专利名称：用于运行放射治疗设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于运行放射治疗设备的方法以及一种在其中应用该方法的放射治疗设备。
背景技术：
放射治疗，其也被称为辐射治疗(RT)，是一种基于电离辐射的治疗方法，用于治疗例如癌症。但是放射治疗也可以被用于治疗其他的疾病。在放射治疗中尝试将足够的放射性辐射剂量提供给患病组织，而周边健康组织被空出。治疗效果以电离辐射在健康组织和患病组织上的不同作用为基础。通常给目标区域附上边缘区域(所谓的边缘)，以便确保在规划阶段和治疗阶段之间有关位置的差异与运动不影响治疗效果。反之，为了在确定的包括边缘区域以及待使用的剂量在内的目标区域参数的情况下不影响周围的健康组织，边缘区域的应用限制了最大可提供给目标区域的剂量。
由此，近年来提出了所谓的图像引导的放射治疗(Image-Guided Radiation Therapy，IGRT，图像引导放射治疗)。图像引导放射治疗使得可以在辐射提供之前将目标区域与可以包含所谓危险器官(Organs at Risk, OAR,处于危险中的器官)的周围健康组织可视化，从而可以理论上减少边缘区域。对于成像的放射治疗，基本上使用了所有的公知的成像技术以及成像模式，就像例如投影的X射线辐射、断层造影的X射线辐射、超声波或者磁共振。然而，目前断层造影的X射线成像被最广泛地传播，就像例如在文献“A survey of image-guided radiation therapy use in the United States，，(作者是 Simpson DR 等； 2010 年 8 月 15 H ；116 (16) :3953-60)所描述的那样。
另一方面，在一些临床应用中，在使用X射线成像的情况下软组织的对比度不是足够的，例如在膀胱、前列腺以及肠之间的交接区域处。在这种情况下可以例如组合使用放射治疗设备以及磁共振成像设备，就像例如在Lagendijk JJ等人在文献“MRI/linac integration”(发表在 Radiother Oncol. 2008 年 I 月；86 (I) : 25-9)中所描述的那样。成像装置的使用与放射治疗装置相结合可以这样进一步得到扩展，使得可以在治疗期间针对解剖学信息补充目标区域的功能的或者分子的信息。由此可以实现所谓的生物学引导的放射治疗(biologically guided radiation therapy,BGRT),其例如由 Steward RD等人在Med Phys. 2007 年 10 月；34 (10) :3739-51 中的文献“BRGT:biologically guided radiation therapy-the future is fast approaching”所描述。然而，由于磁共振成像关于分子成像具有低的灵敏度，所以对于生物学引导的放射治疗的分子成像通常使用正电子发射断层造影(PET)。然而正电子发射断层造影相对成本过高。发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种更为简易和低成本的生物学引导的放射治疗，其在放射治疗中确保了对目标区域的精确照射以及对健康组织的微小影响。
按照本发明，通过运行放射治疗设备的方法、放射治疗设备、计算机程序产品以及电子可读的数据载体来解决该技术问题。
按照本发明提供了一种用于运行放射治疗设备的方法。放射治疗设备包含用于采集磁共振数据的磁共振设备。在所述方法中由放射治疗设备接收用于患者的放射计划。例如，可以事先借助X射线计算机断层造影、磁共振断层造影或者正电子发射断层造影来确定放射计划。在下一步骤中当患者被置于放射治疗设备中时采集患者的磁共振数据。在采集磁共振数据之前，向患者给予超极化的造影剂。超极化的造影剂可以例如设置在治疗空间中或者设置在紧靠治疗区域的附近，并且当患者被置于放射治疗设备中时给予患者超极化造影剂。超极化的造影剂使得极大地提升了在所采集的磁共振数据中的信噪比。基于超极化的造影剂来确定在磁共振数据中的分子的照射目标区域。分子的照射目标区域包含具有预定的分子特征的患者区域。分子的照射目标区域可以例如包含患病器官的部分区域， 其具有预定的分子特征。这样的分子特征也被称作功能特征或者生物学特征并且能够例如具有在组织中增大了的物质比例，例如增大了的乳酸盐含量或者增大了的氧含量或者组织区域的增大了的分子活性或者生物学活性。依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正所接收的照射计划。照射目标区域的修正可以包含例如几何修正或者剂量测定的修正。所接收的照射计划可以已经包含分子的照射目标区域。在这种情况下，例如在所接收照射计划中的分子的照射目标区域的位置可以不同于在磁共振数据中所确定的照射目标区域，或者在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域之内的分子特征不同于在所接收的照射计划中的。于是，可以依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正照射计划。
通过使用超极化的造影剂可以以优选的方式在磁共振数据中强调分子的照射目标区域，由此可以平滑出涉及干扰背景(例如大量的水)的信号。通过使用超极化的造影剂可以标记出例如肿瘤的分子活动。当患者在治疗台上位于与其将接受照射时相同的位置时，可以采集该分子的信息。以这种方式可以确保，关于治疗射束正确地对准照射区域。在错误对准的情况下可以借助例如准直仪来进行几何尺寸的重新调整。也可以进行剂量的调整。由此，如果在由磁共振设备和放射治疗设备组成的组合的装置中使用超极化的造影剂以用于磁共振成像，则可以基于生物学引导的放射治疗进行改进的放射治疗。由此可以允许减小目标区域的边缘区域并且提供用于较高分子活性的区域的剂量，所述较高分子活性通过超极化的造影剂的记录来显示。由此可以更安全并且更有效地进行放射治疗。
按照一个实施方式，所述方法还包含控制射束产生装置用于根据修正的照射计划来产生治疗位于放射治疗设备内的患者的射束。由于患者在采集磁共振数据以及在修正照射计划时已经位于放射治疗设备内，可以这样精确地控制射束产生装置，使得以高精度击中照射目标区域却可以使周围健康的组织以及危险器官避免照射。
按照另一个实施方式，所接收的照射计划除了分子的照射目标区域还包含解剖学的照射目标区域以及危险器官区域。附加地在所采集的磁共振数据中确定解剖学的照射目标区域，并且依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域以及在磁共振数据中所确定的解剖学的照射目标区域来修正所接收的照射计划。由于基于所采集的磁共振数据也可以确定解剖学区域，可以精确地采集和定位解剖学的照射目标区域(例如确定的器官)以及不被照射的危险器官区域。基于该附加的解剖学信息可以修正照射计划，方法是，例如调整射束准直或者射束剂量。由此可以减少开头所述的边缘区域或者边缘，其位于照射目标区域以及不被照射的区域或危险器官区域之间。由此可以实施对患者的有效和安全的照射。
超极化的造影剂可以例如包含13C丙酮酸盐。该造影剂可以显著地提高在所采集的用于例如照射目标区域(就像例如肿瘤区域)的磁共振数据中的信噪比。肿瘤区域的更高的分子活性可以例如通过13C丙酮酸盐更强的吸收来显示。超极化的造影剂可以不基于碳 (13C)而是基于氦(3He)或者氙(129Xe)。
按照另一个实施方式，放射治疗设备包含直线加速器(Linear Accelerator, LINAC)或者钴 60 源(Co_60)。
按照本发明还提供了一种放射治疗设备，其包含用于产生射束或者辐射以便治疗位于放射治疗设备内的患者的射束产生装置以及用于采集位于放射治疗设备中的患者的磁共振数据的磁共振装置。放射治疗设备还包含处理装置，其与放射治疗装置以及磁共振装置相耦合以便控制这些装置。处理装置能够接收用于患者的照射计划。可以例如在患者的预先检查时生成照射计划。可以例如在使用X射线计算机断层造影、磁共振断层造影或者正电子发射断层造影的情况下生成照射计划。照射计划可以例如直接输入到处理装置中或者例如由所谓的肿瘤信息系统(Onkologieinf ormations-system, 0IS)传输给处理装置。 照射计划包含分子的照射目标区域。分子的照射目标区域包含具有预定的分子特征的患者区域，例如特定的分子活性或者生物学活性。此外，照射计划也可以包含解剖学的照射目标区域或者不被照射的区域，特别是危险器官区域。处理装置还能够控制磁共振装置以便采集患者的磁共振数据。当患者被置于放射治疗设备中时采集磁共振数据。在采集磁共振数据之前给予患者超极化的造影剂，其因此在采集磁共振数据时存在于患者身体内，并且例如特别在高的分子活性的区域(例如肿瘤区域)被特别强地吸收。基于超极化的造影剂，在磁共振数据中确定分子的照射目标区域。特别地可以由于超极化的造影剂通过高的信噪比在磁共振数据中精确地确定分子的照射目标区域的精确位置。依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正照射计划。
之前所描述的放射治疗设备还适用于实施之前所描述的方法并且由此包含结合方法所描述的优点。
此外本发明提供了计算机程序产品，尤其是计算机程序或者软件，其可以加载在放射治疗设备的可编程的处理装置的存储器中。处理装置可以包含例如微处理器或者计算机。如果在处理装置中实施计算机程序产品，那么借助该计算机程序产品可以实施按照本发明的方法的所有或者不同的前述实施方式。在此，计算机程序产品也许需要程序装置，例如程序库或者辅助函数，以便实现该方法的相应的实施方式。换言之，应当借助关于计算机程序产品的权利要求来特别地保护计算机程序或者软件，借助其来实施按照本发明的上述实施方式或者其实施了上述实施方式。在此，软件可以是源代码，例如C++，其还必须被编译或者翻译和连接(gebunden)或者其必须被解释，软件也可以是可执行的软件代码，其为了执行仅仅需要加载在相应的处理装置中。
最后，本发明提供了电子可读取的数据载体，例如CD、DVD、磁带或者USB盘，其上存储着电子可读的控制信息，特别是如之前所描述的软件。如果从数据载体读取这些控制信息或者软件并且存储在处理装置中，则可以实施所描述的方法的所有按照发明的实施方式。
下面参考附图结合优选的实施方式来进一步阐述本发明，其中，
图I示出了具有按照本发明实施方式的方法步骤的流程图，
图2示出了按照本发明实施方式的放射治疗设备。
具体实施方式
参考图1，描述了按照本发明的方法100，其基于磁共振成像结合放射治疗装置使用了超极化造影剂的分子成像能力。分子信息允许改进的放射治疗，其借助在放射治疗时可提供的生物学信息来实施。这可以减小围绕目标区域的安全边缘区域和/或提高放射剂量以便由此实现更有效并且更安全的放射治疗。所述方法还允许，替代为例如由正电子反射断层造影和放射治疗装置组合而成的装置。由此所实现的基于磁共振的分子成像可以在患者治疗时间内直接使用。
患者的治疗可以例如如下进行。在步骤101中，在照射计划阶段生成基于X射线计算机断层造影图像采集的治疗计划或者照射计划。补充的图像采集，例如借助磁共振断层造影或者正电子发射断层造影，可以在步骤102中实施，并且在步骤103中与步骤101的 X射线计算机断层造影图像采集相组合。不同的图像采集设备或图像采集模式的图像采集的组合也被称为“配准(registrieren)”。基于这些信息在步骤104中生成治疗计划或者照射计划，其定义了解剖学的和分子的目标区域以及不被照射的或者要保护免受辐射的区域(例如危险器官)。照射计划或治疗计划可以例如存储在所谓的肿瘤信息系统(OIS)中。
在步骤105中，将照射计划传输给放射治疗设备。或者也可以将照射计划的信息直接地输入到放射治疗设备中。放射治疗设备包含磁共振设备，其用于采集磁共振数据并且基于所采集的磁共振数据来确定磁共振图像。
在步骤106中，产生了超极化的造影剂(例如13C丙酮酸盐)并且将其给予患者。 患者在该时刻可以已经位于放射治疗设备内或者在给予造影剂之后被定位到放射治疗设备中。
在步骤107中，当患者位于治疗位置时采集磁共振数据。基于所采集的磁共振数据在步骤108中确定患者的当前解剖学信息，就像其被置于放射治疗设备中一样。此外，在步骤109中确定位于放射治疗设备中的患者的当前分子信息。通过使用超极化的造影剂可以确定分子信息。在给予了超极化的造影剂的区域中，能够存在例如显著提高的信噪比。信噪比可以例如被提高10000倍。由于例如具有高的分子活性的特别区域(例如肿瘤区域)具有超极化造影剂的升高了的吸收，所以可以非常精确地在所采集的磁共振数据中确定这些区域。
基于位于放射治疗设备中的患者的当前所确定的解剖学信息和分子信息，可以在步骤110中修正在步骤105中所接收的照射计划。为此，可以例如将照射计划与待照射区域和不被照射区域的实际位置进行几何的调整。此外，可以例如基于分子信息进行照射剂量的调整。
在步骤111中，最后根据修正的照射计划来治疗患者，也就是照射患者。
如果患者在步骤107的采集磁共振数据和步骤111的照射患者之间没有被重新定位，也就是如果在采集磁共振数据和修正照射计划之后直接地并且在相同的位置进行照射患者，那么可以特别地实现尤其安全的照射。为了确保造影剂的超极化特性，优选在紧靠放射治疗设备的附近处产生超极化的造影剂。
也可以以其他的基于磁共振成像的工作流程执行之前所描述的方法，例如以这样的工作流程，其中在与照射不同的位置上产生超极化的造影剂以及采集磁共振数据。
图2示意性示出了放射治疗设备200，其包含射束产生装置201以及磁共振装置 204。射束产生装置201用于产生粒子射束202或者电磁射线202以便治疗位于放射治疗设备200中的患者203。患者例如被置于可移动的患者卧榻207上。射束产生装置201可以包含例如直线加速器(所谓的Linear Accelerator, LINAC)或者射线源(例如钴60射线源)。磁共振装置204用于采集位于放射治疗设备200中的患者203的磁共振数据。采集患者203的磁共振数据以及从磁共振数据中生成磁共振图像对于专业人员是公知的并且由此在此不详细描述。放射治疗设备200还包含处理装置205，其与磁共振装置204和射束产生装置201相耦合以便对其进行控制。处理装置205包含例如微处理器或者可编程的控制装置，其可以执行程序(例如软件)。程序或者软件可以例如借助数据载体206加载在处理装置205中。处理装置205还与肿瘤信息系统208相耦合，以便接收例如由肿瘤信息系统在步骤104中所确定的照射计划。
在运行中，处理装置205能够实施在图I中所示出的方法的步骤。特别地，处理装置205能够接受来自肿瘤信息系统208的用于患者203的照射计划，所述患者被置于在放射治疗设备200中的患者卧榻207上。照射计划包含分子的照射目标区域，其包含具有预定的分子特征的患者203的区域。当患者位于放射治疗设备200内并且被给予了超极化的造影剂时，处理装置205控制磁共振装置204以便采集患者203的磁共振数据。基于磁共振数据来确定用于患者203当前位置的分子的照射目标区域。超极化的造影剂实现这些， 原因是，照射目标区域例如基于其升高了的分子活性或生物学活性而吸收特别大量的超极化造影剂。基于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正照射计划。然后借助照射计划的修正了的数据来进行对患者203的照射。
权利要求
1.ー种用于运行放射治疗设备的方法，其中所述放射治疗设备(200)包含磁共振装置(204)，所述方法包含医学步骤 -接收用于患者(203)的照射计划， -当所述患者(203)被置于放射治疗设备(200)中并且具有在采集磁共振数据之前所给予的超极化的造影剤吋，采集该患者(203)的磁共振数据， -基于超极化的造影剂在磁共振数据中确定分子的照射目标区域，其中分子的照射目标区域包含具有预定的分子特征的患者区域，以及 -依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正所接收的照射计划。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，用于患者的所述照射计划具有分子的照射目标区域，其中，对所接收的照射计划进行的修正包含依赖于在所述磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来对照射计划的分子的照射目标区域所进行的修正。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其还包含 -控制用于产生射束(202)的射束产生装置(201)以便根据所修正的照射计划来治疗布置在放射治疗设备(200)中的患者(203)。
4.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中，所接收的照射计划包含解剖学的照射目标区域和危险器官区域，其中，所述方法还包含在所述磁共振数据中确定所述解剖学的照射目标区域，其中，依赖于在所述磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域以及在所述磁共振数据中所确定的解剖学的照射目标区域来对所接收的照射计划进行修正。
5.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中，所述超极化的造影剤包含13C丙酮酸盐。
6.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中，所述分子特征包含乳酸盐含量、氧含量和/或组织区域的分子活性。
7.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中，所述放射治疗设备(200)包含直线加速器或者钴60源。
8.ー种放射治疗设备，其包含 -射束产生装置(201)，用于产生射束(202)以便治疗布置在所述放射治疗设备(200)中的患者(203)， -磁共振装置(204)，用于采集布置在所述放射治疗设备(200)中的患者(203)的磁共振数据，以及 -处理装置(205)，其与所述射束产生装置(201)以及磁共振装置(204)相耦合，其中，所述处理装置(205)被构造为 当所述患者(203)位于所述放射治疗装置(200)中并且具有在采集磁共振数据之前所给予的超极化的造影剂时，接收用于所述患者(203)的照射计划， 基于所述超极化的造影剂来确定在磁共振数据中的分子的照射目标区域，其中分子的照射目标区域包含具有预定的分子特征的患者(203)的区域，并且 依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正所述照射计划。
9.根据权利要求8所述的放射治疗设备，其中，所述放射治疗设备(200)被构造为实施根据权利要求I至7中任一项所述的方法(100)。
10.一种计算机程序产品，其能够直接加载到按照权利要求8所述的放射治疗设备(200)的处理装置(205)的存储器中，具有程序装置，用于当实施在所述放射治疗设备(200)的处理装置(205)的程序时，实施按照权利要求I至7中任一项所述的方法(100)的步骤。
11.一种能够电子读取的数据载体，其具有其上所保存的能够电子读取的控制信息，这样构造所述控制信息，使得其当在按照权利要求8所述的放射治疗设备(200)的处理装置(205)中使用所述数据载体(106)时实施按照权利要求I至7中任一项所述的方法(100)。
全文摘要
本发明涉及一种用于运行放射治疗设备(200)的方法。所述放射治疗设备(200)包含磁共振装置(204)。在所述方法中，接收用于患者(203)的照射计划。当所述患者(203)被置于所述放射治疗设备(200)中并且被给予了超极化的造影剂时，采集该患者(203)的磁共振数据。在磁共振数据中，基于超极化的造影剂来确定分子的照射目标区域并且依赖于在磁共振数据中所确定的分子的照射目标区域来修正所接收到的照射计划。分子的照射目标区域涉及具有预定的分子特征的患者(203)的区域。
文档编号A61B6/00GK102974045SQ201210327629
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者J.斯坦卡内罗 申请人:西门子公司