PDF表示传感器数据变化率。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器表征PDF包括以下中的一者或多者：传感器数据的1
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D图、传感器数据的2
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D图和/或传感器数据的3
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D图，以及表示传感器数据可变性的直方图。10.根据权利要求1所述的系统，其中根据方位传感器数据生成的所述图像是以对应于所述方位传感器数据的位置为中心的德尔塔函数、高斯函数和/或截断高斯函数。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述目标传感器包括一个或多个图像传感器，所述传感器数据包括成像数据，并且所述目标传感器的所述传感器表征PDF包括图像。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述一个或多个图像传感器包括选自由PET传感器、MRI传感器和CT传感器组成的组的图像传感器。13.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置为接收来自所述第一目标传感器的第一传感器数据读数和来自所述第二目标传感器的第二传感器数据读数，其中所述移位不变激发过滤器是用于所述第一目标传感器的第一移位不变激发过滤器，并且所述传感器表征PDF是用于所述第一目标传感器的第一传感器表征PDF，并且其中所述控制器进一步被配置为通过将(a)第一传感器数据图像与所述第一移位不变激发过滤器进行卷积的结果和(b)根据所述第二传感器数据生成的第二图像与从所述第二目标传感器的第二传感器表征PDF导出的第二移位不变激发过滤器进行卷积的结果相加，来计算用于递送的注量图。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一目标传感器是第一类型的传感器，并且所述第二目标传感器是不同于所述第一类型的第二类型的传感器。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二目标传感器是方位传感器。16.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一目标传感器是正电子湮没发射路径传感器，并且所述第二目标传感器是目标区域方位传感器。17.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一目标传感器是图像传感器，并且所述第二目标传感器是方位传感器。18.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一目标传感器包括以下中的至少一者：3
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D PET传感器、2
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D X射线传感器、投影图像传感器、荧光透视图像传感器、CT图像传感器和MR传感器，并且所述第二目标传感器包括方位传感器。19.一种辐射递送方法，所述方法包括：从目标传感器采集传感器数据读数；根据所述传感器数据读数生成传感器图像；通过将所述传感器图像与从所述目标传感器的传感器表征概率密度函数(PDF)导出的移位不变激发过滤器卷积来计算用于递送到目标区域的辐射注量图；以及根据所计算的辐射注量图将辐射递送到所述目标区域。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述传感器表征PDF是表示传感器数据误差率的传感器误差表征PDF。21.根据权利要求19所述的方法，其中所述传感器表征PDF表示传感器数据变化率。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述传感器表征PDF包括以下中的一者或多者：传感器数据的1
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D图、传感器数据的2
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D图和/或传感器数据的3
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D图，以及表示传感器数据可变性的直方图。23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其中所述目标传感器是方位传感器。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述传感器图像是以对应于方位传感器数据读数的位置为中心的德尔塔函数、高斯函数和/或截断高斯函数。25.根据权利要求24所述的方法，其中所述方位传感器包括目标区域方位传感器。26.根据权利要求24所述的方法，其中所述方位传感器包括被配置为跟踪可植入基准的X射线投影系统。27.根据权利要求24所述的方法，其中还包括将光学基准附着到患者的皮肤上，然后使用光学成像系统来跟踪所述光学基准。28.根据权利要求19所述的方法，其中所述目标传感器是零位传感器，其中所述传感器数据读数是表示所述目标区域的质心的恒定方位值，并且所述零位传感器的所述传感器表征PDF包括表示所述目标区域的所述质心随时间推移的位置的多个方位值。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述传感器图像是以对应于所述方位传感器数据读数的位置为中心的德尔塔函数、高斯函数和/或截断高斯函数。30.根据权利要求28所述的方法，其中所述传感器表征PDF包括所述目标区域的运动停留直方图。31.根据权利要求28所述的方法，其中使用4
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D CT成像数据来确定所述多个方位值。32.根据权利要求19所述的方法，其中所述移位不变激发过滤器对应于治疗辐射源的激发方位，并且计算用于递送的注量包括通过将所述传感器图像在所述激发方位上的投影与针对所述激发方位的所述移位不变激发过滤器卷积来计算在所述激发方位处用于递送
的注量。33.根据权利要求19所述的方法，其中所述目标传感器包括一个或多个图像传感器，所述传感器数据读数包括成像数据，并且所述目标传感器的所述传感器表征PDF包括根据所述成像数据生成的图像。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述一个或多个图像传感器包括选自由PET传感器、MRI传感器和CT传感器组成的组的图像传感器。35.根据权利要求19所述的方法，其中所述目标传感器是第一目标传感器，所述传感器数据读数是第一传感器数据读数，所述图像是第一传感器数据图像，所述移位不变激发过滤器是第一移位不变激发过滤器，并且所述传感器表征PDF是第一传感器表征PDF，并且其中所述方法还包括：从第二目标传感器采集第二传感器数据读数；根据所述第二传感器数据读数生成第二传感器数据图像；并且其中计算用于递送的注量图包括将(a)所述第一传感器数据图像与所述第一移位不变激发过滤器进行卷积的结果和(b)所述第二传感器数据图像与从所述第二目标传感器的第二传感器表征PDF导出的第二移位不变激发过滤器进行卷积的结果相加。36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一目标传感器数据读数包括第一类型的数据，并且所述第二目标传感器数据读数包括不同于所述第一类型的数据的第二类型的数据。37.根据权利要求35或36所述的方法，其中所述第二传感器表征PDF是传感器误差表征PDF。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y，
申请(专利权)人：反射医疗公司，
类型：发明
国别省市：