公开一种放疗系统，该放疗系统包括：支撑件，用于支撑经受放疗治疗的患者；机架，围绕轴可旋转；辐射源，装配于机架上并且产生指引向患者的目标区的辐射束；准直器，耦合到所述辐射源，用于准直所述辐射束，该准直器包括多个限束元件，每个限束元件可移动以共同定义辐射束穿过的成形孔径；射野成像器，与辐射源相对地装配于机架上，用于在辐射已穿过患者之后检测辐射并且生成对应图像；以及关联电路，用于：至少控制机架、源、准直器和射野成像器；核对包括从成像器采集的多个图像的检测数据，所述多个图像包括在所述机架的多个旋转角下的图像和在多个准直器形状下的图像；并且基于所述检测数据来生成目标区的三维图像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及放疗，并且特别地涉及用于根据在放疗治疗期间采集的射野(portal) 图像来重建三维图像的方法和装置。
技术介绍
已知使人类或者动物组织曝光于电离辐射将损伤因此曝光的细胞。这例如在治疗病理细胞中发现应用。然而为了治疗患者体内深处的肿瘤，辐射必须穿透健康组织以便照射和破坏病理细胞。在常规辐射疗法中，因此可能使大量健康组织曝光于有害剂量的辐射从而潜在地造成不可接受的副作用。因此期望的是设计一种如下设备用于用电离辐射和治疗方案(protocol)治疗患者以便使病理组织曝光于将造成那些细胞死亡的辐射剂量同时使健康组织的曝光保持最少。先前已采用若干方法以实现所期望的病理细胞破坏性曝光同时使健康细胞的曝光保持最少。许多方法通过从大量方向(或者同时从多个源或者从单个可移动源随时间的多次曝光)把辐射指引向肿瘤来工作。从每个方向沉积的剂量因此少于为了破坏肿瘤而将需要的剂量，但是在来自多个方向的辐射束会聚的情况下，总辐射剂量足以是有疗效的。通过从多个方向提供辐射，可以减少对周围健康细胞引起的损伤。强度调制弧形疗法(IMAT)是一种实现这一点的方法并且在US5，818，902中被描述。在这一过程中，围绕患者旋转辐射源，并且通常用多叶准直器(MLC)根据源的旋转角来准直辐射束以取得所期望的形状。特定形式的IMAT——体积调制弧形疗法(VMAT)——的潜在优点最近已带来大量商业实施和研究学习。在这些系统中，剂量率、旋转速度和MLC叶位置全都可以在递送(delivery)期间变化。一般而言，可以获得在质量和准确性方面与静态机架强度调制放疗(IMRT)可比较的计划而递送时间正常减少。为了保证正确地指引辐射束，可以在治疗之前或者甚至在治疗期间通过目标区的成像来指导治疗。例如，可以通过提供相对于主辐射头成角度放置的可旋转机架上装配的单独成像辐射源而在治疗期间使用千伏电压计算机断层摄影(CT)。检测器与成像辐射源直径上相对地定位并且针对机架的多个旋转角收集成像数据。然后可以使用已知的CT技术来重建这一数据以形成三维图像。这一方法的示例参见PCT申请WO 2006/030181。千伏电压辐射由于在患者中的不同结构之间的高对比度而优选用于成像。一种备选的成像方法是使用兆伏电压辐射和电子成像设备。在这一方案中，辐射检测器与主治疗头直径上相对地放置于可旋转机架上并且设计成在兆伏电压辐射已穿过患者(并且被患者衰减)之后检测兆伏电压辐射。生成的图像因此是来自束眼图(BEV)的个别透射图像。兆伏电压成像可以用来验证MLC叶相对于患者内的目标的位置。由MLC叶因此创建的孔径被称为射野，因此这一形式的成像经常称为‘射野图像’而检测器称为‘电子射野成像设备’或者EPID。然而，与治疗辐射关联的高能量对于成像目的而言并不理想，因为患者内的各种组织类型的衰减系数在这一能量水平上相似从而导致不良的图像对比度。 此外，这一方法固有地为二维，因为在常规放疗中，兆伏电压束从通常两个至九个角度被指引向患者，这可能不足以提供三维成像。已表明根据兆伏电压图像的CT重建(S卩，MVCT)是可能的(参见Pouliot J的 "Megavoltage imaging, megavoltage cone beam CT and dose-guided radiation therapy，，2007 Frontiers of Radiation Therapy and Oncology vol. 40, pp 132 -42)。 然而针对这样的重建，需要在递送治疗束之前或者之后使用如下束来获得兆伏电压图像， 所述束一般包围期望被成像的解剖体(anatomy)并且因此不是辐射治疗的部分。由于这一方法未利用在治疗期间采集的射野图像(即用疗法的可变MLC孔径采集的那些射野图像)， 所以它与向患者的不期望辐射剂量的增加关联。Ruchala^AWifeiI ("Megavoltage CT imaging as a by-product of multileaf collimator leakage”，2000 Physics in Medicine and Biology, vol. 45，pp N61 - 70) 公开一种在断层疗法中重建三维CT图像的方法。这一过程利用经过二元多叶准直器(MLC) 的关闭叶的泄漏辐射以及治疗递送中的略微低效以在治疗期间生成MVCT图像。然而，该过程仅适用于其中MLC的叶打开或者关闭(即二元)的断层疗法。仅当MLC的所有叶处于它们的关闭位置时，采集用于CT重建的射野图像，即用来创建图像的泄漏辐射也一般包围期望被成像的整个解剖体。需要的是一种用于在放疗期间提供患者中的目标区的图像的装置和方法。常规千伏电压CT扫描需要相当大的附加设备(例如额外辐射源和检测器)从而导致复杂性和成本增加。二维射野成像受不同内部结构之间的减少对比度困扰，并且常常有必要向它补充在治疗之前或者之后拍摄的更大和/或正交图像。兆伏电压CT和这些其它两种方式因此增加向患者施加的不期望剂量。这些技术也潜在地增加为了治疗患者而需要的时间，因为它们代表一项让操作者执行的附加任务。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于在旋转弧形放疗治疗中生成患者中的目标区的三维CT图像的方法和装置。射野成像器检测衰减的治疗辐射束，并且这一数据可以用来重建三维CT图像。这一技术避免向患者施加的任何附加辐射剂量，因为与治疗递送同时采集图像由此避免附加采集时间。将锥形束公式应用于在VMAT递送期间采集的射野图像确实令人惊讶地造成可容易识别的CT体积。另外，局部(Λ (lambda))断层摄影可以用来增强图像的视觉质量。这样的VMAT-CT重建可以是一种用于治疗位置验证的有用工具。在本专利技术的一个方面中，提供一种放疗系统，该放疗系统包括支撑件，用于支撑经受放疗治疗的患者；机架，围绕轴可旋转；辐射源，装配于机架上并且产生指引向患者的目标区的辐射束；准直器，耦合到所述辐射源用于准直所述辐射束，该准直器包括多个限束元件，每个限束元件可移动以共同定义辐射束穿过的成形孔径；射野成像器，与辐射源相对地装配于机架上用于在辐射已穿过患者之后检测该辐射并且生成对应图像；以及关联电路，用于至少控制机架、源、准直器和射野成像器；核对包括从成像器采集的多个图像的检测数据，所述多个图像包括在所述机架的多个旋转角下的图像和在多个准直器形状下的图像；并且基于所述检测数据来生成目标区的三维图像。在一个实施例中，关联电路被配置成将算法应用于所述检测数据从而重建针对目标区中的多个位置的衰减系数值。算法可以针对对于大于机架的旋转角的阈值范围而言位于辐射束以外的位置将衰减系数设置成空值。以这一方式，通过尝试重建衰减系数的值(对其而言存在不足数据) 而不让图像降级。算法可以根据其中每个位置在辐射束中的、机架的角度旋转范围来归一化该位置的衰减系数，因此考虑到位置可能对于辐射源的完整2π弧形未落在束眼图内的事实。为了实现这一点，算法可以包括定义MLC叶的位置的遮罩(masking)函数。算法可以针对落在辐射束以外的位置外推该检测数据。一种可能的外推方案是设置针对延伸超出辐射束边缘的位置的检测数据值等于针对在辐射束边缘的位置的检测数据值。在某些实施例中，算本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种放疗系统，包括：支撑件，用于支撑经受放疗治疗的患者；机架，围绕轴可旋转；辐射源，装配于所述机架上，产生指引向所述患者的目标区的辐射束；准直器，耦合到所述辐射源，用于准直所述辐射束，所述准直器包括可移动以共同定义所述辐射束穿过的成形孔径的多个限束元件；射野成像器，与所述辐射源相对地装配于所述机架上，用于在所述辐射已穿过所述患者之后检测所述辐射并且生成对应图像；以及关联电路，用于： ｉ．至少控制所述机架、所述源、所述准直器和所述射野成像器，ｉｉ．核对包括从所述成像器采集的多个图像的检测数据，所述多个包括在所述机架的多个旋转角下的图像和在多个准直器形状下的图像，并且 ｉｉｉ．基于所述检测数据来生成所述目标区的三维图像。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GG波卢尼奥夫斯基，MDR托马斯，
申请(专利权)人：癌症研究所皇家癌症医院，
类型：发明
国别省市：GB
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