经引导的高剂量率近距离放射治疗中的仪器定位的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及医学仪器，并且更具体地涉及用于使用基于图像的设备配准的高剂量率(HDR)近距离放射治疗的系统和方法。
【背景技术】
[0002]高剂量率(HDR)近距离放射治疗是针对前列腺癌的处置，其中，一些放射性源通过若干中空的导管而被暂时地引入到前列腺中，以杀死癌性组织。在超声(US)引导的HDR近距离放射治疗中，基于计划，通过使所述导管经过引导网格来将中空的导管植入到前列腺的里面。然后，通过将经直肠超声(TRUS)探头从基部平移到顶点来生成三维(3D)US体积。在图像上对前列腺和导管进行分割，并且将导管的位置发送到计算机，所述计算机对导管里面的放射性源的位置(停留位置)以及所述放射性源应该在所述停留位置出现的时间的量(停留时间)进行优化。然后使用后载入器来执行计划。该方法的一个缺点是在US图像中的导管分割由于遮挡和钙化而是繁琐和困难的。
[0003]己经提出了用电磁(EM)跟踪器来对导管进行定位。在该类型的系统中，利用EM跟踪器来跟踪探头，以通过将探头从前列腺基部缩回到顶点来创建3D超声体积。再者，在校准阶段中使用EM跟踪的指示器来使引导网格与超声体积相关。EM跟踪器与超声体积之间的关系在校准阶段之后己知。在插入导管之后，EM跟踪的导丝被通过导管插入以在超声体积中对导管进行定位。
[0004]即使在仔细地校准之后，在使用EM跟踪所识别出的导管的位置与显现为超声体积中的亮区域的导管的真实位置之间仍存在一些误差。如果不被校正，则该误差能够造成对组织的显著的欠剂量或过剂量。该误差的原因能够是以下的结果:US图像与探头EM跟踪器之间的原始校准误差，以及还有由附近的金属物体引起的EM场生成器的磁场的变化，或者仅仅是由场生成器的不同的距离和/或取向引起的EM跟踪器的读出的变化。降低该误差的尝试包括对超声中的一些导管进行人工分割并且将它们配准到EM跟踪到的位置。当然，对导管的人工分割耗时、繁琐并且受到人为误差。
【发明内容】
[0005]根据本发明的原理，一种用于对一个或多个医学仪器进行定位的系统包括引导网格，所述引导网格被设置为与对象成操作关系，以用于在被部署时接收所述一个或多个医学仪器。超声成像系统被配置为对体积进行成像，其中，所述一个或多个医学仪器被部署在所述体积中。程序模块被配置为使用跟踪的位置信息和网格信息来将所述一个或多个医学仪器的位置配准到所述体积，使得能够在流程期间以视觉方式监测所述一个或多个医学仪器的所述位置。
[0006]用于对医学仪器进行定位的另一种系统包括跟踪系统，所述跟踪系统被配置为跟踪一个或多个医学仪器的位置。引导网格被配置为在被部署时接收所述一个或多个医学仪器。超声成像系统被配置为对体积进行成像，其中，所述一个或多个医学仪器被部署在所述体积中。程序模块被配置为使用所述引导网格的坐标系和所述跟踪系统的坐标系来对所述一个或多个医学仪器的位置进行变换，以将所述一个或多个医学仪器的所述位置配准到所述体积以用于显示，使得所述一个或多个医学仪器的所述位置被叠加在所述体积上以允许使用所述成像系统来对所述一个或多个医学仪器进行视觉跟踪。
[0007]—种用于对一个或多个医学仪器进行视觉定位的方法包括:使用引导网格来将一个或多个医学仪器植入到对象中；使用跟踪系统来跟踪所述一个或多个医学仪器的位置；在图像体积中对所述一个或多个医学仪器以超声方式进行成像，其中，所述一个或多个医学仪器被部署在所述图像体积中；将所述一个或多个医学仪器的跟踪到的位置配准到所述一个或多个医学仪器的视觉位置；并且在流程期间在所述图像体积中以视觉方式更新由所述跟踪系统确定的位置变化。
[0008]结合附图阅读对本公开的说明性实施例的以下详细说明，本公开的这些和其他目的、特征和优势将变得显而易见。
【附图说明】
[0009]本公开将参考以下附图来详细呈现对优选实施例的以下说明，其中:
[0010]图1是示出根据一个实施例的用于使用超声图像的仪器定位的系统的方框/流程图；
[0011]图2是根据一个实施例的图1的系统的示意性透视图；
[0012]图3是示出了根据说明性实施例的用于视觉仪器定位的方法的流程图；
[0013]图4是示出了根据另一个说明性实施例的用于视觉仪器定位的另一方法的流程图；并且
[0014]图5是描绘了根据一个说明性实施例的使用引导网格来植入用于近距离放射治疗的导管的图示。
【具体实施方式】
[0015]根据本发明的原理，提供了用于超声(US)中的对医学仪器(例如导管或针)的自动定位的系统和方法。采用基于图像的配准方法来将电磁(EM)场生成器坐标系中的导管的位置配准到超声坐标系。该方法通过使用US图像内容将EM跟踪的导管直接配准到US坐标系而排除了对EM网格配准的需要并且还校正了常规的误差。本发明的方法去除了使用EM跟踪的探头的限制，并且作为替代，可以采用光学跟踪的2D US探头或者非跟踪的3D探头。另外，本发明的实施例可以被用于将EM场生成器坐标系配准到超声坐标系，而无需使用EM跟踪的2D超声探头。在这种情况下，包括光学跟踪的超声探头的常规系统能够被用于简化应用。
[0016]应当理解，将按照医学仪器来描述本发明；然而，本发明的教导要宽泛得多并且适用于任何超声跟踪系统。在一些实施例中，本发明的原理被用于跟踪或分析复杂的生物或机械系统。具体而言，本发明的原理适用于生物系统的内部跟踪流程、身体的所有区域(例如肺、胃肠道、排泄器官、血管、前列腺、肾脏等)中的流程。附图中描绘的元件可以被以硬件和软件的各种组合来实现，并且可以提供可以被组合在单个元件或多个元件中的功能。
[0017]能够通过使用专用硬件以及能够与合适的软件相关联地运行软件的硬件来提供附图中示出的各个元件的功能。当由处理器来提供功能时，能够由单个专用处理器、由单个共享处理器或由其中一些能够被共享的多个独立处理器来提供功能。而且，对术语“处理器”或“控制器”的明确的使用不应被解释为排他地指代能够运行软件的硬件，并且能够暗含地包括但不限于，数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储器等。
[0018]而且，本文中记载原理、方面和本发明的实施例及其具体范例的所有陈述旨在包括其结构等价方案和功能等价方案两者。此外，旨在使这样的等价方案包括目前已知的等价方案以及将来发展出的等价方案(即发展出的执行相同的功能的任何元件，而不论其结构如何)两者。因此，例如，本领域技术人员应当意识到本文中提出的方框图表示说明性系统部件的概念性视图和/或体现本发明的原理的电路图。类似地，应当意识到任何流程图表、流程图等表示各个过程，这些过程可以基本在计算机可读存储媒体中表示并且因此由计算机或处理器运行，不论是否明确示出了这样的计算机或处理器。
[0019]另外，本发明的实施例可以采取能够从计算机可用或计算机可读存储介质访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读存储介质提供由计算机或任何指令执行系统使用或结合计算机或任何指令执行系统使用的程序代码。出于这种说明的目的，计算机可用或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、传送、传播或输送由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的程序的任何装置。所述介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或装置或设备)或者传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、硬磁盘和光盘。光盘的当前的范例包括只读光盘(CD-ROM)、读/写光盘(CD-R/W)、蓝光盘TlP DVD。
[0020]现在参考附图，在附图中相似的附图标记表示相同或相似的元件，并且首先参考图1，说明性地示出了根据一个实施例的用于使用通过超声图像的定位来引导一个或多个医学仪器的系统100。系统100可以包括工作站或控制台112，从所述工作站或控制台112来对流程进行监督和/或管理。工作站112优选地包括一个或多个处理器114以及用于存储程序和应用的存储器116。存储器116可以存储图像处理模块115，所述图像处理模块115被配置为对