用于电子短距离放射治疗的装置和方法
【专利摘要】在生成涉及辐射源的位置信息的短距离放射治疗中，引导系统适于采集并处理位置数据或位置和组织数据，从而能够执行高精确度介入放射治疗，尤其是根据剂量计划并用于针对治疗计划的内部部分监测和/或自适应重新规划。数据能够被存储并用于细化将来的处置计划，并用于将来与长期处置结果相关，尤其是在低能量短距离放射治疗的背景中。
【专利说明】用于电子短距离放射治疗的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于短距离放射治疗引导的系统、装置、方法和计算机程序产品，其中，辐射源相对于组织，尤其是肿瘤性组织被放置或移动，以便向组织提供辐射剂量，尤其是根据辐射治疗计划，例如设计了若干治疗部分的治疗计划。
【背景技术】
[0002]短距离放射治疗中的辐射源放置技术通常基于使用超声成像的系统或使用X射线或计算断层摄影的系统。集成到施用器或导管中，这样的用于正确放置或定位的系统目的是向肿瘤性组织提供正确的辐射剂量，并防止健康组织的过度辐射。
[0003]在处置例如前列腺癌、乳腺腔、宫颈癌、口咽肿瘤、肺癌或肝癌时，有两种常用的辐射治疗概念:同位素短距离放射治疗和电子短距离放射治疗。主要区别包括辐射能量，电子短距离放射治疗中的显著更低，其提供了例如最大50keV的辐射能量，(也能够关闭辐射源)，区别还包括处置的可能性:在电子短距离放射治疗中，可以使用X射线设施以及标准操作间(近程和低平均能量的辐射)，在同位素短距离放射治疗中，尤其是在所谓的高剂量率(HDR)短距离放射治疗中这是不可能的。通常，在同位素短距离放射治疗中，辐射源通常是毫米尺寸的放射性同位素种子，例如铱同位素Ir-192，其提供了 350keV左右的辐射能。
[0004]对于两种辐射治疗概念而言，施用器的精确位置以及种子或任何其他辐射源的精确位置都是至关重要的。通常，施 用器能够基于例如超声(us)或X射线，在实时图像的引导下被放置，或者其可以在放置之后被成像(基于例如计算机断层摄影CT技术)，或基于先前配准的图像被放置，其中，通过施用器或通过经缝隙植入的导管(在适当的情况下，自动机械地)拉动种子。当尤其是因为需要对处置区域进行一次或多次额外CT扫描，需要使施用器位移时，或者在施用器在各部分间移动时出现问题，从而患者的辐射暴露可能很高，这是不利的。例如，在同位素短距离放射治疗中，在每个部分之前完成成像，其中，在疗程期间，例如能够需要大约十次CT扫描，以检查自从上一部分后施用器是否未移动。
[0005]具体而言，在HDR短距离放射治疗中，因为有限的分辨率或患者运动、器官运动(例如肠、子宫)或组织变形(例如，施用器对组织的挤压、肿胀等)，将放置基于预配准的图像或实时超声成像严重限制了放置准确度。此外，当使用X射线或CT放置引导时，如上所述，必须要小心抑制通过成像输送的剂量，并且CT时间常常是缺乏的。而且，X射线成像具有有限的软组织对比度，使得难以区分肿瘤性组织、脂肪或肌肉。在辐射治疗背景中通常遇到的其他问题是缺失关于局部组织特性的信息，即各种软组织的精确定位，或者关于微血管环境的局部肿瘤等级、组织pH、组织氧合作用或坏疽区域的任何范围的确定是不可能的。而且，例如，在处置乳房切除的乳腺癌时，被空气或液体填充的肿瘤腔可能导致不同的剂量分布，从而使根据特定剂量计划的治疗复杂化。
[0006]此外，相对于植入的施用器识别目标体积和关键器官边缘以及控制并补偿患者运动常常是困难的。但在任何形式的短距离放射治疗中，坚持可能基于肿瘤阶段、肿瘤尺寸、成像、活检和潜在手术信息生成的剂量计划是至关重要的。因此，所有这些项目都导致大的安全边际量，以便确保向所有恶性区域以及潜在恶性组织输送剂量，代价是健康组织的辐射曝光给患者带来的副作用。
[0007]最近设计的用于在短距离放射治疗中监测组织的设备基于，例如光学观测系统，其便于识别待辐照的组织区域。具体而言，这样的光学系统能够布置于导管之内并依赖于例如光学相干层析成像(0CT)。例如，能够在US 2008/0298548 Al或US 2005/0187422 Al中找到关于这样的光学分析应用的更多细节。然而，能够使用这种可视化技术，不实现精确绝对位置确定的功能，而是例如与生成待处置的组织区域的标记相组合地分析与组织特性相关的任何数据。此外，磁导航是用于确定辐射源位置的已知技术，在WO 2007/083310 A2或WO 2009/053897 Al中公开了这种技术。能够使用这种技术相对于待处置的组织定位施用器。通过这种方式，相对于组织定位X射线源是可行的。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种用于采集辐射源在身体之内的精确位置数据的短距离放射治疗引导系统，以便减小例如由于施用器定位和施用器衰减的影响造成的剂量测定偏差。本发明的另一目的是提供一种具有至少一个位置传感器的电子短距离放射治疗引导系统，以改善辐射源相对于被辐照组织的位置和运动信息的准确度。而且，本发明的目的是提供一种用于避开患者健康组织和处置人员，并方便辐射治疗，同时在针对设计了若干部分的治疗计划的内部部分监测的背景中，或在自适应重新规划的背景中的短距离放射治疗系统。换言之，本发明的目的是改善活体内的源的放置，从而实现所施用剂量的更高精确度并更有效地执行辐射治疗。
[0009]这些目的中的至少一个是由权利要求1所述的装置、权利要求8所述的施用器设备、权利要求13所述的用于在身体之内定位辐射源和/或其施用器的集成引导系统以及权利要求10所述的定位辐射源的方法实现的。由此，能够提供微型辐射源，例如，以微型X射线管或诸如Ir-192的放射源的形式。此外，备选地或额外地，还能够将用于局部组织感测的器件包含在所述系统中。
[0010]因此，提供了一种 短距离放射治疗引导系统，尤其是低能量电子短距离放射治疗引导系统，其具有一个或多个位置传感器，尤其是跟踪传感器，以根据剂量计划指导辐射治疗，其中，提供了一种用于引导辐射探头的装置，所述装置被布置为提供用于组合若干感测技术，以尤其是根据相应传感器利用不同分辨率采集位置数据以及组织数据的部件。即，由至少一个位置传感器提供介入式引导，该位置传感器适于电磁(EM)跟踪和光纤布拉格光栅(FBG)的单一一种，任何光学形状感测和定位技术例如基于瑞利散射或其他感测技术，尤其是光学感测技术或这些定位技术的组合，以便改善关于管路放置以及组织处置的源。通过在短距离放射治疗系统中，尤其是向施用器和/或导管中集成引导功能，能够减少或缓解缺少实时成像以及施加到肿瘤组织的辐射剂量不精确的问题。由此，已经发现，在提供低得多的辐射能的电子短距离放射治疗的背景中，能够在组织中利用更高的空间分辨率给出辐射剂量，从而使得外科医生能够获益于更精确的引导，以便增强治疗计划并减少组织曝光。而且，外科医生能够获益于更精确的可重复放置。具体而言，已经发现，精确定位对于低能量源(例如微型X射线管)比对于传统源(例如Ir源，其提供超过350keV的能量)更重要，尤其是因为低能量允许更高分辨率的剂量涂抹。在(意指电子和HDR同位素的)不可植入的短距离放射治疗中，辐射源与被首先放置的施用器一起使用。已经发现，与此相反，微型X射线管，尤其是直接在例如内窥镜形式的探头上，但更细的X射线管，能够省去施用器的使用，从而要求直接精确地放置源而不是施用器。由此，能够将权利要求1所述的装置提供的引导器件设计成探头形式，尤其是具有细内窥镜的功能，从而能够实现源的直接放置，其中，仅需要小的切口。
[0011]也能够将短距离放射治疗引导系统用于血管应用中，尽管对更精确引导的要求源自短距离放射治疗，因为在血管应用中，引导是由血管自身在两个维度中给出的，仅需要调节沿血管的第三维度。类似地，对更精确监测组织的要求源自短距离放射治疗而非血管应用，因为需要组织中的更短的辐射范围，这是由于目标组织更近。
[0012]备选地，或额外地，例如，基于光谱测量，能够提供关于环境传感器的至少一个组织传感器，以确定局部组织特性。通过在短距离放射治疗系统中集成组织感测功能，能够减少甚至缓解关于软组织对比度低或缺失被辐照组织特性信息的问题。
[0013]由此，引导功能能够基于光纤布拉格光栅(FBG)。具体而言，FBG传感器是刻在一段光纤上的分布式布拉格反射器。通过周期性修改纤芯的折射率，获得了介质镜。FBG传感器发射除反射的所谓布拉格波长及其附近特定带宽之外的全部波长，其中，特定FBG传感器的布拉格波长随应变和温度变化。因此，常常将FBG传感器用作应变、温度或被变换为这些的其他度量的传感器。能够使用光学频域反射测量法，在相同光纤中(沿相同光纤)多路复用大量的FBG传感器，以获得便沿整个导管的测量结果。
[0014]单独地或除光纤布拉格光栅(FBG)之外，短距离放射治疗系统的引导功能也能够基于关于电磁(EM)跟踪传感器的电磁(EM)位置传感器。通常，能够通过将患者放置于低频电磁场中并在患者身体上或之内定位空间定位器件来进行电磁(EM)跟踪。能够按照这些空间定位器件(例如线圈或 大量小线圈)的位置(在适当的情况下，实时位置)采集定位数据，这些空间定位器件能够包含于辐射源和/或其施用器中，尤其是在施用器的远端。例如从TraXtal Inc和SuperDimension Inc, EM引导系统是可用的。现有技术包括，例如US 2002/0143317 和 A.ERNST 等人的《Electromagnetic guidance for transbronchialbiopsy of peripheral lung lesions !navigational bronchoscopy)) (CTSNet)0 线圈倉泛够充当位置传感器，并提供关于位置(X，y, Z)和运动(偏摆，俯仰，滚转)的反馈。涉及本发明的短距离放射治疗应用，位置传感器能够是这样的用于EM跟踪的线圈，例如置于辐射源的远〗而或尖?而。
[0015]因此，如上所述，能够由FBG传感器或EM跟踪提供关于辐射源的引导的辐射源的位置，所述辐射源例如是微型X射线管，但或者，也能够由光谱、光学相干层析成像(使用近IR的干涉测量成像)和/或GPS或dGPS提供。这些方法具有不同的空间分辨率，可以单独使用或组合使用。换言之，可以仅使用这些系统中的一个，或组合使用它们中的若干或全部，例如FBG用于优于Imm的准确度，EM跟踪用于大于Imm范围中的准确度，且dGPS用于cm精度度。其他跟踪技术是可行的。此外，能够相对于不同于辐射源视场的视场进行位置检测和/或组织分析，尤其是在提供了超过一个关于位置传感器的组织传感器的情况下。因此，短距离放射治疗施用器能够被布置为既用于探查待辐照的组织又探查局部微环境。
[0016]由此，能够使用由这些定位技术提供的定位数据以相对于治疗计划确认施用器和/或源的放置，或改善放置准确度。也能够使用探头上定位系统进行内部部分监测，以确认源/施用器的位置或进行自适应重新规划。跟踪数据能够被存储并用于细化将来的治疗计划，并用于将来与长期处置结果相关。从引导系统输出的数据能够被分析并照原样被显示，或被组合成实时图像或被投射到预配准的图像上。亦即，当使用上述技术进行辐射源引导时，能够将收集的数据用于不同目的。首先，能够在处置之前或处置期间将谱、超声、EM和FBG数据用于定位微型X射线源和/或其施用器，以进行自适应重新规划。其次，在放置之后，能够使用在用辐射源辐照之前、期间和之后利用辐射源收集的数据规划后续部分，并评估例如组织坏死量或快速辐射毒性效应，以及指示所输送剂量和组织对辐照的响应的组织灌注的变化，即处置监测。
[0017]根据第一方面，用于生成涉及组织特性的组织数据的第一组织感测器件能够被提供并布置为向短距离放射治疗系统的位置控制设备和/或功率控制设备提供组织数据，以便分析组织，尤其是待处置的组织。第一组织感测器件可以包括以下组中的至少一个传感器:所述组包括pH传感器、O2传感器、光谱传感器和光学相干层析成像传感器。由此，可以将反射光谱法以及荧光检测用于对例如固有的组织荧光或先前施用的肿瘤染色进行检测/成像，例如，实现系统的手术中或乳房肿瘤切除用途。因此，短距离放射治疗施用器能够被布置为既用于位置感测又用于探查局部微环境。此外，第一位置感测器件能够包括以下组中的至少一个传感器:所述组包括光纤布拉格光栅(FBG)传感器、光谱传感器、光学相干层析成像传感器和GPS传感器。该装置还能够被布置为提供第一位置感测器件，所述第一位置感测器件与包括FBG传感器、光谱传感器、光学相干层析成像传感器、电磁(EM)传感器、PH传感器、O2传感器和GPS传感器的组中的至少一个传感器相结合。
[0018]换言之，除了引导功能之外，能够在电子短距离放射治疗系统中集成组织监测功能，尤其是一种光子针功能，其中，关于光的辐射被提供给组织区域，并反射回关于任何间接体内分析装置的施用器，即在关于导管的施用器外部，光是例如借助光纤供应到组织区域的。类似地，光源能够被布置于关于导管的施用器外部。由此，能够通过提供引导器件简单地实现组织数据的采集，所述引导器件被布置为容纳光学传感器以及PH传感器和/或O2传感器，其中，间接体内部件能够确保施用器被提供为具有关于直径的小尺度。
[0019]结合短距离放射治疗，各种光学技术对于体内表征是感兴趣的。这些包括光谱、光学相干层析成像、荧光和冷光。现有技术包括，例如WO 2009/050667和WO 2009/109879。因此，已经认识到，通过向短距离放射治疗系统中集成光子针功能，能够提供软组织对比度和高分辨率实时信息，甚至成像，这允许改善避开风险器官以及改善以更高剂量辐照特定肿瘤体积的可能性。由此，光子针功能能够使用可见到IR波长表示反射光谱法并潜在地使用UV表示荧光光谱法。能够经由光纤从间接体内白光源提供激励光。能够经由光纤收集也通过被辐照组织传输的反射光，并能够使用间接体内光栅分光计进行分析。可以通过相同的或不同的光纤传输激励和反射辐射。激励辐射能够是脉冲的或连续的。由此，检测到的光谱根据组织类型而变化，例如，随着脂肪含量、组织灌注而变化，并且针对肿瘤和非肿瘤组织是不同的。在简化版本中，能够仅以选定波长，使用例如发光二极管(LED)进行激励，并且不使用光谱仪，仅检测特定的相关波长区间。能够将用于反射光谱法的(一个或多个)光纤集成到辐射源中或辐射源处，或施用器中或施用器处。检测到的光谱，例如使用模式识别技术，能够被分析或照原样显示，或者被结合于或映射到实时或预配准的图像。甚至可以将光子针运动/步进期间收集的检测光谱用于光谱成像。[0020]根据能够与以上第一方面组合的第二方面，包括其光纤的第一位置感测器件能够被布置于引导器件之内，至少部分与辐射源相邻。由此，至少部分相邻这种表达意味着感测器件能够被布置为既与辐射源相邻，又(部分)在辐射源之内。第一位置感测器件还能够被布置在引导器件的远端处或至少与其接近。该装置还能够包括被布置于引导器件之内，以至少一个电磁(EM)跟踪传感器形式的第二位置感测器件。第二位置感测器件能够被布置为向短距离放射治疗系统的位置控制设备和/或功率控制设备提供位置数据，以便在身体之内定位辐射源。第一位置感测器件和第二位置感测器件还能够以这样的方式定位，即使得辐射源的位置数据和远端的位置数据都能够被提供。由此，第一位置感测器件和第二位置感测器件能够提供不同的空间分辨率，例如在厘米、毫米或亚毫米的精度范围中。这样提供了相对于特定目的生成位置数据的优点。
[0021]根据能够与以上第一和第二方面的任一个组合的第三方面，第一组织感测器件能够被布置于引导器件之内，至少部分与辐射源相邻，尤其是在引导器件的远端处或至少与其接近。该装置还能够包括以至少一个超声(US)探头形式的第二组织感测器件，所述第二组织感测器件能够被布置于引导器件之内。第二组织感测器件能够被布置为向短距离放射治疗系统的位置控制设备和/或功率控制设备提供组织数据，以便分析组织，尤其是待处置的组织。由此，第一组织感测器件能够被布置为探查待辐照的组织，并且第二组织感测器件能够被布置为探查局部环境，或反之亦然。亦即，第一组织感测器件和第二组织感测器件具有不同的视场，以便向外科医生提供处置区域的宽广的视图。此外，第一组织感测器件和第二组织感测器件能够以这样的方式布置，即使得由辐射源辐照的组织的组织数据以及包围被辐照组织的组织的组织数据都能够被提供，尤其利用不同分辨率。由此，外科医生同时在处置期间能够获得待执行治疗的区域的概观，以便确保不会过度辐照敏感的组织。
[0022]换言之，备选地或额外地，为了感测组织特性，能够在短距离放射治疗系统中集成微型超声换能器(us探头)，以提供软组织对比度(例如，血管内超声类型)。由此，能够对坏死组织的区域和特定肿瘤组织类型，以及特定器官边缘和气体进行检测或成像。输出信号能够照原样被使用或解读，或与来自外部成像的实时或预配准的图像集成。此外，能够使用光谱、光学相干层析成像、PH计、和/或O2测量计，提供组织特性的感测。能够将来自这些组织传感器的输出用于反馈，以调整剂量计划，甚至实时监测处置。例如，US探头能够提供关于器官边缘、气体、坏死组 织的信息，并且光谱/层析成像能够潜在地检测到流血或表征肿瘤组织。关于PH和O2水平的数据能够给出关于组织/肿瘤辐射灵敏度的信息，因此能够用于剂量调整。
[0023]因此，至少一个组织传感器能够是微型US探头、光谱传感器、用于光学相干层析成像的传感器、PH测量计和/或O2测量计。其他感测技术是可行的。其他版本的传感器能够包括安装于辐射源附近、其施用器附近、高压线缆或光纤附近的若干超声芯片。能够将相同的论证应用于光谱部分，其中若干光纤或若干输出/输入点定位在例如X射线源或其施用器附近。包括本发明提出的全部或一些功能的个体部件可以通过各种方式被布置。
[0024]根据能够与以上第一、第二和第三方面的任一个组合的第四方面，辐射源能够被布置于辐射源引导器件之内，并且第一位置感测器件能够被布置于与辐射源引导器件相邻提供的位置传感器引导器件之内。第一组织感测器件能够被布置于能够与辐射源引导器件相邻提供的组织传感器引导器件之内，从而使得引导器件能够提供通道状部件，其中每个通道状引导器件被布置为与通道状引导器件中的至少一个其他器件相邻。由此，相邻这一表达意味着，引导器件能够被彼此分别相邻地布置，以此方式它们彼此直接接触，但也能够以这种方式:即之间有间隙或任何补偿材料。由此，能够提供一种部件，其在为不同传感器提供不同的传感器技术或分辨率中灵活的。而且，能够以这样的方式提供一个或若干引导器件，即使得施用器拥有例如关于硬度的特定刚度，或特定的弹性。
[0025]根据能够与以上方面的任一个组合的第五方面，第一组织感测器件至少能够包括使用可见到红外(IR)波长的光谱传感器，并且能够经由第一光纤器件从间接体内光源提供激励光。能够经由第一光纤器件或经由第二光纤器件提供反射光。能够将所述装置连接到间接体内光栅分光计以分析反射光。由此，能够有效地，并通过能够相当容易处理的技术完成组织数据分析。
[0026]根据能够与以上方面的任一个组合的第六方面，第二组织感测器件能够以至少一个光纤的形式被提供，其能够至少部分集成在辐射源引导器件之内的辐射源中，或者其能够集成在引导器件的至少一个之内的辐射源处。备选地或额外地，第二组织感测器件能够以用于超声(us)检测的至少两个芯片的形式被提供，所述芯片能够安装为在辐射源附近和/或光纤附近，和/或沿引导器件。由此，不仅能够分析包围施用器远端的组织的特性，而且能够分析沿施用器纵向延伸的组织。
[0027]用于辐射源引导的上述技术提供了能够用于不同目的的数据。首先，能够在处置之前或处置期间将谱、超声、EM和FBG数据用于定位辐射源和/或其施用器，以进行自适应重新规划。其次，在放置之后，可以使用利用辐射源在辐照之前、期间和之后收集的数据来规划后续部分并监测治疗。来自这些位置或组织传感器的输出能够用于相对于目标组织的准确的源放置以实时监测处置，或用于反馈以调整剂量计划的当前或将来部分。
[0028]当然，能 够使用其他引导和跟踪选择。例如，辐射源的布置能够具体适于组织区域或施用器形状，并且任何位置和/或组织传感器能够被布置用于最优数据采集。
[0029]应当理解，权利要求1所述的装置、权利要求8所述的施用器设备、权利要求10所述的方法、权利要求13所述的系统和权利要求15所述的计算机程序具有类似和/或相同的优选实施例，具体而言，如从属权利要求中定义的。
[0030]应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求与相应独立权利要求的任
意组合。
[0031]本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见，并参考下文描述的实施例被阐明。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]在以下附图中:
[0033]图1示出了根据本发明的用于电子短距离放射治疗的系统的示意性框图，该系统包含用于定位的器件和用于监测的器件；
[0034]图2示出了根据第一实施例，包含用于定位的两个器件的短距离放射治疗施用器的不意图；
[0035]图3示出了根据第二实施例，包含用于定位的两个器件以及用于监测的器件的施用器的示意图；并且[0036]图4示出了根据第三实施例，包含用于定位的器件以及用于监测的两个器件的施用器的示意图。
【具体实施方式】
[0037]在以下实施例中，提出了一种用于精确辐射剂量输送的增强式短距离放射治疗装置和系统，其中，借助至少一个位置传感器至少生成位置数据，且其中，此外，借助至少一个组织传感器生成组织数据。传感器能够基于例如光学感测技术。
[0038]根据本实施例，提供了一种在辐照之前、期间和/或之后生成位置和/或组织数据的灵活短距离放射治疗系统，其中，能够使用该数据，例如，规划安排了若干部分的治疗计划的后续部分。因此，该系统适于重新规划短距离放射治疗。即，提供至少两个不同的传感器，从而能够由施用器设备提供位置数据和/或组织数据，以便根据剂量计划监测处置进展或规划处置。
[0039]在下文中，描述了使用关于感测技术的不同组合的不同传感器的三个实施例。
[0040]图1示出了根据本发明的用于电子短距离放射治疗的系统的示意性框图，该系统包含用于定位的器件和用于监测的器件。辐射源31借助第一连接10与例如工作站形式的短距离放射治疗装置20通信，其中，第一连接10经由位置控制连接IOb将辐射源31链接到位置控制设备22，并经由功率控制连接IOa将辐射源31链接到功率控制设备21。能够在外壳20a中提供短距离放射治疗装置20以及位置控制设备22和功率控制设备21。能够通过第二连接11将第一组织传感器51和第二组织传感器52以及第一位置传感器61和第二位置传感器62在彼此间链接。或者，能够仅在传感器51、52、61、62的两个之间提供第二连接11，而没有任何通往辐射源的链接。提供第二连接，以便使短距离放射治疗系统能够将来自特定传感器的数据与来自另一传感器的数据相关，即，以便能够实现在传感器51、52、61、62之间的交接。具体而言 ，这样的交接可以在不同空间分辨率和/或不同传感器视场的背景中提供增强的引导和监测功能。传感器51、52、61、62经由第三连接12链接到短距离放射治疗装置20，其中，借助第三连接12，还能够考虑关于短距离放射治疗剂量计划40的治疗参数的数据。利用这种技术，能够经由位置反馈连接12b向短距离放射治疗装置20提供位置反馈。同时，能够经由组织反馈连接12a向短距离放射治疗装置20提供组织/环境反馈，以便根据剂量计划40向辐射源31提供功率和位置设置。所述连接能够是有线连接或无线连接，所述无线连接例如基于常用的无线传输技术。在处置期间可以调节或不调节剂量计划40。如果在处置期间不调节，在有若干部分的情况下，能够使用来自引导传感器61、62以及监测传感器51、52的数据规划放射治疗的接下来的/其余的(一个或多个)部分。每个传感器61、62、51、52能够提供具有关于分辨率的特定准确度的数据。
[0041]图2示出了根据第一实施例，包含用于定位的两个器件的短距离放射治疗施用器30的示意图。由此，能够以关于导管状器件的至少一个导管的形式和/或以施用器的形式提供施用器设备。辐射源31被放置于施用器30的远端30a，尤其是在辐射源引导器件33之内。用于定位的器件都被提供于与辐射源引导器件33相邻的位置传感器引导器件34中。具体而言，以沿位置传感器引导器件34延伸的光纤61a (例如FBG光纤)的形式提供第一位置传感器61，以施用器30远端30a处的EM线圈的形式提供第二位置传感器62，其中，在本实施例中，第二 EM线圈被提供于第一位置传感器61附近，尤其是施用器30之内，并距远端30a大约施用器30的绝对长度的1/3的距离。也能够沿施用器30的延伸方向提供一个或若干第二位置传感器62。或者,能够以光谱传感器61b、光学相干层析成像传感器61c或GPS传感器61d的形式提供第一位置传感器61。可以设计并放置辐射源31以优选地在对应于施用器30的延伸方向的前向方向上,或基本上各向同性地进行发射。
[0042]图3示出了根据第二实施例，包含用于定位的两个器件和用于监测的器件的施用器30的示意图。如图1所示放置辐射源31。用于定位的器件被提供于位置传感器引导器件34和辐射源引导器件33中。具体而言，第一位置传感器61被提供于位置传感器引导器件34中，第二位置传感器62被提供于辐射源引导器件33中，尤其是辐射源31后方。此外，施用器30包括被提供为容纳第一组织传感器51和第二组织传感器52中的至少一个的组织传感器引导器件32。具体而言，第一组织传感器51和/或第二组织传感器52能够被布置于在施用器30的远端30a处或至少与其接近。由此，能够以pH传感器51a的形式提供第一组织传感器51。或者，能够以O2传感器51b、光谱传感器51c或光学相干层析成像传感器51d的形式提供第一组织传感器51。能够以超声探头52的形式提供第二组织传感器52。换言之，图2图示了包含辐射源31 (例如X射线源31a或放射性辐射源31b)、US探头52或备选组织传感器51、FBG61和EM线圈62的一个实施例。用于EM跟踪的一个或若干线圈62能够被放置在例如源的后方，如图所示，但也可以被放置在光纤61附近，在任何管系32、33、34中，或在施用器中，所述施用器可以是例如针、管系或气囊型。
[0043]通常，第一组织感测器件51和/或第二组织感测器件52以及第一位置感测器件61和/或第二位置感测器件62能够被布置于引导器件32、33、34之内，至少部分与辐射源31相邻，尤其是在引导器件32、33、34的远端30a处或至少与其接近。引导器件32、33、34能够被提供为通道状结构形式，尤其是固体多通道部件，从而通常，针对每个传感器，能够提供特定通道状或管状引导器件。或者，能够在引导器件的一个特定通道之内提供若干或全部传感器。这意味着，能够在特定通道中提供每个传感器，但在适当的时候，能够在一个特定通道中提供至少两个，甚至全部传感器。通道状部件提供了针、管系或气囊设计形式的导管或施用器。换言之，基本上，短距离放射治疗探头能够包括若干感测器件，它们独立于其具体设计，并独立于通道数目，即单个通道可以是足够的。
[0044]图4示出了根据第 三实施例，包含用于定位的器件以及用于监测的两个器件的施用器的示意图。如图1和2所示放置辐射源31，亦即，放置于辐射源引导器件33之内。以位置传感器引导器件34中的第一位置传感器61的形式提供用于定位的器件。此外，施用器30包括被提供为容纳第一组织传感器51和第二组织传感器52的组织传感器引导器件32。由此，如图3的背景中所提到的，能够以pH传感器51a或O2传感器51b、光谱传感器51c或光学相干层析成像传感器51d的形式提供第一组织传感器51。以超声探头52的形式提供第二组织传感器52，两个传感器51、52都被布置于组织传感器引导器件32之内。应当理解，组织传感器51、52或者能够被布置于位置传感器引导器件34之内，并且位置传感器61、62或者能够被布置于组织传感器引导器件32之内。组织传感器51、52或者也能够被布置于福射源引导器件33中。
[0045]总之，在生成涉及辐射源的位置信息的短距离放射治疗中，引导系统适于采集并处理位置数据或位置和组织数据，从而能够执行高精确度介入放射治疗，尤其是根据剂量计划并用于针对治疗计划的内部部分监测和/或自适应重新规划。数据能够被存储并用于细化将来的治疗计划，并用于将来与长期处置结果相关，尤其是在低能量短距离放射治疗的背景中。
[0046]通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域的技术人员在实施请求保护的发明时能够理解和实现对所公开实施例的其他变型。
[0047]在权利要求中，“包括” 一词不排除其他元件或步骤，量词“一”或“一个”不排除多个。
[0048]单个处理器、感测单元或其他单元可以完成权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
[0049]应注意，根据以上实施例的所提出的方案能够至少部分在图1的相关功能方框处的软件模块中被实施。所得的计算机程序产品可以包括代码模块，所述代码模块用于令计算机执行图1的功能的以上流程的步骤。因此，当在计算机上运行时，由计算机程序产品产生流程步骤。
[0050]计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，所述介质例如是与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分供应的光存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或者其他有线或无线的远程通信系统。
[0051]权利要求中的任何附图标记不得被解释为对范围的限制。
[0052]在生成涉及辐射源的位置信息的短距离放射治疗中，引导系统适于采集并处理位置数据或位置和组织数据，从而能够执行高精确度介入放射治疗，尤其是根据剂量计划并用于针对治疗计划的内部部分监测和/或自适应重新规划。数据能够被存储并用于细化将来的治疗计划，并用于将来与长期处置结果相关，尤其是在低能量短距离放射治疗的背景中。
【权利要求】
1.一种用于介入式短距离放射治疗以生成直接用于治疗和/或治疗规划的数据的装置(30)，所述装置(30)包括: -引导器件(32、33、34)，其用于提供将在身体之内被导航的通道状部件，以便辐照组织； -用于辐照组织的辐射源(31)，所述辐射源(31)被布置于所述引导器件(32、33、34)上；以及 -第一位置感测器件(61)，其用于生成与所述辐射源(31)的位置相关的位置数据，所述第一位置感测器件(61)被布置为向短距离放射治疗系统的位置控制设备(22)和/或功率控制设备(21)提供所述位置数据，以便在所述身体之内定位所述辐射源(31)， 其中，所述第一位置感测器件(61)包括光纤和用于位置检测的至少一个光学传感器。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括 -第一组织感测器件(51)，其用于生成与组织特性相关的组织数据，所述第一组织感测器件(51)被布置为向所述短距离放射治疗系统的所述位置控制设备(22)和/或所述功率控制设备(21)提供所述组织数据，以便分析组织， -所述第一组织感测器件(51)包括以下组中的至少一个传感器，所述组包括pH传感器(51a)、O2传感器(51b)、光谱传感器(51c)和光 学相干层析成像传感器(51d)。
3.根据权利要求1所述的装置，包括其光纤的所述第一位置感测器件(61)被布置于所述引导器件(32、33、34)之内，至少部分与所述辐射源(31)相邻，所述第一位置感测器件(61)进一步被布置于所述引导器件(32、33、34)的远端(30a)处或至少与其接近； 所述装置(30)还包括以至少一个电磁(EM)跟踪传感器的形式的第二位置感测器件(62),所述第二位置感测器件(62)被布置于所述引导器件(32、33、34)之内， 其中，所述第一位置感测器件(61)和所述第二位置感测器件(62)以这样的方式进行布置，即使得所述辐射源(31)的位置数据和所述远端(30a)的位置数据都能够被提供，所述第一位置感测器件(61)和所述第二位置感测器件(62)以厘米、毫米或亚毫米的精度范围提供不同的空间分辨率。
4.根据权利要求2所述的装置，所述第一组织感测器件(51)被布置于所述引导器件(32、33、34)之内，至少部分与所述辐射源(31)相邻，所述第一组织感测器件(51)进一步被布置在所述引导器件(32、33、34)的远端(30a)处或至少与其接近； 所述装置(30)还包括以至少一个超声(US)探头的形式的第二组织感测器件(52)，所述第二组织感测器件(52)被布置于所述引导器件(32、33、34)之内， 其中，所述第一组织感测器件(51)和所述第二组织感测器件(52)以这样的方式进行布置，即使得将由所述辐射源(31)辐照的组织的组织数据以及包围将被辐照的所述组织的组织的组织数据都能够被提供，所述第一组织感测器件(51)和所述第二组织感测器件(52)提供不同的分辨率。
5.根据权利要求2所述的装置，所述辐射源(31)被布置于辐射源引导器件(33)之内，并且所述第一位置感测器件(61)被布置于与所述辐射源引导器件(33)相邻提供的位置传感器引导器件(34)之内，并且所述第一组织感测器件(51)被布置于与所述辐射源引导器件(33)相邻提供的组织传感器引导器件(32)之内。
6.根据权利要求2所述的装置，所述第一组织感测器件(51)至少包括使用可见到红外(IR)波长的光谱传感器(51c)，经由第一光纤器件从间接体内光源提供激励光，并且经由所述第一光纤器件或经由第二光纤器件提供反射光； 其中，所述装置连接到间接体内光栅分光计以分析反射光。
7.根据权利要求4所述的装置， 所述第二组织感测器件(52)被提供为用于超声(US)检测的至少两个芯片的形式，所述芯片安装为在所述辐射源(31)附近和/或在所述光纤附近和/或沿所述引导器件(32、33、34)。
8.一种用于在根据权利要求1所述的装置之内使用的施用器设备，包括用于容纳辐射源(31)的辐射源引导器件(33)，用于容纳位置感测器件(61、62)的位置传感器引导器件(34)，以及用于容纳组织感测器件(51、52)的组织传感器引导器件(32)，所述的引导器件(32、33、34)中的每个都被提供为通道状引导器件(32、33、34)的形式，所述通道状引导器件被布置为与所述的引导器件(32、33、34)中的至少一个其他器件相邻，从而使得所述通道状部件被提供为每个通道状引导器件(32、33、34)，其被布置为与所述通道状引导器件(32、33,34)的至少一个其他器件相邻， 其中，所述施用器设备被布置为 提供辐射源(31)的位置数据和/或待处置组织的组织数据。
9.根据权利要求8所述的施用器设备，其中，所述施用器设备被布置为在所述位置传感器引导器件(34)中容纳光纤，以向所述位置传感器引导器件(34)的远端提供激励辐射，和/或向所述位置传感器引导器件(34)的近端提供反射辐射，并且 其中，所述施用器设备被布置为在所述组织传感器引导器件(32)中容纳光纤，以向所述组织传感器引导器件(32)的远端提供激励辐射，和/或向所述组织传感器引导器件(32)的近端提供反射辐射。
10.一种生成用于短距离放射治疗中的位置信息的方法，所述位置信息直接用于治疗和/或治疗规划，所述方法包括: a、利用引导器件(32、33、34)在身体之内导航装置(30)，以提供生成辐射的辐射源(31)，以便处置组织； b、借助具有光纤和至少一个位置传感器的位置感测器件(61、62)生成位置数据； C、向短距离放射治疗装置(20)提供所述位置数据，以便控制所述辐射源(31)的功率和/或位置； d、以光学方式跟踪所述辐射源(31)相对于所述组织的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括: 借助组织感测器件(51，52)生成组织数据，所述组织感测器件包括以下组中的至少一个传感器:所述组包括PH传感器(51a)、O2传感器(51b)、光谱传感器(51c)和光学相干层析成像传感器(5Id)，并且 向短距离放射治疗装置(20)提供所述组织数据，以便控制所述辐射源(31)的功率和/或位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述位置数据在处置期间被生成，以自适应地重新规划所述短距离放射治疗计划，并且辐照之前、期间和之后收集的数据用于规划安排了若干部分的治疗计划的后续部分。
13.一种用于介入式放射治疗以生成待被直接处理以用于治疗和/或待被处理以用于治疗规划的位置信息和/或组织信息，以便根据剂量计划(40)施加辐射剂量的短距离放射治疗系统，所述系统包括: a、短距离放射治疗装置(20)，其包括功率控制设备(21)和位置控制设备(22 ); b、根据权利要求1所述的装置(30)，其包括所述第一位置感测器件(61)和所述辐射源(31)； C、组织感测器件(51、52); d、其中，所述第一位置感测器件(61)和所述组织感测器件(51、52)向所述短距离放射治疗装置(20 )提供位置数据和组织数据，所述功率控制设备(21)与所述辐射源(31)通信。
14.根据权利要求13所述的短距离放射治疗系统，其中，所述辐射源(31)借助第一连接(10)与所述短距离放射治疗装置(20)通信，所述第一位置感测器件(61)和所述组织感测器件(51、52)经由第二连接(11)彼此通信，所述第一位置感测器件(61)和所述组织感测器件(51、52)经由第三连接(12)与所述短距离放射治疗装置(20)通信。
15.一种计算机程序产品，包括代码模块，所述计算机程序产品用于，当在计算设备上运行时，产生权利要求10所述的`步骤。
【文档编号】A61N5/10GK103458965SQ201280014832
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月26日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】C·里宾 申请人:皇家飞利浦有限公司