专利名称：具有无重叠的3d-ct成像的放射治疗的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有计算机断层造影成像装置的放射治疗设备以及一种在放射治疗中记录图像数据的方法。
背景技术：
放射治疗是一种主流方法，其中使用了电离辐射，用于治疗病理学组织，例如肿瘤组织。放射治疗的目标是用充分的治疗剂量照射待治疗组织而且同时不损伤健康的周围组织。此外，治疗效果依赖于电离辐射在健康组织和病理学组织上作用不同。
在使用放射治疗设备照射患者时，由于有意的和无意的患者运动(例如呼吸、胃肠蠕动)待照射的部位会移动。由此，照射会偏离之前确定的辐射计划。US6778850描述了一种放射治疗的实施，其中记录了多个诊断的X射线图像，以便从中重建出低分辨的断层综合图像(Tomosynthese-Abbildung),所述断层综合图像然后被用于将照射聚焦到目标体积上。US7684647描述一种放射治疗的实施，其中将在辐射中所拍摄的2D射线照相与在照射之前所拍摄的3D图像数据组相互联系。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种放射治疗设备和一种在放射治疗时记录图像数据的方法，其可以精确地对照射进行监视并且其中可以简单地与之前所记录的图像数据进行对比。根据本发明的放射治疗设备包含-治疗放射源，-用于计算机断层造影3D图像数据组的拍摄装置，其包含诊断放射源和位于对面的放射探测器，借助所述放射探测器可以记录原始图像数据用于无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，-重建装置，借助所述重建装置可以从原始图像数据中重建出无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，以及-控制装置，用于协调地控制借助治疗的放射源进行照射，以及使用拍摄装置和重建装置对无重叠的计算机断层造影3D图像数据组进行记录和重建。因此，在放射治疗设备中可以安装或者集成用于三维的CT图像数据组(CT表示计算机断层造影)的拍摄装置。借助所述拍摄装置可以记录三维的无重叠的计算机断层造影图像数据组。可以借助通用的CT重建算法从所记录的原始图像数据中重建所述三维的无重叠的图像数据组。由此可以得到以高对比分辨率描述待照射部位的待照射部位图像。与二维的射线照相相比，三维CT图像数据可以以明显更高的对比度分辨率更精确地描述和定位待照射的部位(特别是待照射的软组织)。只使用来自不同方向的多个二维射线照相仅仅能够以有限的三维信息描绘待照射的区域。如果此时应当在这些射线照相之间与规划CT数据组建立关联，那么由于不同的图像类型在技术上不容易完成这种关联的建立。仅仅断层综合拍摄虽然在经过对象的截面上为待检查的对象进行成像，但是没有完全无重叠地描述所述经过对象的截面。断层综合拍摄具有某种模糊，因为在对象中位于截面之前和之后的结构同样地(如果也明显模糊地)被成像并且由此在图像中与实际的截面图像信息一起被重叠地显示。相应地，断层综合拍摄也不是无重叠的。由此，不仅限制了对比度分辨率，而且限制了三维的信息。当现在应当建立与规划CT数据组的关联时，技术上也不容易实现这一点，因为不同的图像类型被彼此比较。另一方面，由当前放射治疗设备所记录的三维CT图像数据组是对对象结构进行完全无重叠成像的三维数据组。从所述三维的CT数据组可以生成例如截面图像，其仅仅在 该截面上显像所述对象而没有通过叠加目标对象的其他区域来“稀释”该图像信息。三维图像数据组具有对CT图像来说典型的良好的低对比度可探测性。由于三维的计算机断层造影的图像数据组和规划CT图像数据组之间的相似性，可以容易地以相对小的技术开销来实施这两个数据组的对比和/或关联。放射探测器可以包含阵列，该阵列具有一个或者多个布置在患者纵向上的用于探测X射线的探测器行。可以这样布置探测器行，使之垂直于轴，治疗的放射源围绕该轴旋转。CT探测器的每个探测器行可以分别包含数百个探测器元件。阵列可以包含具有长度上的伸展的平面，其在纵向上的伸展至少是在横向上的伸展的2倍，或者甚至是3倍或者5倍。由此，探测器可以是这样，使得测量场在患者横截面方向上在放射治疗设备的对称中心至少有50cm，而测量场在纵向上在对称中心最大覆盖20cm。因此，探测器明显不同于所谓的平板探测器(Flat-Panel-Detektor)，所述平板探测器例如被使用在锥形束CT(Cone-Beam-CT)中或者被用于生成放射照相、X光检查或者断层综合并且由此常常具有明显的正方形形状。因此，拍摄装置可以是单行计算机断层造影或者多行计算机断层造影。拍摄装置能够被可旋转地支承。在这种情况下，为了记录原始图像数据，拍摄装置可以至少以180°和放射探测器的扇形角度之和进行旋转。例如可以将拍摄装置和治疗的放射源这样固定在放射治疗设备的旋转装置上，使得治疗的放射源和拍摄装置共同围绕中心轴旋转。这实现了紧凑的结构方式。以这种方式也可以在照射时且照射结束之前拍摄完整的原始图像数据，所述原始图像数据对于重建CT图像数据组来说是必要的。 在实施形式中可以这样配置控制装置，使得照射被启动。在此这样控制记录原始图像数据以用于无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，使得在开始照射之后开始记录。可以部分地(或者甚至完全地)在应用治疗射线时记录原始图像数据，也就是在将治疗射线由治疗的放射源对准到患者的时候。拍摄装置的必要时为此所需的旋转可以同样地(至少部分地)在应用治疗射线时进行。在实施形式中控制装置具有输入端，通过该输入端将表征待成像对象的运动的外部信号传输给控制装置。外部信号可以例如通过外部的运动传感器来记录，例如通过监测患者表面的光学拍摄装置或者通过在呼吸时监测胸腔压力的压带(Druckgtotel)。控制装置可以这样被配置来控制对原始图像数据的记录，使得仅仅在确定的时间间隔内记录原始图像数据，在所述时间间隔内待成像对象处于确定的运动状态。原始图像数据的记录可以由外部信号触发。例如可以仅仅在确定的呼吸阶段记录原始图像数据。由此，在重建的计算机断层造影的图像数据中降低了运动模糊。重建装置可以这样被配置，使得将所记录的原始图像数据在时间上与表征待成像对象的运动的外部信号相联系。也可以将该联系用于这样实施重建计算机断层造影的图像数据组，使得降低或者甚至最小化由运动引起的模糊。重建装置可以这样被配置，使得从所记录的与外部信号相联系的原始图像数据中确定多个分别无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，所述3D图像数据组在不同的时刻使待成像的对象成像。例如可以连续地记录原始图像数据。然后可以在使用与原始图像数据相联系的外部信号的情况下进行重建，并且可以在时间上将原始图像数据进行分类。以这种方式可以生成三维的计算机断层造影图形数据组的时间上的序列，其中每个单独的图像数据组三维地并且无重叠地显像对象结构。此外可以配置控制装置，以便将在照射时所记录和重建的、无重叠的、计算机断层 造影的3D图像数据组与之前所记录的3D图像数据组(例如与规划CT图像数据组)相比较并且根据该比较来控制照射过程。通过该联系可以确定出待照射的对象是如何被移动的和/或被变形的。能够例如通过严格的或者非严格的配准相关对象部位来产生该联系，从中得到关于对象移动、旋转和/或变形的信息并且用于控制照射。在此也可以将在照射时所拍摄的CT图像数据组与检查对象的在照射前所拍摄的时间分辨的CT图像数据组相联系，其中CT图像在检查之前在不同的时刻(例如在不同的呼吸阶段)显示了待照射的区域。可以根据比较来控制照射。例如，可以中断照射；可以仅仅在事先给定的照射对象位置进行照射，所述照射对象位置通过比较来确定；或者可以这样控制照射，使得跟随对象运动进行照射。根据本发明的在放射治疗中记录图像数据的方法包含以下步骤-在开始照射之后，记录原始图像数据用于无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，以及，-在照射结束之前，从原始图像数据中重建无重叠的计算机断层造影3D图像数据组。可以借助具有放射探测器的计算机断层造影的成像设备来记录原始图像数据，所述放射探测器包含具有一个或者多个布置在患者纵向上的探测器行的阵列。原始图像数据可以被记录，方法是，放射探测器围绕患者至少以180°和放射探测器的扇形角度之和进行旋转。可以在使用外部信号的情况下记录原始图像数据和/或重建无重叠的计算机断层造影图像，所述外部信号表征待成像对象的运动。例如，可以仅仅在确定的时间间隔内记录原始图像数据，在所述时间间隔内待成像的对象处于确定的运动状态。然而，原始图像数据也能够连续地或不依赖于对象的运动地被记录。所记录的用于重建的原始图像数据可以与外部信号相联系，其中，特别地重建多个分别无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，其在不同的时刻显像待成像的对象。
无重叠的计算机断层造影3D图像数据组可以与照射之前所记录的3D图像数据组比较，以便特别地依赖于所述比较来控制照射过程。上述以及下面的对各个特征、优点以及效果的描述不仅涉及到装置范畴也涉及到方法范畴，而没有在每种情况下单独详尽地阐述；在此公开的各个特征也可以根据本发明是其他的合适的组合。
根据下面的图示进一步地阐述本发明的实施形式，然而却不局限于此。其中，图I示出了放射治疗设备的强示意性结构，具有在其中集成了 CT成像装置的O形机架，图2示出了根据本发明在照射时记录图像数据的方法的一个实施形式， 图3示出了根据本发明在照射时记录图像数据的方法的另一个实施形式。
具体实施例方式图I示出了具有O形机架13的放射治疗设备11。机架13具有中央开口 13，将在患者卧榻19上的患者17定位其中以便照射。旋转装置21位于机架环上，借助所述旋转装置可以使治疗的放射源23围绕患者17旋转。借助多叶准直仪(Multi-Leaf-Kollimator)对治疗的放射源的射线进行视准(kollimiert),由此照射场被限制在二维内。据此，多叶准直仪区别于一维的二元准直仪(biniil.en Kollimator),所述二兀准直仪只允许照射场在一个维度上变化。同样地，与旋转装置21相连并且集成在放射治疗设备11中的是CT-X放射源25和CT探测器27，借助它们可以对于无重叠的三维的计算机断层造影记录原始图像数据。CT探测器27包含具有一个或多个探测器行的阵列，所述探测器行被布置在患者17的纵向上。为了记录原始图像数据，成像部件可以和旋转装置一起以180°与放射探测器的扇形角度之和进行旋转。放射治疗设备11具有控制装置29，借助所述控制装置来协调地控制放射治疗设备11的各个部件。此外，控制装置29具有输入端31，通过所述输入端可以向控制装置29输入信号，所述信号由外部传感器33或者运动监视器所记录并且表征患者17的运动(例如呼吸运动)。此外，放射治疗设备11具有重建装置35，借助所述重建装置可以从原始图像数据中生成无重叠的三维计算机断层造影图像数据组。控制装置29和重建装置35可以例如由计算机单元来实现。图2示出了描述根据本发明的方法的实施形式的流程图。首先，开始照射(步骤51)。患者的呼吸运动被监测并且通过外部的运动监视器被采集。表征运动的信号被记录并且被传输给放射治疗设备(步骤53)。在照射时并且特别是在应用照射射线时记录原始图像数据(步骤55)。仅仅在确定的时间间隔内进行记录，也就是当患者位于确定的呼吸阶段时。根据外部信号来确定是否位于适当的呼吸阶段。在记录了足够的原始图像数据之后，在照射结束之前从原始图像数据中生成三维无重叠的计算机断层造影图像数据组(步骤57)。将该无重叠的三维计算机断层造影图像数据组与规划CT图像数据组(Planungs-CT-Bilddatensatz)相比较(步骤 59)。依赖于所述比较来控制照射，例如通过重定位患者或者通过对门控照射方法或者跟踪照射方法进行控制(步骤61)。图3示出了根据本发明的方法的另一个实施形式。不同于在图2中所示出的实施例在此连续地记录原始图像数据(步骤55’)。然而在重建时将原始图像数据与表征运动的外部信号相联系。时间分辨地进行重 建，也就是说，根据外部信号来对原始数据进行分类，并且生成无重叠的三维的CT图像数据组的时间上的序列(步骤57’)。将在照射时所拍摄的CT图像数据组的时间上的序列与在照射前所拍摄的检查对象的时间分辨的CT图像数据组相联系，以便对照射进行控制(步骤59’)。附图标记清单11放射治疗设备13 机架I5中央开口17 患者19患者卧榻21旋转装置23治疗的放射源25诊断的放射源27放射探测器29控制装置31输入端33外部传感器35重建装置51 步骤 5153 步骤 5355,55'步骤 55，步骤 55’57，57’ 步骤 57，步骤 57’59,59'步骤 59，步骤 59’61 步骤 6权利要求
1.一种放射治疗设备(11)，其包括 -治疗放射源(23)， -用于计算机断层造影3D图像数据组的拍摄装置，其包含诊断放射源(25)和位于对面的放射探测器(27)，借助所述放射探测器能够记录原始图像数据用于无重叠的计算机断层造影3D图像数据组， -重建装置(35)，借助所述重建装置能够从所述原始图像数据中重建出所述无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，以及 -控制装置(29)，用于协调地控制借助治疗的放射源(23)进行照射，以及使用所述拍摄装置和重建装置(35)对所述无重叠的计算机断层造影3D图像数据组进行记录和重建。
2.根据权利要求I所述的放射治疗设备(11)，其中，所述放射探测器(27 )包含阵列，该阵列具有一个或者多个被连续布置在患者纵向上的用于探测X射线的探测器行。
3.根据权利要求2所述的放射治疗设备(11)，其中，所述阵列包含具有长度上伸展的平面，其在纵向上的伸展至少是在横向上的伸展的两倍。
4.根据上述权利要求任一项所述的放射治疗设备(11)，其中，所述拍摄装置被可旋转地支承，并且其为了记录所述原始图像数据能够至少以180°加上放射探测器的扇形角度之和进行旋转。
5.根据上述权利要求任一项所述的放射治疗设备(11)，其中，这样配置所述控制装置(29)来开始照射并且来控制记录所述原始图像数据用于所述无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，使得在开始照射之后开始记录。
6.根据上述权利要求任一项所述的放射治疗设备(11)，其中，所述控制装置(29)具有输入端(31)，通过所述输入端能够向该控制装置(29)输入具有表征所述待成像的对象(17)的运动的外部信号。
7.根据上述权利要求任一项所述的放射治疗设备(11)，其中，这样配置所述控制装置(29 )来控制对所述原始图像数据的记录，使得所述原始图像数据仅仅在确定的时间间隔内被记录，在所述时间间隔内待照射的对象(17)处于确定的运动状态。
8.根据上述权利要求任一项所述的放射治疗设备(11)，其中，所述重建装置(35 )被配置以用于将所记录的原始图像数据与表征所述待成像的对象(17)的运动的外部信号在时间上相互联系起来。
9.根据权利要求8所述的放射治疗设备(11)，其中，所述重建装置(35)被配置以用于从与所述外部信号相联系的所记录的原始图像数据中确定出多个分别无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，所述3D图像数据组在不同的时刻显像待成像的对象。
10.根据上述权利要求任一项所述的放射治疗设备(11)，其中，所述控制装置(29)被配置，以便将在照射期间所记录和重建的无重叠的计算机断层造影3D图像数据组与之前所记录的3D图像数据组相比较并且根据所述比较来控制照射过程。
11.一种用于在放射治疗中记录图像数据的方法，其包含以下步骤 -在照射开始之后，记录原始图像数据用于无重叠的计算机断层造影的3D图像数据组，以及， -在照射结束之前，从所述原始图像数据中重建出所述无重叠的计算机断层造影3D图像数据组。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，借助含有放射探测器(27)的计算机断层造影的成像装置来记录所述原始图像数据，所述放射探测器包含阵列，所述阵列具有一个或者多个布置在患者纵向上的用于探测X射线的探测器行。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，记录所述原始图像数据，方法是，所述放射探测器(27)围绕待成像的对象(17)至少以180°与放射探测器的扇形角度之和进行旋转。
14.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中，在使用表征所述待成像的对象(17)的运动的信号的情况下，进行对所述原始图像的记录和/或对无重叠的计算机断层造影图像的重建。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，仅仅在确定的时间间隔内记录所述原始图像数据，在所述时间间隔内所述待成像的对象(17)处于确定的运动状态。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，将用于重建的所记录的原始图像数据与所述外部信号相联系，其中重建尤其多个分别无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，所述3D图像数据组在不同时刻显像待成像对象(17)。
17.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中，将所述无重叠的计算机断层造影3D图像数据组与3D图像数据组相比较，以便特别依赖于所述比较来控制照射过程。
全文摘要
本发明涉及一种放射治疗设备，包括治疗放射源；用于计算机断层造影3D图像数据组的拍摄装置，包含放射源和位于对面的可用来记录原始图像数据用于无重叠的计算机断层造影3D图像数据组的放射探测器；用来从原始图像数据中重建出无重叠的计算机断层造影3D图像数据组的重建装置；以及控制装置，用于协调地控制借助治疗放射源进行照射，和使用拍摄装置和重建装置对无重叠的计算机断层造影3D图像数据组记录和重建。此外，本发明涉及一种在放射治疗中记录图像数据的方法，包含以下步骤在照射开始之后记录原始图像数据用于无重叠的计算机断层造影3D图像数据组，以及在照射结束之前从原始图像数据中重建出无重叠的计算机断层造影3D图像数据组。
文档编号A61B6/03GK102908159SQ201210276129
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者T.弗洛尔, M.格拉斯鲁克 申请人:西门子公司