选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量制造技术

从第一视角识别感兴趣区域(ROI)的图像，所述图像具有与所述ROI相关联的不确定性值。基于所述图像生成包括与所述ROI相关联的一个或更多个参数的模型。使用所述模型确定对于多个视角的多个跟踪质量指标，通过所述成像系统可从所述多个视角捕获ROI的后续图像，所述多个跟踪质量指标指示所述后续图像对与所述ROI相关联的不确定性值的降低。基于对于所述第二视角指示所述不确定性值的降低的所述多个跟踪质量指标中的相应跟踪质量指标，为所述后续图像选择所述多个视角中的第二视角。图像选择所述多个视角中的第二视角。图像选择所述多个视角中的第二视角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量
[0001]相关申请
[0002]根据35U.S.C.
§
119(e)，本申请要求于2020年09月08日提交的美国专利申请第17/014,021号的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量。

技术介绍

[0004]在放射治疗中，放射递送系统可以利用运动跟踪来确定预期靶或感兴趣区域的运动与跟踪结构的位置的直接测量之间的相关性。通过拟合记录靶或感兴趣区域并预测相对于跟踪结构的运动的运动模型来确定所述相关性。

技术实现思路

[0005]从以下给出的详细描述以及从本公开的各种实施方式的附图将更全面地理解本公开。
附图说明
[0006]图1A示出根据本文所述实施例的螺旋放射递送系统。
[0007]图1B示出可根据本文所述的实施例使用的机器人放射治疗系统。
[0008]图1C示出根据本文所述实施例的基于C形臂机架的放射治疗系统。
[0009]图2描绘了根据本公开的实施例的选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量的方法的流程图。
[0010]图3A是根据本公开的实施例的具有感兴趣区域的多个视角的成像系统的示例的图示。
[0011]图3B是根据本公开的实施例的基于跟踪质量指标来选择用于捕获后续图像的视角的示例的图示。
[0012]图4描绘了根据本公开的实施例的基于接收感兴趣区域的后续图像来更新模型的方法的流程图。
[0013]图5是根据一些实施例的可以执行本文所描述的操作中的一个或更多个的示例计算设备的框图。
具体实施方式
[0014]在此描述用于选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量的方法和装置的实施例。放射递送系统可以利用高频在线运动跟踪。高频在线运动跟踪取决于预期靶的运动与跟踪结构(假设与靶一前一后地移动)的位置的低频但准确且直接的测量(例如，二维(2D)X射线图像)和高频运动替代物(例如，在假设静态靶的情况下跟踪呼吸或其它准周
期运动或无运动的LED标记)之间的相关性。
[0015]为了获得低频直接测量，放射递送系统可以包括成像系统，例如千伏(kV)或磁共振(MR)成像系统，以捕获可包括跟踪结构的感兴趣区域(ROI)的2D X射线图像。
[0016]当采集这些图像时，在非治疗成像剂量的量(和/或成像时间/频率)和位置不确定性之间存在折衷。例如，拍摄较少数量的图像减少了患者所暴露于的非治疗成像剂量，但增加了位置不确定性(下文也称为“欠采样”)。相反，拍摄大量的图像降低了位置不确定性，但增加了患者所暴露于的非治疗成像剂量(下文也称为“过采样”)。因此，当确定要在什么时间捕获这些图像和/或要从什么视角捕获这些图像时，平衡这两个考虑是重要的。
[0017]本公开的各方面可以通过选择优化跟踪体积和模型质量的成像视角和/或时间来补救上述和其他缺陷。当从第一视角获取ROI的图像时，所述图像可具有对应于与所述ROI相关联的位置不确定性的不确定性值。例如，不确定性值可以对应于ROI内的跟踪结构或靶的位置不确定性。
[0018]处理设备的处理逻辑可基于图像生成与ROI相关联的模型。该模型可以包括与ROI相关联的一个或更多个参数。在实施例中，所述一个或更多个参数可以是可影响ROI的位置不确定性的任何特征或值。与ROI相关联的参数的示例可包括但不限于与ROI相关联的呼吸运动轨迹、ROI内的放射敏感结构、ROI的可见度或ROI的视角。
[0019]处理逻辑可使用该模型来确定对于多个视角的跟踪质量指标，可从所述多个视角捕获ROI的后续图像。跟踪质量指标可以指示与ROI相关联的不确定性值被会从每个视角捕获的后续图像的降低。跟踪质量指标可用于标识相对于其它视角具有不确定性值的高降低的一个或更多个视角。
[0020]处理逻辑可以基于跟踪质量指标从多个视角中选择第二视角用于捕获后续图像。处理逻辑可基于对应的跟踪质量指标来选择所述第二视角，所述对应的跟踪质量指标指示来自第二视角的后续图像将降低与ROI相关联的不确定性值。选择第二视角确保后续图像将降低ROI的位置不确定性，防止捕获可能不包含有用信息的后续图像(例如不改善ROI的位置不确定性)并减少或消除过采样。通过减少或消除过采样，还减少了患者可能暴露于的非治疗成像剂量，改善了放射递送系统的性能。
[0021]尽管在放射递送系统的上下文中描述了本公开的实施例，但是提供这样的描述仅用于说明性目的。本公开的各方面可以由受益于优化ROI的成像视角选择的任何类型的成像系统来利用。例如，本公开的各方面可被包括成像系统的各种类型的外科引导系统利用。此外，虽然可以利用kV成像系统来描述本公开的实施例，但是本公开的各方面可以由其他类型的成像系统来利用，诸如MR成像系统或兆伏(MV)成像系统。
[0022]在实施例中，本公开的各方面可以提供一种改进的MR成像系统。因为MR成像不涉及放射剂量，所以当利用MR成像系统时不需要减少患者对放射的暴露。然而，本公开的各方面可用于优化使用MR成像系统采集的ROI的图像的位置，定向和/或时机。例如，MR成像系统可能不能足够快地捕获三维(3D)图像以捕获整个ROI上的运动。与其试图捕获ROI的3D图像，可以从ROI内的各种位置和定向采集多个一维(1D)或二维MR图像(其可以比3D图像更快地采集)。本专利技术的各方面可用于优化这些图像的位置，定向和/或时机，以最小化与使用MR成像系统跟踪ROI内的关键靶和敏感结构相关联的不确定性。
[0023]图1A示出根据本公开的实施例的螺旋放射递送系统800。螺旋放射递送系统800可
以包括安装到环形机架820上的直线加速器(LINAC)850。直线加速器850可用于通过将电子束导向X射线发射靶来生成放射束(即治疗束)。治疗束可以向靶区(即肿瘤)递送放射。治疗系统还包括与直线加速器850的远端耦合的多叶准直器(MLC)860。多叶准直器包括容纳多个叶片的壳体，所述多个叶片是可移动的，以便调节多叶准直器的孔径从而实现成形治疗束。在实施例中，多叶准直器860可以是二元多叶准直器，其包括设置在两个相对的组中的多个叶片，其中所述两个相对的组的叶片彼此交错且可打开或关闭以形成孔径。在一些实施例中，多叶准直器860可以是电磁致动的多叶准直器。在实施例中，多叶准直器860可以是任何其它类型的多叶准直器。环形机架820具有环形形状，其中患者830穿过环/环状物的孔洞并且所述直线加速器850安装在环的周边并且围绕穿过中心的轴线旋转，以便以从患者周围的一个或多个角度递送的射束照射靶区。在治疗期间，患者830可同时被移动穿过治疗床840的机架的孔洞。
[0024]螺旋放射递送系统800包括成像系统，该成像系统包括作为成像源的直线加速器850和X射线探测器870。直线加速器850可用于生成患者830的感兴趣区域(ROI)的兆伏X射线图像(MVCT)，这是通过将入射在与直线加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：成像系统；和处理设备，其可操作地耦合到所述成像系统，以：从第一视角识别感兴趣区域(ROI)的图像，所述图像具有与所述ROI相关联的不确定性值；基于所述图像生成包括与所述ROI相关联的一个或更多个参数的模型；使用所述模型确定对于多个视角的多个跟踪质量指标，通过所述成像系统可从所述多个视角捕获ROI的后续图像，所述多个跟踪质量指标指示所述后续图像对与所述ROI相关联的不确定性值的降低；以及基于对于所述第二视角指示所述不确定性值的降低的所述多个跟踪质量指标中的相应跟踪质量指标，为所述后续图像选择所述多个视角中的第二视角。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括放射递送系统。3.如权利要求2所述的装置，其中，在通过所述放射递送系统进行的治疗环节期间通过所述处理设备自动选择所述第二视角。4.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像系统包括X射线成像系统。5.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像系统包括磁共振(MR)成像系统。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理设备还用于：使成像源从所述第二视角捕获ROI的后续图像；接收来自所述成像源的后续图像；以及基于所述后续图像更新所述模型。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像系统可操作地耦合到环形机架，并且所述第一视角对应于所述成像系统相对于所述ROI的第一角度，并且所述第二视角对应于所述成像系统相对于所述ROI的第二角度。8.如权利要求1所述的装置，其中，所述模型包括与所述ROI相关联的呼吸运动轨迹。9.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或更多个参数包括所述ROI内的一个或更多个放射敏感结构。10.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或更多个参数包括所述ROI的可见性。11.一种方法，包括：从第一视角识别感兴趣区域(ROI)的图像，所述图像具有与所述ROI相关联的不确定性值；基于所述图像生成包括与所述ROI相关联的一个或更多个参数的模型；使用所述模型确定对于多个视角的多个跟踪质量指标，通过所述成像系统可从所述多个视角捕获ROI的后续图像，所述多个跟踪质量指标指示所述后续图像对与所述ROI相关联的不确定性值的降低；以及通过处理设备基于对于所述第二视角指示所述不确定性值的降低的所述多个跟踪质量指标中的相应跟踪质量指标，为所述后续图...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：艾可瑞公司，
类型：发明
国别省市：