專利名稱：對(duì)射線照相圖像的分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)射線照相圖像的分析。
背景技術(shù)：
放射治療的設(shè)備和技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展到用以減輕腫瘤移動(dòng)(主要由于呼吸)的影響的某些形式的追蹤或門控系統(tǒng)可能不久將切實(shí)可行的程度。這些技術(shù)在對(duì)胸部和肺部區(qū)域中的腫瘤的治療方面提供了顯著的優(yōu)勢(shì)。然而，在治療期間，它們需要關(guān)于腫瘤的當(dāng)前位置的實(shí)時(shí)的信息源。迄今為止，這是不可達(dá)到的，某種因素可能延遲了它們的引入?，F(xiàn)存的大部分呼吸關(guān)聯(lián)系統(tǒng)使用具有快速響應(yīng)時(shí)間的某些形式的替代物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與到內(nèi)部腫瘤位置的關(guān)聯(lián)相結(jié)合。換句話說(shuō)，并不是試圖完成監(jiān)測(cè)腫瘤的實(shí)際位置這一艱難任務(wù)，而是或者識(shí)別患者體內(nèi)的某特征，或者提供某標(biāo)記，這些特征或標(biāo)記的位置能夠更容易地被追蹤并與腫瘤的位置相關(guān)聯(lián)。目前的替代物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括其中通過(guò)攝像頭監(jiān)測(cè)患者體表上的外部標(biāo)記的 Varian RPM系統(tǒng)、VisionRT基于攝像頭的表面追蹤系統(tǒng)、利用標(biāo)記背心和攝像頭的 Accuray系統(tǒng)以及我們的腹部壓板內(nèi)的壓力傳感器的使用(參見(jiàn)W02008/040379)。這些系統(tǒng)中的某些存在各種各樣的問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題是這些替代物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是如何代表內(nèi)部腫瘤位置的。例如，一些系統(tǒng)在4D設(shè)計(jì)CT上建立外部標(biāo)記和內(nèi)部腫瘤位置之間的關(guān)聯(lián)。一些研究表明，該關(guān)聯(lián)是不穩(wěn)定的，并且因此經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后就不再有效。4D CT 的有用之處在于它實(shí)現(xiàn)軟組織對(duì)象和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的可視化，但它不能被輕易地重復(fù)以保證該關(guān)聯(lián)繼續(xù)有效。另外，4D CT通常每個(gè)切片僅使用幾個(gè)呼吸循環(huán)，這導(dǎo)致結(jié)果中的低統(tǒng)計(jì)可信度。Accuray系統(tǒng)利用傾斜kV平面成像系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生標(biāo)記背心和內(nèi)部腫瘤位置之間的關(guān)聯(lián)。然后該系統(tǒng)周期性地檢查該關(guān)聯(lián)并根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)。由于治療時(shí)間的延長(zhǎng)，關(guān)聯(lián)的變化對(duì)該技術(shù)而言尤其成問(wèn)題。kV平面成像系統(tǒng)的使用是好的，因?yàn)槠淠軌蛉菀椎乇恢貜?fù)，但它不易于實(shí)現(xiàn)軟組織對(duì)象和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的可視化。該系統(tǒng)也傾向于使用非常少的呼吸循環(huán)來(lái)確定關(guān)聯(lián)，這導(dǎo)致結(jié)果中的低統(tǒng)計(jì)可信度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種確定對(duì)象位置和替代物信號(hào)之間的關(guān)系的方法，該方法包括以下步驟獲取患者的多個(gè)投影圖像；獲取表示患者體內(nèi)的對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置的替代物信號(hào)；從所述投影圖像重構(gòu)患者的多個(gè)體積圖像，從投影圖像重構(gòu)的每個(gè)體積圖像具有相似的呼吸相位；識(shí)別對(duì)象結(jié)構(gòu)在每個(gè)體積圖像中的位置；將用于對(duì)象移動(dòng)的替代物信號(hào)與每個(gè)投影圖像相關(guān)聯(lián)；確定替代物信號(hào)和對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置之間的關(guān)系。這樣的方法允許諸如(但不限于)上面提到的那些的替代物信號(hào)被快速地標(biāo)定為諸如腫瘤的對(duì)象的內(nèi)部位置，以使替代物信號(hào)能夠可靠且可信地在治療期間被使用。特定投影圖像的呼吸相位能夠通過(guò)分析圖像中的一個(gè)或多個(gè)特征來(lái)獲得，諸如我們?cè)赨S7，356，112中描述的方法，或者其它方法?？梢詫⒕哂邢嗨频暮粑辔坏耐队皥D像組成組以用于重構(gòu)，從而為重構(gòu)提供足夠的數(shù)量。這將意味著，相同組中的圖像的精確呼吸相位會(huì)存在一些偏差，但是使用足夠數(shù)目的圖像以及對(duì)結(jié)果應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法意味著該方法對(duì)此有很強(qiáng)的適應(yīng)性。通常，將投影圖像分配成具有相似的呼吸相位的組意味著會(huì)存在(與相應(yīng)的多個(gè)投影圖像相關(guān)聯(lián)的)替代物信號(hào)的多個(gè)值，所述替代物信號(hào)的多個(gè)值都與相同的標(biāo)稱呼吸相位相關(guān)聯(lián)。可以使用這些來(lái)確定用于與該相位相關(guān)聯(lián)的對(duì)象位置的替代物信號(hào)的平均值。類似地，可以使用與特定的標(biāo)稱呼吸相位相關(guān)聯(lián)的替代物信號(hào)的多個(gè)值來(lái)確定用于與該相位相關(guān)聯(lián)的對(duì)象位置的替代物信號(hào)的值的偏差。這使得可信度水平與特定替代物信號(hào)和特定對(duì)象位置之間的關(guān)聯(lián)相聯(lián)系。替代物信號(hào)通常會(huì)是具有低時(shí)延的信號(hào)，以允許其被用于對(duì)射線束進(jìn)行門控或追蹤對(duì)象位置。


現(xiàn)在將參照附圖以示例的方式來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中；圖1示出創(chuàng)建4D CT數(shù)據(jù)集的過(guò)程；圖2示出替代物信號(hào)和腫瘤位置的關(guān)聯(lián)的過(guò)程；以及圖3和4示出根據(jù)該關(guān)聯(lián)對(duì)腫瘤位置和可信度數(shù)據(jù)的推導(dǎo)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明試圖在替代物信號(hào)和實(shí)際腫瘤位置之間建立在足夠長(zhǎng)的時(shí)間段上穩(wěn)定的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)治療，從而使得在治療之前和治療期間能夠可靠且很快地確定腫瘤位置并且替代物信號(hào)能夠被用于驅(qū)動(dòng)追蹤或門控系統(tǒng)。在治療之前，對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行CT掃描。如圖1所示，這包括獲取一系列投影圖像10，即隨著成像頭圍繞患者旋轉(zhuǎn)從一系列不同的方向拍攝的該區(qū)域的多個(gè)2D X射線圖像。典型地，該旋轉(zhuǎn)是圍繞患者的顱骨-聲帶軸。當(dāng)每個(gè)圖像被獲取時(shí)，待標(biāo)定的替代物信號(hào)的值以與該圖像相關(guān)聯(lián)的方式被記錄和存儲(chǔ)。然后，每個(gè)圖像被指定一個(gè)呼吸相位；目前進(jìn)行這種操作的我們的優(yōu)選方式是分析圖像中的特征，如在我們更早的專利US7，356，112中所陳述的那樣；該文獻(xiàn)因此通過(guò)參考被合并于此，并且讀者應(yīng)注意，為了完全理解本發(fā)明，閱讀那篇文獻(xiàn)是必要的。諸如橫隔膜的位置的圖像中的特征提供對(duì)呼吸相位的合適指示器。然而，可以使用圖像中的其它特征或者確定呼吸相位的其它方法。一旦每個(gè)圖像已被指定相位，它們可被指定到合適的圖像組12、14，所述圖像組由具有相似(S卩，近似)相位的圖像組成。之后，從每個(gè)組12、14獲得分別的CT重構(gòu)16、18 ；因此，每個(gè)CT重構(gòu)提供患者結(jié)構(gòu)在呼吸循環(huán)中的特定點(diǎn)處的高品質(zhì)三維圖像。在重構(gòu)完成后，確定每個(gè)重構(gòu)中、即每個(gè)呼吸相位處的腫瘤位置。在每個(gè)重構(gòu)中， 該位置可以由臨床醫(yī)生手動(dòng)地識(shí)別，或者在已識(shí)別了一個(gè)重構(gòu)中的位置的情況下，可以通過(guò)對(duì)重構(gòu)的自動(dòng)(或半自動(dòng))分析來(lái)確定所有其它重構(gòu)中的位置。與對(duì)每個(gè)重構(gòu)作出貢獻(xiàn)的圖像中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的替代物的值當(dāng)然已經(jīng)是已知的并被記錄。這意味著可以繪制和分析腫瘤位置和替代物值之間的關(guān)系。圖2示出該關(guān)系的圖，其中腫瘤位置沿χ軸20被繪出， 并且替代物值沿y軸22被繪出。如可以看到的，將圖像分組到相似的呼吸相位中的過(guò)程意味著標(biāo)繪圖(對(duì)應(yīng)于圖像)上的點(diǎn)出現(xiàn)在縱向組M中，也就是說(shuō)，標(biāo)稱地具有相同的呼吸相位但不同的替代物信號(hào)值。然而，替代物值和呼吸相位之間的關(guān)系是清楚的?？傊c每個(gè)圖像10相關(guān)聯(lián)的替代物值產(chǎn)生與該圖像對(duì)應(yīng)的標(biāo)繪點(diǎn)的y位置。也根據(jù)圖像的呼吸相位將圖像分組，并且每個(gè)組14被重構(gòu)以生成CT數(shù)據(jù)集18，其中從CT數(shù)據(jù)集18確定腫瘤位置以及由此確定χ位置。因此，針對(duì)每個(gè)呼吸相位，以及因此針對(duì)一定數(shù)量的腫瘤位置中的每個(gè)，可以計(jì)算替代物的平均值26和其偏差觀，如圖3中所示。更有用地，如圖4所示，針對(duì)替代物的任一給定值32，可以使用該數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算腫瘤的最可能位置30。該最可能值30可用于驅(qū)動(dòng)追蹤或門控系統(tǒng)。而且，同樣如圖4中所示，可以使用該數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)與該最可能值30相關(guān)聯(lián)的可信度值；34，并且該可信度值34指示與該關(guān)聯(lián)相關(guān)的可能殘差。這可被用于確定安全裕度，安全裕度對(duì)于保證腫瘤令人滿意地被輻照而言是必要的。因此，本發(fā)明建立了一種關(guān)聯(lián)，其 基于多個(gè)呼吸循環(huán)，因此更能代表實(shí)際的關(guān)聯(lián)。更多的數(shù)據(jù)使得最可能值更具可信度。 包括可信度計(jì)算以告知剩余的安全裕度 可被用于確定與在平面圖像上不可見(jiàn)的軟組織對(duì)象的關(guān)聯(lián) 還可被用于確定不僅僅與對(duì)象、還與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)，這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在平面圖像上通常是不可見(jiàn)的為了使移動(dòng)可視化，更慢地獲取圖像以成像足夠的呼吸循環(huán)(典型地為約60個(gè)) 用于重構(gòu)。這不需要用戶的任何專門的努力，因?yàn)橛糜趻呙璧乃性O(shè)置都可以被存儲(chǔ)在針對(duì)該患者的預(yù)置中。所有上述這些能夠利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件與圖像獲取過(guò)程同時(shí)地發(fā)生。其結(jié)果是， 在掃描結(jié)束時(shí)，能夠幾乎同時(shí)向用戶呈現(xiàn)4D體積圖像。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行很多改變。
權(quán)利要求
1.一種確定對(duì)象位置和替代物信號(hào)之間的關(guān)系的方法，包括步驟 獲取患者的多個(gè)投影圖像；獲取表示患者體內(nèi)的對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置的替代物信號(hào)；從投影圖像重構(gòu)患者的多個(gè)體積圖像，從投影圖像被重構(gòu)的每個(gè)體積圖像具有相似的呼吸相位；識(shí)別所述對(duì)象結(jié)構(gòu)在每個(gè)體積圖像中的位置；將替代物信號(hào)和投影圖像相關(guān)聯(lián)；確定替代物信號(hào)和所述對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置之間的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基于圖像中的特征，針對(duì)投影圖像的呼吸相位來(lái)分析投影圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中具有相似的呼吸相位的投影圖像被組成組以用于重構(gòu)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述對(duì)象結(jié)構(gòu)為腫瘤。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中使用與具有相似的呼吸相位的多個(gè)投影圖像相關(guān)聯(lián)的替代物信號(hào)的多個(gè)值來(lái)確定用于與該相位相關(guān)聯(lián)的對(duì)象位置的替代物信號(hào)的平均值。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中使用與一呼吸相位相關(guān)聯(lián)的替代物信號(hào)的多個(gè)值來(lái)確定用于與該相位相關(guān)聯(lián)的對(duì)象位置的替代物信號(hào)的值的偏差。
7.一種分析方法，其基本上如參照附圖在本文中所述和/或如在附圖中舉例說(shuō)明的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于對(duì)射線照相圖像進(jìn)行分析的方法，包括以下步驟獲取患者的多個(gè)投影圖像；獲取表示患者體內(nèi)的對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置的替代物信號(hào)；從投影圖像重構(gòu)患者的多個(gè)體積圖像，從投影圖像重構(gòu)的每個(gè)體積圖像具有相似的呼吸相位；識(shí)別每個(gè)體積圖像中的諸如腫瘤的對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置；將替代物信號(hào)和每個(gè)投影圖像相關(guān)聯(lián)；以及確定替代物信號(hào)和所述對(duì)象結(jié)構(gòu)的位置之間的關(guān)系。具有相似的呼吸相位的多個(gè)投影圖像可被組成組以用于重構(gòu)，從而為重構(gòu)提供足夠的數(shù)量。可以使用對(duì)與每個(gè)呼吸相位相關(guān)聯(lián)的替代物的多個(gè)值的分析來(lái)確定平均替代物值及其偏差?？梢允褂门c相同標(biāo)稱呼吸相位相關(guān)聯(lián)的替代物信號(hào)的多個(gè)值來(lái)確定用于與該相位相關(guān)聯(lián)的對(duì)象位置的替代物信號(hào)的平均值，以及用于與該相位相關(guān)聯(lián)的對(duì)象位置的替代物信號(hào)的值的偏差。特定投影圖像的呼吸相位可以通過(guò)分析圖像中的一個(gè)或多個(gè)特征，諸如我們?cè)赨S7,356,112中描述的方法或其它方法，來(lái)獲得。
文檔編號(hào)A61B5/113GK102245098SQ200880132282
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者K·布朗 申請(qǐng)人:伊利克塔股份有限公司