用于放疗的运动监测的制作方法

本发明涉及在放疗期间监测对象的位置，以及基于对象的位置来控制放疗设备，并且特别地，涉及基于对象的位置来门控放疗治疗射束。

背景技术：

1、放疗可描述为使用电离辐射(诸如x射线)治疗人体或动物身体。放疗通常用于治疗患者或对象体内的肿瘤。在这种治疗中，电离辐射被用来照射(且因此破坏或损坏)形成肿瘤一部分的细胞。

2、放疗设备通常包括机架，机架支撑光束生成系统或其它辐射源，其是围绕患者可旋转的。例如，对于线性加速器(linac)设备，光束生成系统可以包括射频能量源、电子源、加速波导、光束成形装置等。

3、放疗工作流通常涉及在实际治疗之前发生的治疗计划阶段，在实际治疗中，形成肿瘤一部分的细胞被电离辐射照射。治疗计划阶段可以在治疗开始前的几个月、几周、几天或几小时进行。在治疗计划期间，使用常规成像技术(例如ct或mri)对对象进行成像，以生成对象的3d预处理图像、并识别待照射的目标区域的位置(即，肿瘤的位置)。设计一种治疗计划，其可以包括剂量和递送角度，以及限定要施加于目标区域的治疗的其他参数。

4、在放疗治疗中，期望向对象的目标区域提供规定剂量的辐射，并限制对象的其他部分(即健康组织)的辐射。对象的运动可导致对目标区域施加降低的剂量和/或对健康组织施加增加的剂量。为了解决这一点，已知技术包括监测对象的位置和门控治疗光束，使得仅当对象(即，对象内的目标区域)处于期望位置时才施加辐射，当对象/目标区域处于次优位置时不施加辐射。这会提高临床效果。

5、有各种生理运动可以促进对象的整体运动。对象的大范围的或大规模的运动可以包括移动位置、咳嗽、或打喷嚏。对象也可能经历周期性的生理运动。例如，对象可能由于其呼吸周期而经历呼吸运动。对象也可以根据其心脏的跳动而经历心脏运动。这些运动能够以时间依赖性方式改变对象和/或肿瘤相对于对象和/或肿瘤在3d预处理图像中的相应位置的位置。

6、为了在治疗时监测对象的运动和位置，例如使用mri扫描仪对对象进行实时成像(即，在放疗治疗期间或紧接在放疗治疗之前)。可以实时从mr(磁共振)图像中确定对象解剖结构的位置，尤其是放疗治疗期间目标区域的位置。为了准确地描述目标区域，并确保辐射递送到目标区域，而不到目标区域周围的健康组织，可以将实时mr图像与3d预处理图像进行比较，以确定对象内目标区域的实时位置是否相对于3d预处理图像中目标区域的位置发生了变化(放疗治疗计划基于该位置)。可以根据目标区域的实时位置更新放疗治疗计划，以确保向健康组织递送的辐射受到限制。可以基于目标区域相对于目标区域在3d预处理图像中的位置的实时位置来控制放疗光束，例如，当目标区域的实时位置与目标区域在3d预处理图像中的位置不同时，可以对放疗光束进行门控以限制递送到健康组织的辐射。

7、目标区域的实时位置和预处理位置的比较可以可视化，例如通过显示实时mr图像和预处理图像的对应2d切片的叠加。

8、为了确保实时图像和预处理图像的精确可视化，并且为了确保基于实时图像对放疗光束的精确控制，实时图像和预处理图像可以精确映射到彼此是非常重要的。然而，mr成像技术中使用的梯度线圈生成的磁场的非线性分量可导致所得mr图像中的几何畸变(geometrical distortion)。几何畸变会导致实时图像与预处理图像之间的差异，使得难以准确地描绘实时图像中的目标区域并确定目标图像的位置是否发生变化。

9、有利的是，在放疗治疗期间提供改善的方法来考虑和反应可变的对象位置。

10、本发明旨在解决现有技术中遇到的这些和其它缺点。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种计算机实施的方法，用于在放疗期间监测对象位置。该方法包括：获得对象的表现出穿层畸变(through-plane distortion)的mr图像切片；获得对象的预处理图像切片，预处理图像切片对应于mr图像切片，且表现出与mr图像切片的穿层畸变相对应的穿层畸变；以及将mr图像切片与对应的预处理图像切片进行比较。

2、根据本发明的第二方面，提供了一种系统，包括：一个或多个处理器；以及存储指令的一个或多个计算机可读介质，当一个或多个处理器执行指令时，使一个或多个处理器执行本文描述的方法中的任一种。

3、根据本发明的第三方面，提供了一种存储指令的计算机可读介质，当一个或多个处理器执行指令时，使一个或多个处理器执行本文描述的方法中的任一种。

4、根据本发明的第四方面，提供了一种放疗设备，包括：辐射源，其配置成生成用于照射对象的放疗光束；mr成像装置，其配置成生成对象的mr图像切片；以及控制器，其通信地联接至辐射源和mr成像装置。控制器被配置成：使用mr成像装置获得对象的mr图像切片，mri图像切片表现出穿层畸变；获得对象的预处理图像切片，预处理图像切片对应于mr图像切片，且表现出与mr图像切片的穿层畸变相对应的穿层畸变；以及将mr图像切片与对应的预处理图像切片进行比较。

技术特征：

1.一种计算机实施的方法，用于在放疗期间监测对象的位置，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述mr图像切片具有层内畸变校正。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述mri图像切片应用层内畸变校正。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述预处理图像切片具有层内畸变校正。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述3d预处理图像是3d畸变校正的，并且其中，获得表现出穿层畸变的所述预处理图像切片包括：

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述3d预处理图像是3d畸变校正的，并且其中，获得表现出穿层畸变的所述预处理图像切片包括：

7.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，将所述mr图像切片与所述处理图像切片进行比较包括：基于所述mr图像切片与所述预处理图像切片之间的几何变换生成解剖位置监测信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述解剖位置监测信号控制所述放疗装置的辐射源。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述解剖位置监测信号是光束门控控制信号，其配置成对由所述辐射源生成的辐射束进行门控。

12.一种系统，包括：

13.一种计算机可读介质，其存储指令，当所述指令被一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。

14.一种放疗设备，包括：

15.根据权利要求14所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器还配置成对所述mr图像切片应用层内畸变校正。

16.根据权利要求14或15所述的放疗设备，其特征在于，所述3d预处理图像是3d畸变校正的，并且其中，所述控制器配置成通过以下来获得一个或多个预处理图像切片：

17.根据权利要求14或15所述的放疗设备，其特征在于，所述3d预处理图像是3d畸变校正的，并且其中，所述控制器配置成通过以下来获得所述一个或多个预处理图像切片：

18.根据权利要求14至17中任一项所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器还配置成：

19.根据权利要求14至18中任一项所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器还配置成：

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制器配置成通过以下将所述mr图像切片与所述处理图像切片进行比较：

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述控制器还配置成基于所述解剖位置监测信号控制所述放疗装置的辐射源。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述解剖位置监测信号是光束门控控制信号，其配置成对由所述辐射源生成的辐射束进行门控。

技术总结
本发明提供了一种用于在放疗期间监测对象的位置的系统、方法和放疗设备，包括：获得对象的MR图像切片，其中，MR图像切片表现出穿层畸变；获得对象的预处理图像切片，其中，预处理图像切片对应于MR图像切片，且表现出与MR图像切片的穿层畸变相对应的穿层畸变；以及将MR图像切片与对应的预处理图像切片进行比较。

技术研发人员：约书亚·弗里德曼,法比耶娜·拉图利埃,马丁·拉夏纳,大卫·罗伯茨
受保护的技术使用者：伊利克塔有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7