处置计划评价工具的制作方法

本发明涉及磁共振成像(mri)的领域，并且更具体地涉及将mri用于治疗规划，尤其是放射治疗规划。

背景技术

磁共振成像(mri)变得在治疗的领域中(特别地在放射治疗的领域中)具有增加的重要性。mri可以帮助将肿瘤组织与健康组织更好地区分。此外，其可以帮助改进风险器官(oar)的描绘。这使其对于使用用于处置规划的mri感兴趣。为了促进基于mri的放射治疗规划，mri图像可以被用于生成伪ct图像或者衰减图。在该文档的背景下，贡献于放射治疗计划的生成的mri图像被定义为mri规划图像。规划mri图像可以例如是伪ct图像或者衰减图，规划mri图像还可以是被用于生成伪ct或者衰减图的mri图像，而且规划图像可以是被配置为被用于感兴趣结构的描绘的一幅或多幅mri图像。

在治疗设置中使用mri的一个缺点在于，mri与例如ct相比较能够经受减少的几何准确度。这可以影响基于mri的处置的质量。

us2014/0266198a1描述了确定感兴趣区域(roi)中的几何准确度的方法。所述方法包括导出描述由体模覆盖的roi内的失真的一组3d向量。表征图像失真可以被用于匀场或者图像校正。图像校正方法可以被集成在处置规划系统(tps)中。

技术实现要素：

本发明的目的是改进当使用用于处置规划的mri图像时的质量保证。该目的通过根据权利要求1所述的处置计划评价工具实现。该目的还通过根据权利要求8所述的方法实现。

通常，放射治疗处置计划通过设置要实现的目标来生成。这样的目标的范例是可以给定到选定的结构的最小或者最大剂量。这样的结构可以例如是风险器官或者规划靶体积(ptv，其是在图像上看到的肿瘤加上一些裕度)。取决于诸如关于结构的辐射敏感度和其位置的若干因子，将设置针对结构的特定处置目标。然而，由于由被用于生成规划mri图像的主磁场引起的几何不准确度，因而所述结构的确切位置和/或体积可以与其被假定的不同。当评价处置目标是否已经由处置规划系统满足时，应当考虑mri规划图像的几何准确度。在没有其中失真保持在可接受水平内的体积的直接知识的情况下，所述用户被迫测量距mr等中心的距离或者依赖于在他或她怀疑重要的组织体积保持在均匀体积外部的情况下的视觉检查。这是低效的并且其可能不是非常准确。本发明通过基于关于磁场均匀性的信息计算针对所述处置计划的质量指示符解决了这些问题。以这种方式，可以容易地确定所述几何准确度对处置计划的质量的影响。以这种方式，可以改进质量保证。

根据本发明的实施例，所述处置计划评价工具被配置为使用以下输入中的一个或多个来计算针对所述处置计划的质量指示符：失真的量、规定剂量、规划剂量(其优选地满足临床目标并且优选地接近规定剂量)、组织敏感度、辐射射束取向、风险器官与肿瘤之间的距离、所述规划图像中表示的风险器官或者组织的类型。术语放射治疗处置计划和处置计划在本文中被认为是等价的。这些参数在毒性或者肿瘤控制方面影响处置结果。当某个结构(尤其是oar)具有高组织或者辐射敏感度时，可以是更小心的。而且，与所谓的并行oar相比较，可以关于所谓的串行oar是更小心的。因此，如果几何不准确度对串行结构和/或具有更高的辐射敏感度的结构的质量指示符具有更大的影响，则其是有利的。当计算所述质量指示符时考虑射束取向也是有利的。如果其被定位在射束路径中(尤其是当其被定位为平行于所述处理射束取向时)，则几何不准确度是主要相关的。因此，当其被定位在这些位置处时向几何不准确度给定更高的权重是有利的。此外，警告可以被显示给系统的用户，该几何准确度在辐射射束路径内发生。这可以是使用户调节射束取向的原因。当计算所述质量指示符时考虑oar与肿瘤之间的距离也是有利的。oar越靠近肿瘤，几何不准确度的效果将越大。因此，当计算所述质量指示符时考虑这一点(例如，根据由所述肿瘤与所述特定oar之间的距离对所述几何不准确度加权)也是有利的。可以每结构计算所述质量指示符。这是有洞察力的，因为以这种方式可以容易地评估问题发生在什么位置。备选地或者额外地，可以计算针对总体处置计划的一个质量指示符。这可以例如通过借助于加权贡献组合针对不同的结构的质量指示符来实现。

根据本发明的另外的实施例，所述处置计划评价工具被配置为将由器官的位置处的所述磁场不均匀性引起的几何失真与针对该几何失真的预设限制进行比较。该比较的结果可以是所述质量指示符。所述处置计划评价工具还可以被配置为在所述几何失真超过所述预设限制的情况下向用户提供警报。该实施例是有利的，因为其可以帮助防止该较不最佳的处置会被递送到患者。

根据另外的实施例，所述处置计划评价工具被配置为使用关于所述磁场均匀性的信息几何地校正mri规划图像。该实施例是有利的，因为其可以实现更好的处置计划。

根据本发明的另外的实施例，所述处置计划评价工具包括处置规划单元，所述处置规划单元被配置为基于所述规划图像来生成处置计划。该实施例是有利的，因为以这种方式，通过评估所述质量指示符获得的洞察力可以容易地被用于改进所述处置计划。

根据另一方面，本发明是一种用于质量保证的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

-确定磁共振成像系统的磁场不均匀性，并且；

-利用所述磁共振成像系统采集一幅或多幅磁共振图像，其中，所述一幅或多幅磁共振图像中的一幅或多幅实现规划图像，并且；

-使用所述规划图像来生成处置计划，并且；

-使用关于所述磁场不均匀性的信息来计算针对所述处置计划的质量指示符。

根据本发明的实施例，用于作为所述磁场不均匀性的确定的质量保证的方法被用作对针对多个患者的质量指示符的计算的输入。该实施例是有利的，因为其可以允许更快的质量保证流程。

根据本发明的实施例，针对每个患者，所述磁场不均匀性被确定并且被用作对所述质量指示符的计算的输入。该实施例是有利的，因为其可以改进所述质量保证流程的准确度。

如本文所使用的术语“质量因子”可以被认为是被分配给放射治疗处置计划的数值评分或值。质量因子可以以多个不同的方式使用。其可以被显示给人类操作者，使得人类操作者可以容易地解释放射治疗处置计划多么好地保护对象的健康组织。所述质量因子还可以被解释为所述放射治疗处置计划在放射治疗处理期间多么好地保护所述对象的健康组织的定量量度。

由于所述质量因子是定量量度，因此其可以由优化算法用于优化所述放射治疗处置计划以修改放射治疗处置计划并且改进放射治疗处置计划。例如，针对候选放射治疗处置计划的备选射束路径可以使用所述放射治疗处置计划来评价并且实现最好质量因子的射束路径可以被用于选择哪个候选放射治疗处置计划被选择为放射治疗处置计划。

如本文所使用的处置计划评价工具涵盖处理器和/或控制器，其被配置用于计算针对处置计划的质量指示符。所述处置计划评价工具可以例如被并入到磁共振成像系统和/或放射治疗处置系统中。

在本文中应理解，对磁场均匀性和磁场不均匀性的引用是等价的。两者都是磁场如何空间地变化的量度或者描述。

本发明的这些和其他方面将参考下文中描述的实施例而显而易见并得到阐述。

附图说明

图1图解地示出了处置计划评价工具，并且

图2图解地示出了质量指示符可以如何被集成在所谓的记分卡中的范例，并且

图3图解地示出了根据本发明的方法。

具体实施方式

图1图解地示出了处置计划评价工具100。处置计划评价工具100接收关于磁场均匀性101的信息。该信息可以例如是来自mri成像体积的三维失真图。失真图可以在质量保证检查期间生成(图3，301)，可以例如在其穿过成像体积时使用平面2d体模。体模和桌面上的小标记球体的已知位置可以与采集的mri图像一起被用于推断失真。这生成特定视场上的3d失真图，其然后可以被用于单独基于位置的空间隔离的磁性和梯度失真。此外，可以采集患者特异性失真以生成患者定制的失真校正图。除了2d体模之外或者作为其的备选，还可以使用本领域中已知的大3d体模以摒弃桌面移动。为了利用就位的患者引起的失真生成失真图信息，可能的实施方式之一是：系统可以使用患者周围的已知位置上的微线圈或者类似的小探头并且将球谐函数拟合到测量点以估计由于源自患者的磁化率伪影的失真，与本领域中已知的mr扫描器匀场流程类似[magneticresonanceinmedicine60:187–197(2008).spatiotemporalmagneticfieldmonitoringformrchristophbarmet，nicoladezanche和klaasp.pruessmann]。

失真图可以被发送为掩盖3ddicom图像序列的dicom交叠，失真等值线(例如，1mm失真等值线、3mm等值线……)的dicom网格，名为diocmrtstruct2d轮廓，或者以具有元数据的专用网格格式被发送，以帮助使后续显示操作自动化。

基于关于磁场均匀性101的信息，处置计划评价工具100计算质量指示符103(图3的步骤304)。该质量因子可以借助于显示器104被显示给用户。而且，失真图自身可以被可视化并且显示给用户。例如，借助于棋盘交叠或者阿尔发在规划图像的顶部上弯曲。在简单的实施例中，质量指示符103是几何不准确度与针对这些几何不准确度的预设限制之间的比较的结果。在更高级的实施例中，当计算质量指示符时，还考虑其他因子102。这些因子可以例如是规定剂量、规划剂量、组织敏感度、辐射射束取向、风险器官与肿瘤之间的距离、规划图像中表示的风险器官或者组织的类型。这样做的一个方式是根据以上提到的因子中的一个或多个对几何不准确度加权。优选地，这针对两个肿瘤是相关的oar中的每个完成。

图2图解地示出了质量指示符可以如何被集成在所谓的记分卡200中的范例。处置目标g1205、g2206可以在针对不同的感兴趣区域/结构202的记分卡200中设置。g1涉及初级处置目标并且g2涉及次级处置目标，其比初级处置目标g1更不严格。处置目标涉及结构202的什么体积百分比(列v)应当接收什么剂量(列d，例如最小、最大、平均剂量)。此外，在根据图2的记分卡中，可以针对几何准确度(列i)给定一个或多个输入。这些输入可以涉及规定剂量、规划剂量、组织敏感度、辐射射束取向、风险器官与肿瘤之间的距离、规划图像102中表示的风险器官或者组织的类型。输入可以例如是加权因子。然而，其还可以是针对几何不准确度的预设限制。针对质量指示符，不同的器官可以具有指定在触发警告线索或者完全错误条件之前剂量体积的多少被允许位于(1mm/3mm)均匀体积外部的预设值。体积可以基于失真图近似地被失真校正。还能够计算更抽象的质量指示符，诸如剂量体积，其中，体积值通过取决于每个体素位置处的内插失真的因子被加权。这些指示符可以利用颜色编码(绿色、黄色、红色)或者利用通过/失败准则(例如，在列r、207中，参见下面)例如显示在计划查看记分卡上。如果质量指示符落在预设限制的范围外部，则可以提供警告。警告/错误还可以充当查看包含均匀体积外部的最大体积的切片的快捷链接以促进查看。

在处置计划已经在针对每个结构202的列208中计算之后将显示什么规划剂量(列d)用于结构的什么体积百分比(列v)。此外，将显示针对结构的(加权)几何准确度或质量指示符(列i)。这可以例如是针对结构的平均或者最大失真。在最后一列r207中，将显示是否初级目标、次级目标已经实现或者没有目标已经实现。下方按钮220-225可以被用于基于目标集c220起始对处置计划的计算，添加处置目标a221，删除处置目标d222或者查看针对特定结构的统计结果stats223，例如，借助于显示剂量体积直方图。按钮adj224可以额外或者备选地被用于提供针对列i中的几何准确度的输入。该按钮可以被用于调节处置目标g1、g2以便考虑几何不准确度。例如，基于失真图，处置目标中的一个或多个可以自动地被调节，例如，描绘的体积可以自动地改变，或者体积目标可以更新。

图3图解地示出了根据本发明的方法。方法包括以下步骤：

-步骤301：确定磁共振成像系统的磁场不均匀性。在本发明的一个实施例中，失真图在每日质量保证检查期间生成并且供每个患者重新使用。在本发明的另一实施例中，失真图在mr检查下已经利用来自患者的测量结果生成或者增强。在本发明的另一实施例中，以上实施例中的任一个的失真图被用于通过根据失真图的失真向量场使体素变形对从患者采集的图像进行整流。

-步骤302：利用磁共振成像系统采集一幅或多幅磁共振图像，其中，一幅或多幅磁共振图像中的一幅或多幅实现规划图像，并且；

-步骤303：使用规划图像生成处置计划，并且；

-步骤304：使用关于磁场不均匀性的信息来计算针对处置计划的质量指示符。质量因子可以是图像准确度的优良性的量度，因此输入将是失真、被规划为被递送的剂量以及根据器官类型的加权。一些器官比其他更关键，因此如果在关键结构附近存在失真，则那些器官或者位置需要被加权更高-如果在那些位置上存在失真，则医师可以借助于评分卡或者例如在图像上视觉地被通知。

应当注意，在一些情况下，质量指示符可以在处置计划被计算之前被计算，例如，在质量指示符仅基于几何失真的量的情况下。

尽管已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述将被认为是说明性或示范性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。