一种方法和系统，其用于使用立体成像数据将三维治疗坐标系统中的感兴趣的三维区域与参考位置对准，以及用于使用单视场成像数据监控和校正三维治疗坐标系统中的感兴趣的三维区域的对准。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式与图像引导(image-guided)系统的领域有关，且特别地，与图 像引导放射治疗系统有关。
技术介绍
例如肿瘤和伤口的病理解剖可利用诸如例如外科手术的可能对患者有害的且充 满危险的侵入性过程来治疗。治疗病理解剖(例如，肿瘤、伤口、血管畸形、神经紊乱等)的 非侵入性方法是体外光束放射疗法，其通常使用线性加速器(LINAC)产生X射线。在体外 光束放射疗法的一种类型中，体外放射源从多个角度将χ射线光束序列对准肿瘤位置，将 患者置于使肿瘤在光束的旋转中心(等角点)的位置。当放射源的角度改变时，每个光束 通过肿瘤位置，但是通过在其去往和来自肿瘤的路径上的健康组织的不同区域。结果是，作 用在肿瘤上的累积的放射量高且作用在健康组织上的平均放射量低。词语“放射外科学”是指放射以足够使病理组织(pathology)坏死(necrotize) 的水平作用于目标区域。放射外科学通常特征在于每次治疗的相对高的放射量(例如， 1000-2000厘格瑞(centiGray))、延长的治疗时间(例如，每次治疗45-60分钟)和低分 割(hypo-fractionation)(例如，一到三天的治疗)。词语“放射线疗法”是指放射作用于 目标区域以用于治疗目的而非使之坏死的过程。放射线疗法通常特征在于每次治疗低剂量 (例如，100-200厘格瑞)、较短治疗时间(例如，每次治疗10到30分钟)和超分割(例如， 30-45天的治疗)。为了方便，除非另外指出，此处使用的词语“放射治疗”包括放射外科学 和放射线疗法两者。图像引导放射治疗(IGRT)系统包括基于台架的系统和基于自动装置(robot)的 系统。在基于台架的系统中，放射源附接到在单个平面上围绕旋转中心(等角点)移动的台 架上。放射源可以刚性地附接到台架上或通过万向装置(gimbaled mechanism)附接。每 当治疗中过程中放射光束被递送时，光束的轴通过等角点。因此，治疗位置被放射源的旋转 范围、万向装置的角范围和患者定位系统的自由度所限制。在基于自动装置的系统中，例如 由California州Sunnyvale的Accuray公司提供的CYBERKNIFE 系统，放射源不限于 旋转的单个平面且具有五个或更多个自由度。在常规的图像引导放射治疗系统中，治疗过程中的患者跟踪通过将患者的二维 (2D)治疗中(in-treatmenOx射线图像与来源于患者的三维(3D)治疗前诊断成像数据的 2D数字重构的射线照片(DRR)进行比较来实现。治疗前成像数据可以是例如计算机断层显 像(CT)数据、锥束CT、磁共振成像(MRI)数据、正电子发射断层扫描(PET)数据或3D旋转血管造影(3DRA)。通常，治疗中χ射线成像系统是立体的，从两个或更多不同视角生成患者 的图像(例如，正交投影)。DRR是通过投射(数学投影)射线经过3D成像数据生成，模拟治疗中χ射线成像 系统的已知几何结构。然后所得到的DRR具有与治疗中χ射线成像系统相同的视图大小 和角度，且可与治疗中χ射线图像相比较以确定患者的位置和方向(和患者体内的辐射目 标)。不同的患者姿势通过在每个DRR生成之前对3D成像数据执行3D变换来模拟。治疗中χ射线图像与DRR的每次比较产生相似性度量，或同等地，产生差异度量， 其可用于寻找生成带有对治疗中X射线图像的较高相似性度量的DRR的3D变换。相似性 度量可以是基于强度的或基于特征部分的(例如，使用内部或外部基准标记或自然解剖学 特征部分例如脊柱或颅骨)。当相似性度量被充分地最大化(或同等地，差异度量被最小 化)，相应的3D变换可被用于将患者在放射治疗系统中对准以使得实际的治疗符合治疗计 划。常规地，这些治疗系统需要两个立体治疗中χ射线图像以确保治疗中开始之前患 者治疗中系统的3D坐标中被正确地定位，且这些图像治疗中时段期间被周期性地需要。如 以上所提到，放射治疗源的定位遵守的计划被设计为达到病理解剖的目标放射剂量，同时 限制对关键结构和其他的健康组织的辐射剂量。如果治疗计划不说明治疗中成像系统的几 何结构，则放射治疗源可挡住一个χ射线成像光束路径并干扰立体成像。常规地，为了验证患者位置，台架或自动装置必须分别移动以清除成像系统的被 阻挡的视线，且然后被移回以应用治疗光束。这个过程浪费时间并延长患者在手术室中的 时间。在其他情况下，放射治疗源可不阻挡成像路径，但是两个立体图像中的一个可能 不能用于患者跟踪。例如，基准标记或解剖学标记(例如，骨性结构例如颅骨或脊椎)可能 只在一个图像中可见。在其他的例子中，两个图像中的一个的强度变化可能太低而不能保 证模式(pattern)强度匹配的高质量相似性度量。附图说明作为例子而非作为限制，本专利技术在附图的图示中被示出，其中图1示出了自动装置治疗递送(treatment delivery)系统；图2示出了本专利技术的一个实施方式的成像系统的几何结构；图3示出了治疗中坐标系统和参考坐标系统之间的3D变换；图4A示出了本专利技术的一个实施方式的平面内平移；图4B示出了本专利技术的一个实施方式的平面内旋转；图4C示出了本专利技术的一个实施方式的第一平面外旋转；图4D示出了本专利技术的一个实施方式的第二平面外旋转；图5示出了本专利技术的一个实施方式的单视场(monoscopic)成像系统；图6A示出了本专利技术的一个实施方式的单视场成像系统内的平面内平移；图6B示出了本专利技术的一个实施方式中的单视场成像系统中的平面内旋转；图6C示出了本专利技术的一个实施方式内的单视场成像系统中的第一平面外旋转；图6D示出了本专利技术的一个实施方式的单视场成像系统中的第二平面外旋转；图6E示出了本专利技术的一个实施方式的单视场成像系统中的轴向平移；图7是示出了本专利技术的一个实施方式中的方法的流程图；以及图8是示出了可实现本专利技术的实施方式的系统的框图。具体实施例方式此处描述了用于使用立体成像数据将3D治疗坐标系统中的感兴趣的三维区域与 参考位置对准、并用于使用单视场成像数据监控和校正3D治疗坐标系统中的感兴趣的三 维区域的对准的方法和系统。在以下的描述中，许多具体的细节例如具体部件、设备、方法 等的例子被阐述，以提供对本专利技术的实施方式的全面了解。但是，对于本领域中技术人员明 显的是，无需应用这些具体的细节来实行本专利技术的实施方式。在其他的例子中，已知的材料 和方法未被详细描述，以防止对本专利技术的实施方式产生不必要的模糊。除非从以下讨论中显然以其他方式陈述，应意识到，词语例如“生成”、“配准 (register)，，、“确定”、“对准”、“定位”、“处理”、“计算”、“选择”、“估计”、“比较”、“跟踪”等 可指计算机系统或类似电子计算设备的操作和处理，该计算机系统或类似电子计算设备将 表示为表计算机系统的寄存器和存储器中的物理(例如，电子)量的数据操作和转化成类 似地表示为计算机系统存储或寄存器或其他这样的信息存储、发送或显示设备的物理量的 其他数据。此处描述的方法的实施方式可使用计算机软件实现。如果以符合被认可的标准 的程序语言编写，被设计来实现所述方法的指令序列可被编译，以在各种硬件平台上执行 并与各种操作系统通过接口相接。另外，本专利技术的实施方式不参考任何特定的编程语言描 述。应意识到，各本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：使用立体成像数据将三维（３Ｄ）治疗坐标系统中的感兴趣的三维区域（ＶＯＩ）与参考位置对准；以及使用单视场成像数据监控３Ｄ治疗坐标系统中的ＶＯＩ的对准。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G库杜瓦利，傅东山，CR小莫勒，
申请(专利权)人：艾可瑞公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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