专利名称：Hdr近距疗法敷药器的电磁位姿感测的制作方法
HDR近距疗法敷药器的电磁位姿感测本发明涉及治疗领域。其尤其与高剂量率(HDR)近距疗法结合使用，并将特别参 考其进行描述。然而，应该理解，本发明也将与其他治疗处置结合使用，诸如低剂量近距疗 法、定位其他处置源等。通常利用诸如外科手术、化学疗法、放射疗法等的疗法的组合处置癌症。例如，通 常以外科手术的方式移除肿瘤，之后，以化学疗法或放射疗法来处置患者以杀死任何没有 移除的癌细胞。在一种放射处置中，将来自线性加速器的X射线束进行定向使之通过(一 个或多个)目标区域。相反地，在近距疗法中，将(一个或多个)种子插入到目标区域以从 内部辐照目标区域。在HDR近距疗法中，将导管形式的敷药器置于患者体内，其延伸通过要被辐照的 目标区域。例如铱192颗粒或种子的高剂量率源移动通过线端部的导管并停留于一个或多 个预先计划位置持续计划的时间段。在几天的时间段之中，重复该处置，典型地，每天一次 或两次。
在处置乳癌的示例中，在乳房肿瘤切除术之后，将敷药器以外科手术的方式 植入要被辐照的目标区域。适合的敷药器为可以从Ciarma Medical ofAliso Veijo, California获取的Ciarma SA VI HDR敷药器。CT扫描旨在生成敷药器以及目标区域中 的组织的高分辨率图像。该图像用于近距疗法计划会话以计划种子应该被沿着敷药器放置 在哪里以及放置多长时间。之后，在几天中每天应用一次或两次所计划的近距疗法处置。特 别地，对于诸如乳房的软组织，存在敷药器相对于所处置的组织移位的可能性。为了确保敷 药器在正确的位置上，从而递送所计划的处置，在每个近距疗法会话之前进行CT扫描。本申请描述了克服了这些问题以及其他问题的一种新的以及改进的装置和方法。根据一方面，提供了 一种近距疗法装置。可植入敷药器提供了至少一个引导通道 以将放射性源或种子引导到目标区域。将多个电磁传感器安装到敷药器上。包括电磁传感 器的多个可成像基准配置为与目标区域邻近地接附于患者。电磁跟踪系统确定敷药器上安 装的传感器与基准传感器的相对位置。根据另一方面，提供了一种近距疗法方法。将具有至少一个放射源或种子接收通 道以及多个电磁传感器的敷药器植入与要被辐照的目标区域相邻的软组织。将包含电磁传 感器的可成像基准安装到与目标区域邻近的软组织。生成包括敷药器和基准的目标区域的 高分辨率计划图像。对敷药器上安装的传感器相对于基准上安装的传感器的位置进行电磁 足艮S宗。一个优势在于降低放射曝光。另一个优势在于所计划的近距疗法的确定精度。其他优势和好处在本领域技术人员阅读并理解下面的详细描述之后将变得明显。本发明将通过各部件及部件的布置以及各步骤及步骤的组合而变得明显。附图仅 用于示出优选实施例，而不应该被理解为限制本发明。
图1为包括仪表化的敷药器的近距疗法系统的图解说明；图2示出了仪表化的敷药器的可替代实施例；以及
图3描述了植入近距疗法敷药器的CT图像。参照图1，多导管敷药器10包括多个套12，所述套12从放射种子接收端14延伸到相对植入端的顶端16。第一电磁传感器18置于敷药器的顶端16。至少一个附加电磁传 感器20安装于套中的一个之上或之内。任选地，在其他套上提供一个或多个附加电磁传感器22。
在一种使用方法中，执行乳房肿瘤切除手术以移除癌肿块或潜在的癌肿块。在手 术之后，敷药器10被插入到塌陷位置。即所有套在最小横截面束中相互平行地并且紧邻 地延伸。使用超声引导系统24定位敷药器以将所述敷药器放置在选定位置，通常具有体积 由肿块腾空的头部26。操作诸如拉杆28a的扩展机构以扩展敷药器的插入头部26，例如， 以使顶端16和环28b相互靠近，引起头部26的套部分相对于轴部30扩展。头部的套部分 扩展到适当的球状结构以引起由邻近要被辐照的组织34的套限定的种子递送路径。在插入套之后，多个基准40，例如三个基准或更多，与敷药器10的插入头部26和 组织34邻近地安装于患者上。每个基准包括电磁传感器单元42并可由诸如CT扫描器44 的高分辨率成像模态成像。通过CT扫描器44生成包括敷药器10和周围组织的目标区域 的高分辨率图像并将其存储于CT图像存储器46中。电磁位置系统48执行电磁定位操作。即电磁信号由场生成器50生成，所述场生 成器50发出由安装于敷药器的电磁传感器18、20、22和安装于患者的传感器42接收的电 磁信号。定位处理器52确定敷药器上安装的传感器18、20、22相对于患者身上安装的传感 器42的相对位置，并生成传感器图54。由于基准40也在CT图像中被成像，敷药器上的电 磁传感器18、20、22相对于基准上安装的传感器42的位置也在CT扫描器的坐标系以及其 所生成的CT图像46中已知。在一个实施例中，根据传感器图54敷药器上的电磁传感器的位置或定位被迭加 到CT图像46以生成存储于计划会话存储器58中的组合图像56。在另一实施例中，敷药器 上安装的传感器可由CT扫描器成像并且，由此，出现于CT图像46中。在近距疗法计划会话中利用组合图像56以计划近距疗法。该计划会话通常包括 计划在哪个导管中放置放射性种子、放置在每个导管的何处以及种子在每个导管的每个定 位驻留多长时间。每个放射性种子将在围绕种子的多个同心的大体为球形或卵形的区域的 每个中生成已知的每单位时间剂量。通过将种子置于不同的定位，持续不同时间段，可以确 定周围组织的区域中的总放射剂量。在计划会话中，由处置肿瘤学家确定要被递送到一个 或多个所指定的周围组织区域中的每个中的期望剂量，并计算(一个或多个)种子的位置 和持续时间以使得所递送的剂量分布与期望剂量分布相匹配。优选地由处置处理器60执 行计算，所述处置处理器60被适当地编程以生成处置计划60并优化种子的定位以达到肿 瘤学家在图形用户界面62输入的选定剂量分布。后加载器(afterl0ader)64被编程以所计划的治疗会话，加载以(一个或多个) 合适的放射性种子66，并接附至敷药器的杆30的加载端。在一个实施例中，每个种子66携 带电磁传感器68。其后，后加载器移动种子通过所选定的导管的每个到所计算的定位的每 个持续所计算的时间段的每个。再次，近距疗法会话在几天，例如，1-2周，每天执行一次、两次或几次。在近距疗 法会话期间，敷药器保持被植入。在每个近距疗法会话之前执行对准确认程序/重调程序。当下一个近距疗法会话开始时，电磁定位器系统48用于定位或确定敷药器的位置和取向。 特别地，场生成器50生成电磁场，所述电磁场由敷药器上的传感器18、20、22以及患者身上 的传感器42感测。通过比较处理器或算法70将在存储于计划图像存储器58中的计划图 像54上的敷药器传感器和患者身上安装的传感器的相对定位与计划图像中的敷药器上安 装的电磁传感器18、20、22和患者身上安装的电磁传感器42的当前相对定位进行比较。如 果相对位置没有改变表示敷药器没有相对于软组织改变取向或定位，重新连接后加载器64 并且开始下一近距疗法会话。然而，如果比较处理器70确定位置改变，一个选择是随着对电磁传感器位置进行 的附加测量试图将敷药器重新定位，以设法将敷药器带回或者与其初始位置和取向足够 近。如果敷药器不在所计划治疗的初始位置，由变换处理器72确定敷药器相对于组织上安 装的电磁传感器(相应的周围组织和目标区域)的当前和初始位置之间的变换。该变换由 图像变换处理器74使用以操作来自计划图像存储器58的计划图像以根据所述变换对敷药 器和目标区域的相对位置进行移位以形成变换的治疗计划图像76。该移位信息被馈送到自 动治疗计划处理器60以生成新的近距疗法计划60a。该新的近距疗法计划被加载到后加载 器64并开始下一近距疗法会话。在另一可替代实施例中，接附至放射性源或种子66的电磁传感器68用于确定种 子的当前位置。这确保遵循近距疗法计划。如果需要的话，处置计划处理器60可以调整处 置计划或放射种子或敷药器在运行中的定位。在一个近距疗法适应计划实施例中，植入敷药器，生成诊断图像并创建剂量计划。 在剂量递送过程中，跟踪敷药器和/或种子并计算所递送的剂量。例如，可以将靶组织分为 子区域的3D矩阵。通过将EM跟踪的种子位置映射到3D矩阵，可以基于时间和与源的距离 对每个子区域中的累积剂量进行持续或间歇地更新或增加。所递送剂量可被计算机和/或 临床医生监控。如果检测到与剂量计划的偏差，生成更新的剂量计划。在另一实施例中，在对剂量计划进行管理的过程中对敷药器的位置进行监控。如 果敷药器移动，使得种子不在计划位置或者如果敷药器的套不能将种子递送到剩余的计划 位置，重新计算剂量计划。不仅可以在每个治疗会话之前执行电磁跟踪，而且也可以在每个近距疗法会话过 程中执行电磁跟踪。在近距疗法会话期间执行电磁跟踪确保在会话期间没有敷药器的运 动，并且，如果发生任何运动，处置计划计算器在运行中重新计算近距疗法计划。直接地跟踪放射性源或种子并将其位置与敷药器或患者身上安装的传感器进行 比较来监控治疗递送并验证所述剂量被递送到正确位置。除了在程序内部修改剂量计划， 这一反馈可以被用于创建处置计划的记录或者示出在每个会话中实际递送的放射的放射 图。预期可以使用各种类型的敷药器。例如，参照图2，敷药器可以具有从加载端14延伸到顶端16的单个套12。可扩展的气囊32设置在头部26周围，以与周围组织稳固相抵地 选择性地扩展。电磁传感器18安装于顶端16上并且另一电磁传感器20’安装于与气球32 的相对端邻近的套上。由于放射性种子仅仅可沿着由套12限定的一维轨道放置，两个电磁 传感器足够确定导管相对于周围组织的三维位置。任选地，可以将附加的传感器置于气球 32上。
图3描绘了植入软组织34的图2的敷药器的示例性CT扫描。当种子66被置于气 球32的中心时，可以确定周围区域的剂量。在图2的示例中，由80指示的区域接收5. IGy 的剂量，周围组织82接收4. 25Gy的剂量，并且外部区域84接收3. 4Gy的剂量。可以利用各种类型的电磁定位器系统。在一个示例中，场生成器具有在不同取向 的多个天线。传感器从各个取向的天线拾取信号。从其相对信号特性，例如，相对信号强度、 相对相位等，确定传感器相对于天线的位置。在另一实施例中，传感器具有接收线圈或者具 有不同取向的天线。在一个实施例中，传感器通过沿着敷药器的杆30的线与定位器处理器 52连接。在另一实施例中，使用无线通信路径。也可以预期其他类型的敷药器或者其他类型的跟踪系统。尽管参照乳房进行描述，但是也可以预期诸如前列腺、头颈部以及妇产科的其他 近距疗法处置。已经参考优选实施例对本发明进行描述。其他人在阅读并理解上面的详细描述之 后可以进行修改和改变。本发明意在被解读为包括所有这些修改和改变，并将这些修改和 改变包括在所附权利要求及其等价物的范围中。
权利要求
一种近距疗法装置，包括可植入敷药器(10)，其提供用于引导放射性源或种子(66)到目标区域的至少一个引导通道(12)；多个电磁传感器(18、20、22、20’)，其安装于所述敷药器(10)；多个可成像基准(40)，其包括电磁传感器(42)，所述基准配置用于与所述目标区域邻近地接附至患者；电磁跟踪系统(48)，其用于确定所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’)和所述基准传感器(42)之间的相对位置。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括比较处理器(70)，其确定所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’ )是否相对于所 述基准传感器(40)移动以及以何种方式移动。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括自动近距疗法处置计划处理器(60)，其计算包括用于将所述放射源(66)移动通过所 述敷药器的所述一个或多个套(12)的定位、移动和计时的剂量计划。
4.根据权利要求3所述的装置，还包括比较处理器(70)，其确定所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’ )和所述基准传 感器(42)之间的相对位置。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括变换处理器(72)，其用于确定所述敷药器如何相对于周围组织移动，所确定的所述敷 药器的移动被传送到所述自动近距疗法处置计划传感器(60)，所述自动近距疗法处置计划 根据所确定的移动重新计算所述近距疗法会话。
6.根据权利要求3所述的装置，还包括后加载器(64)，其与所述敷药器(10)相连接，用于根据所计算的近距疗法处置计划 (60a)移动所述放射源或种子(66)通过所述敷药器套(12)。
7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述跟踪系统(48)确定在执行所述近距疗法剂 量计划的近距疗法会话期间所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’ )和所述基准传感 器(42)的图(54)，并且所述近距疗法处置计划处理器(60)调整所述近距疗法会话期间的 所述剂量计划。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，在执行所述剂量计划期间确定施加至所述目标 区域的子区域的累积剂量，并且其中，响应于以下中的至少一个所述近距疗法计划处理器 (60)重新计算所述剂量计划(1)所述子区域中的所述累积剂量偏离所述剂量计划或(2) 感测到所述种子(66)或所述敷药器(10)的移动。
9.根据权利要求7所述的装置，还包括连接到所述放射源或种子(42)的传感器(44)。
10.根据权利要求3所述的装置，还包括计划图像存储器(58)，其用于存储由高分辨率成像系统(44)生成的高分辨率计划图 像，所述高分辨率计划图像(46)描绘所述敷药器(10)、所述目标区域中的组织(34)以及所 述基准(40)。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括图像组合处理器(56)，其用于将所述敷药器上安装的基准(18、20、22、20’ )的图(54) 叠加到所述高分辨率计划图像(46)上。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述敷药器(10)包括多个所述引导通道 (12)。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括后加载器(60)，其用于在所述多个引导通道(12)之间移动所述放射源(66)；并且，其中，所述自动近距疗法处置计划处理器(60)基于所述计划图像(58)和由肿瘤学家 输入的期望放射剂量来计划所述近距疗法会话，所述自动近距疗法处置计划处理器(60) 将合适的电子指令传送到所述后加载器(64)。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括至少一个处理器(70、72)，其用于确定所述敷药器(10)和所述基准(40)之间的相对移 动并生成校正变换；图像变换处理器(74)，其用于根据所述校正变换来至少变换所述计划图像的一部分。
15.一种近距疗法方法，包括将敷药器(10)植入与要被辐照的目标区域邻近的软组织(34)中，所述敷药器具有至 少一个放射源或种子(66)接收通道(12)，以及贴附于所述敷药器的多个电磁传感器(18、 20、22、20，)；相对于与所述目标区域邻近的所述软组织定位包括电磁传感器的可成像基准(40)；生成包括所述敷药器(10)和所述基准(40)的所述目标区域的高分辨率计划图像 (46)；电磁跟踪所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’ )相对于所述基准上安装的传感 器(42)的位置。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括根据所述计划图像，计划包括所述至少一个应用通道(12)中的所述放射源或种子的 位置和持续时间的近距疗法处置会话。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括在多个近距疗法处置会话的每个之前监控所确定的所述敷药器上安装的传感器(18、 20、22、20’ )相对于所述基准上安装的传感器(42)的相对位置。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括在所计划的近距疗法处置会话期间电磁跟踪所述敷药器(10)的位置和取向；以及根据所跟踪的所述敷药器(10)的位置和取向的变化动态地调整所计划的近距疗法会话。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括使用至少一个放射性源或种子(66)执行所述近距疗法处置会话，其中电磁传感器 (68)已贴附于所述放射性源或种子(66)；在所述近距疗法会话期间，电磁监控所述放射源或种子(66)的位置；以及根据所确定的所述放射源或种子(66)的位置在运行中动态地调整所述近距疗法处置 会话。
20.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述近距疗法处置会话期间，计算计划要被递送到所述目标区域的多个子区域的每 个的累积放射剂量；在所述近距疗法处置会话期间，计算递送到所述子区域的每个的累积剂量； 响应于(1)所递送的累积剂量偏离所计划的累积剂量或者(2)感测到所述种子或应用 从所计划位置的移动，重新计划所述近距疗法处置会话的剩余部分。
21.根据权利要求15所述的方法，还包括 根据所述计划图像来计划近距疗法处置会话；与电磁传感器(68)结合使用至少一个放射性源或种子(66)执行所述近距疗法治疗会话；在所述近距疗法治疗会话期间，电磁地监控所述放射源或种子(66)的位置；以及 根据所确定的所述放射源或种子(62)的位置在运行中动态调整所计划的近距疗法处置会话。
22.—种计算机介质，其承载控制计算机执行根据权利要求15所述的方法的计算机程序。
23.—种近距疗法系统，包括执行根据权利要求15所述的方法的一个或多个器件。
全文摘要
一种可植入敷药器(10)，其具有至少一个引导通道(12)，用于将放射性种子或源(66)引导到目标区域。多个可成像基准(40)，其配置用于与目标区域邻近地接附至患者。电磁传感器(18、20、22、20’、42)，其被安装于敷药器以及可成像基准。电磁跟踪系统，其确定所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’)与所述基准上安装的传感器(42)的相对位置。定位处理器(52)生成与高分辨率图像(46)组合(56)的传感器图。比较处理器(70)，其监控传感器位置的变化、生成移动校正变换(72)，该移动校正变换将计划图像变换(74)到经变换的计划图像(76)。近距疗法处置处理器(60)，其根据计划图像或经变换的计划图像生成处置计划(60a)以控制将放射性源或种子(66)移动通过所述敷药器(10)的通道(12)的自动加载器(64)。
文档编号A61N5/10GK101835510SQ200880112860
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月20日 优先权日2007年10月26日
发明者G·谢克特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司