放射治療系統(tǒng)中的輔助裝置/附件的使用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及放射治療，特別地但非排它地磁共振(MR)引導(dǎo)的放射治療。
【背景技術(shù)】
[0002]將實(shí)時(shí)圖像引導(dǎo)結(jié)合到放射治療中可提高腫瘤靶向精度，從而能夠更好避開關(guān)鍵結(jié)構(gòu)并減少副作用。這樣的引導(dǎo)在采用諸如MRI (磁共振成像)的非電離成像技術(shù)時(shí)特別有益。目前正在進(jìn)行將線性加速器與MR掃描儀集成的工作。通過(guò)將高質(zhì)量的MRI與諸如線性加速器的治療輻射源集成，可在線跟蹤組織，并且可在治療期間以亞毫米的精度將治療輻射束引導(dǎo)至其目標(biāo)(該目標(biāo)可能正在移動(dòng)和變形，例如當(dāng)患者呼吸時(shí))。
[0003]放射治療常常利用各種裝置和附件來(lái)定位患者，這些裝置和附件可包括在所有類型的放射治療設(shè)備中的床、患者支撐器和用于其的可置換的頂部表面、頭架以及(在磁共振線性加速器(MRL)的情況中，其中患者也被成像)RF成像線圈和相關(guān)聯(lián)的支架，等等。如果這些附件位于放射治療波束的路徑中，那么它們可能影響為患者提供治療的功效。常常存在針對(duì)特定患者的預(yù)定治療計(jì)劃，其中自動(dòng)化的治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)基于從MR掃描儀獲得的圖像來(lái)控制患者、MR掃描儀和線性加速器的相對(duì)位置和/或取向、以及由線性加速器產(chǎn)生的輻射，以實(shí)現(xiàn)該計(jì)劃。然而，諸如裝置/附件的非生物對(duì)象通常對(duì)于MR掃描儀來(lái)說(shuō)將不清晰可見，因此不能在自動(dòng)化的治療計(jì)劃過(guò)程中加以考慮；因此，操作者在治療之前必須對(duì)這樣的裝置小心地定位和取向，并且將它們的位置、取向和組合物的信息手動(dòng)地輸入TPS中，以便按照預(yù)定的治療計(jì)劃施加放射治療。這樣做是耗時(shí)的，并且未考慮在放射治療處理期間可能發(fā)生的任何移動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明因此提供了一種用于與放射治療系統(tǒng)一起使用的系統(tǒng)，其包括:掃描儀，其用于在成像體積內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)對(duì)象的圖像；治療輻射源，其適于將輻射傳送至所述對(duì)象或每個(gè)對(duì)象中；治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)，其用于控制所述源以按照用于治療患者的預(yù)定計(jì)劃和來(lái)自成像體積的掃描儀的所述或每個(gè)對(duì)象的圖像來(lái)傳送輻射；以及在成像體積內(nèi)和/或附近的一個(gè)或多個(gè)裝置/附件，其中，所述或每個(gè)裝置包括適于對(duì)所述掃描儀可見的至少一個(gè)標(biāo)記物和適于對(duì)MR掃描儀可見的至少一個(gè)MR標(biāo)記物，所述或每個(gè)標(biāo)記物/MR標(biāo)記物適于準(zhǔn)確地識(shí)別所述裝置和其相對(duì)于所述空間的位置，并且其中，所述系統(tǒng)還包括包含數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)包括與所述裝置相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))標(biāo)記物和所述裝置的至少幾何及密度特性。利用這樣的布置，TPS可準(zhǔn)確地識(shí)別裝置/附件及其相對(duì)于所述或每個(gè)標(biāo)記物/MR標(biāo)記物的位置(MR標(biāo)記物是對(duì)MR掃描儀清晰可見的標(biāo)記物)，采集其尺寸、形狀和密度分布(所有這些決定了裝置將在放射治療波束中產(chǎn)生的干擾)，并且因此調(diào)整治療計(jì)劃以考慮這種干擾，從而確保治療按照預(yù)定治療計(jì)劃施加。這樣的系統(tǒng)和與其一起使用的裝置可用于與任何類型的放射治療設(shè)備一起使用，但優(yōu)選地放射治療設(shè)備為磁共振(MR)引導(dǎo)的放射治療系統(tǒng)，并且掃描儀為MR掃描儀。當(dāng)掃描儀不是MR掃描儀時(shí)(例如，CT掃描儀)，第一標(biāo)記物必須對(duì)CT或其它掃描儀可見；它也可以對(duì)MR掃描儀可見(在這種情況下，可以僅存在一種標(biāo)記物)。備選地，可存在對(duì)CT或其它掃描儀可見的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記物、以及一個(gè)或多個(gè)MR標(biāo)記物。MR掃描儀在成像期間獲取MR標(biāo)記物的位置和/或類型、和/或多個(gè)標(biāo)記物之間的空間關(guān)系，并且TPS在分析圖像的過(guò)程中采集該信息，以用于控制所述源以便應(yīng)用合適的治療計(jì)劃的已知目的。由于MR成像在治療期間進(jìn)行，裝置的任何移動(dòng)或變形都可由MR掃描儀觀察到(因?yàn)閽呙鑳x獲取與裝置相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))MR標(biāo)記物的任何移動(dòng))，以使得TPS可進(jìn)行必要的調(diào)整以確保預(yù)定治療計(jì)劃被遵循。這使得能夠進(jìn)行有效得多的方法以由MR線性加速器治療，該加速器在物體對(duì)波束和由患者接收的輻射劑量有影響的情況中常規(guī)地嘗試避免將任何物體放置在放射治療波束的路徑中或附近。
[0005]MR標(biāo)記物可以是獨(dú)特的標(biāo)記物(即，它可以與特定的裝置或附近唯一地相關(guān)聯(lián))，并且它可被調(diào)適以能夠指示裝置相對(duì)于空間的取向-該信息被包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中?？纱嬖谂c一裝置相關(guān)聯(lián)的多個(gè)標(biāo)記物；在這種情況下，標(biāo)記物可以是類似的，其中，這些標(biāo)記物的數(shù)目和/或空間排列足以為TPS提供用于特定裝置的獨(dú)特標(biāo)識(shí)符，因?yàn)門PS只是簡(jiǎn)單地將其從MR掃描儀采集的MR標(biāo)記物數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)相匹配。附加地或備選地，裝置可包括一種MR標(biāo)記物(或不同的MR標(biāo)記物的特定組合),其適合結(jié)合一個(gè)或多個(gè)其它MR標(biāo)記物識(shí)別該裝置(即，獨(dú)特地構(gòu)造的MR標(biāo)記物)，以用于提供關(guān)于該裝置相對(duì)于到TPS的空間的位置/取向的信息。此外，多個(gè)MR標(biāo)記物的排列也可允許監(jiān)測(cè)裝置的取向，從而使TPS能夠在裝置偏移取向而不是位置時(shí)做出調(diào)整。數(shù)據(jù)庫(kù)可包括用于一系列裝置的數(shù)據(jù)，在這種情況下，TPS可從由MR掃描儀捕獲的(多個(gè))MR標(biāo)記物和/或它/它們的排列/取向識(shí)別該裝置與數(shù)據(jù)庫(kù)中的一系列不同的裝置，并且確定該裝置相對(duì)于在施加放射治療的MR掃描儀內(nèi)的空間的位置和取向；TPS接著利用該裝置的位置/取向和該裝置在數(shù)據(jù)庫(kù)中的幾何密度分布計(jì)算來(lái)計(jì)算將由裝置的存在造成的對(duì)輻射束的影響，并且調(diào)整治療計(jì)劃，以便確保輻射按照預(yù)定治療計(jì)劃傳送到患者。
[0006]諸如患者支撐器和用于其的可置換頂部表面的一些裝置設(shè)有可見標(biāo)記或標(biāo)志，用于識(shí)別和/或用于將患者手動(dòng)定位在支撐器上的正確位置和/或取向的目的。(多個(gè))標(biāo)記物和/或(多個(gè))MR標(biāo)記物可相對(duì)于這些標(biāo)志位于所述裝置之上或之內(nèi)，并且這些定位關(guān)系可包括在存儲(chǔ)在TPS中的數(shù)據(jù)中。這在裝置為患者支撐器或患者表面的可置換的覆蓋物或頂部表面時(shí)是有利的，并且與MRL —起使用；MR掃描儀內(nèi)的成像體積常常小于總體積(通常朝患者所定位在的圓柱形空間的中心)，并且因此定位在裝置的邊緣附近的標(biāo)記物可以不在將由MR掃描儀檢測(cè)的成像體積內(nèi)或足夠靠近該成像體積。因此，MR標(biāo)記物可居中定位，以便在使用中可由MR掃描儀檢測(cè)，而可見標(biāo)記正常地將在裝置的邊緣處，從而可以容易看到它們，即使在患者躺在裝置上時(shí)。這樣的布置可在用于患者支撐器的可移動(dòng)覆蓋物或墊中提供，從而可以利用在任何種類的放射治療設(shè)備中的可見標(biāo)記將患者定位在墊上-例如，患者可在CT掃描儀中經(jīng)受CT掃描，并且隨后接受治療和/或在MRL中成像；在這種情況下，可利用可見標(biāo)記在不同的放射治療系統(tǒng)中以非常一致且可復(fù)制的方式將患者相對(duì)于MR標(biāo)記物定位。在系統(tǒng)中涉及各種計(jì)算機(jī)。在TPS中，治療計(jì)劃計(jì)算機(jī)開發(fā)定義治療的治療計(jì)劃并且將該計(jì)劃傳輸至治療控制計(jì)算機(jī)。該計(jì)劃在治療期間關(guān)于各計(jì)算機(jī)的具體項(xiàng)目的操作指示MLC控制計(jì)算機(jī)、機(jī)架旋轉(zhuǎn)控制計(jì)算機(jī)和輻射控制計(jì)算機(jī)中的每一個(gè)。TPS也包括裝置/附件計(jì)算機(jī)，其從MR圖像識(shí)別掃描儀的內(nèi)鏜中存在的(多個(gè))裝置，確定它/它們的位置和取向，并且將該信息與來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的與其對(duì)引出的放射治療波束的影響有關(guān)的裝置的特性一起傳輸至治療計(jì)劃計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)相應(yīng)地調(diào)整治療計(jì)劃。在實(shí)踐中，將有必要決定這些計(jì)算機(jī)中的每一個(gè)是否應(yīng)作為單獨(dú)的實(shí)體存在或者一些或全部是否應(yīng)結(jié)合成單個(gè)處理器。該決定將取決于預(yù)計(jì)的計(jì)算負(fù)荷的圖案和可用的處理能力。
[0007]這樣的治療計(jì)劃可以在基本上類似于目前使用那樣的放射治療機(jī)上實(shí)施。本發(fā)明所要求的實(shí)質(zhì)性差異在于所使用的裝置/附件和治療計(jì)劃設(shè)備(TPS);實(shí)際放射治療設(shè)備和用于驅(qū)動(dòng)其的裝置、其MLC和其它系統(tǒng)、以及MR掃描儀可以像目前使用的那樣。
[0008]本發(fā)明涵蓋了數(shù)據(jù)庫(kù)、用面向裝置的數(shù)據(jù)填充數(shù)據(jù)庫(kù)的方法、以及使用該設(shè)備的方法。當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)“裝置”時(shí)，該術(shù)語(yǔ)應(yīng)理解為涵蓋任何附件、床、臺(tái)、患者支撐器、用于支撐器的可置換的頂部表面、框架、RF成像線圈、相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))支架和在任何類型的放射治療設(shè)備中使用的除患者之外的任何其它項(xiàng)目，和/或可以在系統(tǒng)的操作期間在使用中定位在MRL的場(chǎng)內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]現(xiàn)在將以舉例方式結(jié)合附圖描述本發(fā)明，在附圖中:
圖1示出結(jié)合的MRI和線性加速器設(shè)備；
圖2是在圖1的MR設(shè)備的場(chǎng)內(nèi)使用的裝置的放大示意圖；
圖3a是圖1的MR放射治療設(shè)備的不意圖；
圖3b是類似于圖3a的示意圖，但示出了不同地布置的MR設(shè)備和放射治療設(shè)備；
圖4在左邊示出在MR引導(dǎo)的放射治療設(shè)備的軸向面中的剖視圖，并且在右邊示出在設(shè)備的矢狀面中的側(cè)視圖；以及
圖5a至圖5e是類似于圖3那樣的視圖，但包括在設(shè)備內(nèi)的不同裝置/附件。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1不出包括放射治療設(shè)備6和磁共振成像(MRI)設(shè)備4的系統(tǒng)2。該系統(tǒng)包括用于在設(shè)備中支撐患者的床10。床10可沿水平的平移軸線(標(biāo)以“Y”)移動(dòng)，使得躺在床上的患者被移動(dòng)到放射治療和MRI設(shè)備中。在一個(gè)實(shí)施例中，床10可繞橫向于平移軸線的中心豎直旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，但該軸線未示出。床