專利名稱：用于經(jīng)放射外科減輕心律失常的心臟治療套件、系統(tǒng)和方法
用于經(jīng)放射外科減輕心律失常的心臟治療套件、系統(tǒng)和方
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背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地提供用于對患者體內(nèi)的運動組織進行放射外科治療的改進的套件、 系統(tǒng)和方法。示例性實施例可以向心臟的目標區(qū)域施加足夠的輻射劑量，由此對所述心臟的心律失常進行治療。通過允許對以相對快步速運動的組織進行治療，本發(fā)明的實施例可以在使得患者無需經(jīng)歷不必要的長期創(chuàng)傷或不適的情況下以及無需不必要地對放射外科治療計劃制定可用時間加以限制的情況下實現(xiàn)心臟各區(qū)域的顯著變形或相對重新定位。業(yè)已使用放射外科手術(shù)對頭部、脊椎、腹部和肺部內(nèi)的腫瘤和其他目標進行了成功的治療。在放射外科手術(shù)期間，一系列離子輻射束通常從患者體外引導(dǎo)以會聚至目標區(qū)域，其中手術(shù)輻射束通常包括從不同定位和定向發(fā)射的MeV X射線束。所述射線束能夠通過中間組織被引向目標組織，由此改變腫瘤的生理狀況。射線束軌跡幫助限制對中間和其他附隨組織的輻射暴露，同時目標處的累積輻射劑量能夠?qū)δ[瘤進行治療。CyberKnifeTM(網(wǎng)絡(luò)刀)放射外科系統(tǒng)(Accuray Inc.)和Trilogy (三聯(lián))放射外科系統(tǒng)(Varian Medical Systems)是兩種已知的放射外科治療系統(tǒng)?，F(xiàn)代放射外科系統(tǒng)將成像并入治療系統(tǒng)，由此驗證目標組織的定位并且對患者的輕微移動進行調(diào)整。某些系統(tǒng)還具有對在呼吸期間運動的組織進行治療的能力，并且這種能力顯著拓寬了能夠從放射外科手術(shù)獲益的患者數(shù)量。同樣已經(jīng)提出了對經(jīng)歷生理性移動的其他組織的放射外科治療，包括朝向心臟的所選區(qū)域引導(dǎo)輻射以用于治療心房纖顫和其他心律失常。在心房纖顫期間，心房失去其有組織的泵血動作。在健康的竇性節(jié)律中，心房收縮，瓣膜打開，然后血流入心室或下部腔室。心室隨后收縮以完成每個有組織的心搏循環(huán)。 與之相反，心房纖顫已被表征為由行進通過心房的電能暴發(fā)所引起的心臟上部腔室震顫或纖顫。在心房纖顫期間，血液無法隨每次心跳從心房充分排空到心室。通過基于合適的創(chuàng)傷圖案將離子輻射引向所述心臟，所得的瘢痕組織可以阻止電信號的重復(fù)循環(huán)，由此減輕或消除心房纖顫。雖然提出的對心房纖顫和其他心律失常的放射外科治療通過顯著減輕心臟病患者的創(chuàng)傷來提供益處，但是對現(xiàn)有放射外科治療技術(shù)的改進對于完全實現(xiàn)這類治療的潛力而言是有幫助的。例如，在呼吸期間移動的腫瘤可以通過鄰近目標腫瘤外科植入高對比標記物結(jié)構(gòu)來加以靶向。標記物用作基準，其中所述系統(tǒng)間歇地使用雙平面X射線成像技術(shù)來標識所述基準的位置。隨后獲取對帶有植入基準的心臟組織進行成像的詳細圖像(諸如，計算機斷層掃描術(shù)或CT)，并且小心制定一系列交叉輻射束的計劃用以消融癌性腫瘤。 不幸的是，拍攝足夠的X射線圖像以跟蹤與心搏周期相關(guān)聯(lián)的更為快速的心組織運動會導(dǎo)致附隨組織遭受過量的圖像獲取輻射。實際上，并非跟蹤植入基準，已知的放射外科系統(tǒng)可以監(jiān)測安裝在患者皮膚上的發(fā)光二極管(LED)基準陣列的移動，由此確定呼吸和其他患者移動。于是可以在比呼吸顯著更慢的速率下獲取雙平面X射線通過僅間歇性地檢查和查看由X射線圖像跟蹤的呼吸頻率，這些系統(tǒng)足以跟蹤呼吸移動而無需經(jīng)受過多的成像輻射。業(yè)已提出了用于治療隨呼吸和/或心搏移動的組織的各種替換方案，并且雖然這些提出的方案最終被看做是用于心律失常治療系統(tǒng)的可行方案，但是它們都無法被廣泛使用。 與此同時，對在心臟組織內(nèi)或附近的植入基準結(jié)構(gòu)的依賴可能會對一般性地接受心臟的腫瘤和/或非腫瘤疾病的放射外科治療提出顯著且意料之外的挑戰(zhàn)。鑒于上述，期望提供用于治療患者的運動組織的改進的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其中這種治療尤其是通過將來自患者體外的輻射引導(dǎo)到心臟的目標組織內(nèi)來實現(xiàn)的。如下的情況將會是尤其有益的這些改進可與現(xiàn)有放射外科系統(tǒng)相兼容(并且可以通過對現(xiàn)有放射外科系統(tǒng)進行修改來實現(xiàn))，理想地不考慮心搏期間目標組織相對快速的移動，不會顯著增加患者對伴隨的成像輻射的暴露，不會讓系統(tǒng)成本增加到使得這些治療對于許多患者是不可用的，不會不必要地劣化治療的精度，和/或不會引起健康組織的附隨損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般地提供用于對患者的運動組織進行治療的改進的套件、系統(tǒng)和方法。 本發(fā)明的實施例允許針對心臟組織的改進的放射外科治療，通常增強現(xiàn)有放射外科系統(tǒng)靶向這些相對快速移動的組織的能力，由此減輕心律失常。針對心臟組織的治療可以從用于標識目標組織位置的植入的定位代替物獲益，其中所述代替物可選地包括使用心導(dǎo)管插入術(shù)定位心臟內(nèi)部或附近的基準標記物。相比于標準的放射外科方法，在已經(jīng)完成了目標組織成像的治療計劃制定之后定位這些基準會是非常有益的。延遲基準植入直到排定的放射外科治療日可以允許制定出減輕心律失常同時保護附隨組織的精確束計劃，其中所述計劃典型地包括心臟內(nèi)相對復(fù)雜的損傷圖案以及用于誘發(fā)所述損傷的一系列相關(guān)聯(lián)的輻射束。 通過避免心臟因具有植入多天的臨時基準而受到創(chuàng)傷，可以減輕患者的總創(chuàng)傷和不適，同時允許將基準標記物相對于心臟組織結(jié)構(gòu)安全定位在期望位置處，由此增強靶向精度。適于計劃制定后的基準植入的技術(shù)可以包括使用治療計劃進行的植入基準位置的套準。具有活動基準的新穎心導(dǎo)管和/或遞送機構(gòu)可以限制對X射線的需要(并且由此最小化附隨的成像輻射暴露)。還可以使用增強的計劃制定和跟蹤技術(shù)，其中在此描述的放射外科心臟治療一般地與現(xiàn)有放射外科治療系統(tǒng)的許多部件相兼容。因此，雖然在此描述的計劃制定后的基準植入治療會涉及對現(xiàn)有治療方法的多個顯著改變，但是這些技術(shù)可以顯著拓展對來自患者體外的靶向輻射的使用并由此治療心臟的病況，而無需要求對現(xiàn)有放射外科治療系統(tǒng)的巨大投入和/或改變。替換實施例可以在帶有或不帶有基準的代替物植入之后獲取計劃制定圖像的情況下，和/或在計劃制定與治療同一天進行的情況下，利用在此描述的許多方面。在第一方面，本發(fā)明提供一種用于治療具有帶心臟的身體的患者的放射外科方法。所述心臟患有非腫瘤疾病。所述方法包括獲取來自所述心臟的三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)。使用所述三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)來制定對心臟目標區(qū)域的離子化輻射治療的計劃，由此減輕所述疾病。在制定所述治療的計劃之后，將定位代替物植入體內(nèi)。通過參考植入的代替物，將經(jīng)計劃的輻射從身體外部引向所述目標區(qū)域來對所述心臟的目標區(qū)域進行重新建模。在一個替換實施例中，所述代替物的植入可以在部分或全部獲取計劃制定圖像之前，和/或在部分或全部制定所述治療的計劃之前執(zhí)行。在某些示例性實施例中，所述代替物的植入、所述目標區(qū)域的治療、以及所述代替物從身體內(nèi)的移出可以在一個治療日執(zhí)行。所述心臟的計劃制定圖像數(shù)據(jù)的獲取以及所述治療的計劃制定在所述治療日之前的一天或多天執(zhí)行。計劃制定圖像將典型地在治療日之前一天獲取，由此允許醫(yī)療專業(yè)人員和 /或技術(shù)支持人員用至少一天(并且通常多于一天，典型地至少三天，至少一周，或者甚至更長)來計劃治療，由此減輕患者的非腫瘤疾病。在治療心律失常時，例如合適的損傷圖案可以在心臟專家(諸如心臟病專家、心外科醫(yī)生、電生理學(xué)專家等)的幫助下被標識，所述心臟專家與放射外科專家(諸如，放射學(xué)專家、放射醫(yī)師或醫(yī)療醫(yī)師等)一起工作，以標識心臟內(nèi)適于減輕心律失常的目標區(qū)域、用以避免對敏感結(jié)構(gòu)的附隨傷害的輻射劑量梯度、 以及治療計劃的其他細節(jié)?？梢宰稍兤渌尼t(yī)療專家，可選地包括標識心臟用于植入代替物等的目標區(qū)域的心臟介入專家。因此，在此描述的許多治療方法和系統(tǒng)將從計劃制定圖像的獲取以及輻射治療的啟動之間的顯著時間獲益。由于將可成像的標記物或其他代替物保持植入心臟這一延長的時間量有可能是不利的，并且由于心臟有可能在計劃制定圖像數(shù)據(jù)的獲取和靶向心臟所選區(qū)域之間在患者胸腔內(nèi)顯著移位，因此計劃制定后的代替物植入 (連同相對于這些代替物的目標區(qū)域位置的精確識別)可以增強所述程序的益處和效果。 典型地，治療的計劃制定將包括基于計劃的輻射定義估計的心臟損傷，理想地允許查看估計損傷的圖形表示來作為所述處理的一部分。在許多實施例中，代替物的植入將包括通過血管推入至少一個伸長的柔性主體。 所述代替物可被耦連至組織，以使得所述代替物表現(xiàn)出心搏和/或呼吸引發(fā)的運動。植入的代替物優(yōu)選地包括一組不共線的分立基準標記物，由此能夠從所述基準標記物的圖像確定所述代替物和所述目標區(qū)域之間的三維偏移量定向。在某些實施例中，代替物的植入可以包括將所述伸長主體的螺旋結(jié)構(gòu)旋入心臟的柔軟收縮性組織。代替物的植入還可以包括膨脹帶有由組織定界的管腔或空腔的可膨脹主體，其中所述可膨脹主體可選地包括能夠在跳動心臟的冠狀血管或心臟腔室內(nèi)安全且可逆地膨脹以接合周圍組織的可充氣球囊，臨時的支架狀結(jié)構(gòu)等等。在示例性實施例中，代替物的植入可以包括將有源三維定位指示器固定至所述組織，其中所述定位指示器發(fā)送能被用于將植入代替物與計劃制定圖像數(shù)據(jù)套準的定位指示信號?？蛇x地，在植入代替物之后拍攝圖像可以促進套準。例如，當定位指示信號指示代替物和置于體外的位置傳感器(或發(fā)射器)之間的偏移量時，可以使用包含心臟和位置傳感器的植入后圖像數(shù)據(jù)來校準所述定位指示信號。在一個示例性實施例中，用于校準定位指示信號的圖像數(shù)據(jù)包括計劃制定后的校準圖像數(shù)據(jù)，并且在導(dǎo)管尖端接合心臟組織的同時生成校準定位感測信號。傳感器和身體之間的定位關(guān)系在校準圖像數(shù)據(jù)的獲取以及定位感測信號的生成期間被保持。更一般地，定位指示器典型地包括在超聲或電磁定位指示系統(tǒng)中使用的傳感器或信號發(fā)生器。目標區(qū)域可以通過使用來自間歇跟蹤驗證圖像的定位指示器的定位指示信號來引導(dǎo)經(jīng)計劃的輻射而得以治療。于是，利用這類有源基準系統(tǒng)的定位代替物可以限制對成像X射線的需要(并且由此最小化附隨的成像輻射暴露)?？梢酝ㄟ^獲取代替物植入和目標區(qū)域處理之間的套準數(shù)據(jù)，用植入的代替物套準
10所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)。套準數(shù)據(jù)通常包含心臟和植入的代替物。套準數(shù)據(jù)通常包括使用第一成像模態(tài)獲取的三維圖像數(shù)據(jù)。計劃制定圖像數(shù)據(jù)也可以用相同的成像模態(tài)來獲取。 例如，計劃制定圖像數(shù)據(jù)可以包括計算機斷層掃描(CT)數(shù)據(jù)，而套準圖像數(shù)據(jù)也可以包括 CT數(shù)據(jù)(使用相同的CT系統(tǒng)或不同的CT系統(tǒng)獲取的)?？捎糜谔诇屎陀媱澲贫ǖ钠渌上衲B(tài)包括磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電子發(fā)射成像術(shù)(PET)、單正電子計算機斷層掃描(SPECT)或類似模態(tài)。在其他實施例中，套準數(shù)據(jù)可以包括使用第一成像模態(tài)獲取的三維圖像數(shù)據(jù)，而計劃制定圖像則使用不同于所述第一成像模態(tài)的第二成像模態(tài)獲取。例如，US成像可用于套準，而計劃制定則使用CT成像完成。在一些實施例中，套準數(shù)據(jù)可以包括三維圖像數(shù)據(jù)。在計劃制定圖像數(shù)據(jù)和套準圖像數(shù)據(jù)兩者中，心臟的表面可被分段。隨后可以使用分段的表面來執(zhí)行套準。使用布置在血液中的對比劑來獲取圖像數(shù)據(jù)和/或套準數(shù)據(jù)可以促進對界定心臟腔室或血管的血液/ 組織交界面的標識。代替物的有源定位指示器可以促進套準，其中所述代替物同樣典型地包括植入的多個分立的可成像標記物，由此所述標記物可以典型地使用不共線的標記物來定義三維偏移量定向。通過將具有高對比度圖像的基準標記物植入在一個或多個相關(guān)聯(lián)的心臟組織定義的位置，可以促進套準，其中所述基準標記物用作代替物。例如，導(dǎo)管可以將標記物植入在冠狀竇口處或附近，肺血管間分叉頂點處或附近等。多種方法可用于將輻射治療源與植入基準相對齊。例如，可以獲取代替物的對齊圖像數(shù)據(jù)，尤其是在目標區(qū)域輕易不可見的情況下。代替物圖像隨后可通過患者支持物的移動而被帶至期望的定位和定向。替換的對齊方法可以包括為輻射源支持機械臂等提供合適的偏移量。優(yōu)選地，在獲取計劃制定圖像的同時將監(jiān)測來自身體的心搏周期?？梢垣@取時間系列的三維圖像數(shù)據(jù)集，其中所述數(shù)據(jù)集分布于整個心搏周期，以指示心臟組織隨著心搏周期的運動。制定治療計劃可以包括標識輻射敏感的附隨組織，并且確定適于在目標區(qū)域內(nèi)提供期望輻射劑量而不會過量輻照附隨組織的一系列輻射束。對目標區(qū)域的重新建?？梢酝ㄟ^監(jiān)測身體的心搏周期，跟蹤響應(yīng)于監(jiān)測的心搏周期運動的組織的至少一部分，并在同時將所述輻射引至目標組織來執(zhí)行。跟蹤可以使用所述時間系列的數(shù)據(jù)集。代替物的植入將通常包括通過血管推入至少一個伸長的柔性主體，并將所述代替物耦連至心臟，以使得所述代替物隨著心搏周期和呼吸周期一起運動。代替物和目標區(qū)域之間的時間平均偏移量可以使用所述時間系列圖像數(shù)據(jù)集來確定。目標區(qū)域的跟蹤可以通過確定代替物的定位，監(jiān)測身體的心搏周期，以及使用監(jiān)測的心動和呼吸周期、確定的代替物定位以及所述時間平均偏移量將輻射束引導(dǎo)到目標區(qū)域來執(zhí)行。因此，代替物和目標區(qū)域之間的心臟組織的變形沒有必要必須由所述系統(tǒng)進行跟蹤。在示例性實施例中，可以通過從所述時間系列的圖像數(shù)據(jù)集標識一系列三維偏移量來確定用于所述心搏周期的時間平均偏移量?？梢栽谡麄€心搏周期施加所述時間平均偏移量，從而在所述心搏周期期間所述代替物和所述目標區(qū)域之間的組織變形不被跟蹤。所述時間平均偏移量可以通過從所述時間系列的數(shù)據(jù)集中選擇圖像數(shù)據(jù)集而被進一步地確定。所選的數(shù)據(jù)集將優(yōu)選地對應(yīng)于測得的系列偏移量的計算平均。所選的偏移量沒有必要必須對應(yīng)于所述心搏周期的靜止時相，也沒有必要必須對應(yīng)于計算的時間平均偏移量本身。在其他實施例中，可以直接使用標識的系列偏移量的計算的時間平均。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于治療具有帶心臟的患者身體的放射外科系統(tǒng)。 所述心臟患有非腫瘤疾病，并且所述系統(tǒng)包括用于從所述心臟獲取三維計劃制定圖像的圖像捕捉設(shè)備?？芍踩攵ㄎ淮嫖锸强膳c體內(nèi)的心臟組織耦連的，優(yōu)選地在計劃制定圖像被獲取之后。提供有輻射源用于從體外發(fā)射多個離子輻射束。處理器系統(tǒng)包括具有輸入以標識心臟的目標區(qū)域的計劃制定模塊。該計劃制定模塊響應(yīng)于所述目標區(qū)域和所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)生成輻射束計劃。處理器系統(tǒng)耦連至輻射源，從而參考植入的代替物來將輻射束引向目標區(qū)域。輻射束藉此通過重新建模心臟的目標區(qū)域來減輕所述疾病。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于與治療患者身體的放射外科系統(tǒng)一起使用的治療套件。所述身體具有患有非腫瘤疾病的心臟。放射外科系統(tǒng)具有用于逐計劃地從患者身體外部發(fā)射多個離子輻射束的輻射源，由此減輕所述疾病。放射外科系統(tǒng)還具有用于將輻射束與心臟目標區(qū)域的運動相同步的多個跟蹤輸入。所述套件包括可耦連至所述患者由此將患者的心臟周期信號發(fā)送至放射外科系統(tǒng)的第一跟蹤輸入的電極。套件的伸長的柔性主體具有近端以及可通過患者血管插入的遠端。定位代替物可由柔性主體的遠端支持，由此可插入以與心臟操作性接合，使得所述代替物隨著心臟一起運動，并由此適于生成放射外科系統(tǒng)的第二跟蹤輸入?？蛇x地，所述遠端保持與心臟的操作性接合，以使得所述遠端在治療期間隨心臟一起運動。作為替換，所述代替物可以從遠端可找回地部署，并且所述柔性主體可以在輻射束施加期間被移開。所述電極、柔性主體、和代替物將典型地被包含在包裝內(nèi)，所述包裝通常被氣密密封，并且還包含供所述套件和類似物使用的指令。所述套件的額外部件也將被典型地包括在所述包裝內(nèi)。所述放射外科系統(tǒng)的第二輸入可以包括遠程成像系統(tǒng)。所述代替物可以包括一組無源的高對比度基準標記物，這組標記物在被部署用以定義所述代替物和所述目標區(qū)域之間的三維偏移量時具有充分不共線的配置。該組基準可以具有基本線性的插入配置，并且所述代替物作為替換可以包括有源超聲或電磁部件。有源代替物可被包括在超聲或電磁系統(tǒng)內(nèi)，該超聲或電磁系統(tǒng)向第二輸入提供信號以便于對代替物(以及因此對目標區(qū)域)定位的跟蹤。在許多實施例中，可以提供固定表面用于將伸長主體的遠端固定至所述心臟組織。該固定表面可由徑向可膨脹主體、真空密封主體、或螺旋形固定螺絲來定義。該治療套件的許多實施例可以包括可固定至患者身體的暴露表面的身體表面標記物，從而便于對身體的呼吸運動的成像。例如，發(fā)光二極管(LED)可被安裝至患者的軀干。所述LED可由標準視頻相機成像，由此使用標準圖像處理技術(shù)檢測呼吸。在許多實施例中，所述電極可被包括在一組心電圖(EKG)電極內(nèi)。適于將超聲成像換能器固定至患者皮膚的粘性貼片也可被包括在所述套件內(nèi)。還可以包括用于存取和植入所述代替物的部件。例如，可以提供插管器鞘，其具有在輻射治療期間可固定至患者皮膚的近端，以及可插入患者和管腔之間的遠端。所述管腔可以密封地容納所述伸長主體，典型地帶有插管器鞘的閥構(gòu)件來提供所述密封。可以提供額外的端口或通道，從而可以同時定位多個支持代替物的導(dǎo)管。在示例性實施例中，所述套件還可以包括一個或多個額外部件， 諸如心導(dǎo)絲、可通過伸長主體的管腔遞送到所述心臟的管腔或腔室的成像對比劑、麻醉皮膚洗液、定位針、導(dǎo)絲和/或類似物。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于治療具有帶心臟的患者身體的放射外科系統(tǒng)，
12其中所述心臟患有非腫瘤疾病。所述系統(tǒng)包括經(jīng)由血管可找回地固定至體內(nèi)心臟組織的可植入定位代替物。圖像捕捉設(shè)備被配置為獲取來自心臟的三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)。輻射源從體外發(fā)射多個離子輻射束，并且跟蹤系統(tǒng)響應(yīng)于代替物的定位生成定位數(shù)據(jù)。處理器系統(tǒng)包括具有用于識別心臟的目標區(qū)域的輸入的計劃制定模塊，所述計劃制定模塊響應(yīng)于所述目標區(qū)域和所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)生成輻射束計劃。該處理器系統(tǒng)將跟蹤系統(tǒng)耦連至輻射源，由此參考植入的代替物將輻射束引向所述目標區(qū)域，以使得所述輻射束通過對所述心臟目標區(qū)域的重新建模來減輕所述疾病。


圖1是在本發(fā)明各實施例中使用的示例性CyberKnife 立體定位系統(tǒng)。圖2是示出了來自右心房內(nèi)三尖瓣峽處的點的前向/后向活動的示例性數(shù)據(jù)的曲線圖，該圖示出了與心搏周期和呼吸周期兩者相關(guān)聯(lián)的運動；圖3示意性地例示了一種使用放射外科系統(tǒng)治療目標組織的方法；圖4是示出了在其中獲取CT容積的時間序列的示例性時相的EKG波形的例示；圖5圖形地示出了用戶界面顯示的一部分，包括用于目標區(qū)域以治療心臟的心律失常的計劃制定輸入，連同由治療系統(tǒng)的部件估計的心臟損傷的圖形表示；圖6A-6C示出了部署在心臟的管腔和/或腔室內(nèi)用以提供跟蹤代替物的基于導(dǎo)管的基準；圖6D-6L示出了包括基于導(dǎo)管的管腔內(nèi)固定結(jié)構(gòu)和/或非系繩可取回管腔內(nèi)固定結(jié)構(gòu)的臨時可植入代替物系統(tǒng)，以及這些系統(tǒng)在被部署于心臟的管腔和/或腔室內(nèi)用以提供跟蹤代替物時的使用；圖7示意性地例示了一種用于治療心臟的放射外科系統(tǒng)和方法，其中在制定了目標區(qū)域和關(guān)聯(lián)輻射束系列的計劃之后基準被植入到所述心臟或相鄰結(jié)構(gòu)內(nèi)；圖7A示意性地例示了一種用于治療心臟的替換放射外科系統(tǒng)和方法，其中在制定目標區(qū)域和關(guān)聯(lián)輻射束系列的計劃之前基準被臨時植入到所述心臟或相鄰結(jié)構(gòu)內(nèi)，并在治療之后被移出；圖8A-8F例示了替換的基于導(dǎo)管的代替物系統(tǒng)，其具有可成像和/或有源基準以促進對運動心臟組織的跟蹤；圖9A和9B示意性地例示了一種用于將導(dǎo)管尖端與CT數(shù)據(jù)集套準由此校準包括有源基準或類似物的定位感測系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法；圖9C是示意性地例示了一個示例的有源導(dǎo)管校準模塊的功能框圖；圖10示意性地例示了植入的基于導(dǎo)管的有源和/或無源基準與治療計劃的套準；圖11圖形地例示了經(jīng)套準的治療計劃和無源基準系統(tǒng)；圖12圖形地例示了治療計劃和治療系統(tǒng)的對齊；圖12A是示意性地例示了有源導(dǎo)管跟蹤模塊的一個實施例的功能框圖；圖13示意性地例示了一種根據(jù)治療計劃來治療目標區(qū)域的方法；圖Ha-He示意性地例示了可由組織變形引起的并連同有計算的平均目標中心的跟蹤代替物和目標組織之間的相對運動；
圖15A和15B圖形地例示了當應(yīng)用了固定偏移量時(圖15A中)和沒有應(yīng)用所述偏移量時(圖15B中)運動對治療計劃的影響；以及圖16示意性地例示了一種與在此描述的用于治療心臟的非腫瘤疾病的系統(tǒng)和方法一起使用的套件。
具體實施例方式本發(fā)明一般地提供通常使用放射外科系統(tǒng)對組織進行治療的改進的設(shè)備、系統(tǒng)、 套件和方法。本發(fā)明的各實施例可以尤其適用于對運動組織的治療，諸如心臟組織(包括隨著心動周期或心搏周期一起運動的相鄰血管)。這些實施例可以利用已經(jīng)為治療腫瘤開發(fā)的結(jié)構(gòu)和方法，尤其是那些與對隨著呼吸周期一起運動的組織結(jié)構(gòu)進行的治療相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)和方法。心動周期典型地遠快于呼吸周期，并且對心臟進行有效放射外科程序的總治療時間會相當長(典型地，長于10分鐘，通常長于一個半小時，并且在許多情況下可以是兩小時或更長)。因此，避免使用熒光鏡或類似物連續(xù)成像目標和相鄰組織由此限制暴露于過量成像輻射通常將會是有利的。本發(fā)明的各實施例還可以免除對心臟運動組織內(nèi)長期植入基準的需要，由此減輕患者的疼痛和不適，最小化栓塞的危險、血栓累加和感染的危險等。有利地，一旦獲取了計劃制定圖像數(shù)據(jù)集和其他診斷測量，本發(fā)明能夠向醫(yī)生以及其他醫(yī)療專業(yè)人員提供足夠的時間用于制定治療的合適放射外科行程的計劃。本發(fā)明可以利用包括在已知輻射遞送系統(tǒng)中或從中導(dǎo)出的許多部件。一種示例性的經(jīng)修改的CyberKnife 立體定位放射外科系統(tǒng)10在圖1中例示。放射外科系統(tǒng)10包括安裝在機械臂14上的輕便線性加速器12。圖像引導(dǎo)系統(tǒng)16包括雙平面診斷X射線源18 和圖像檢測器20，由此增強機械臂14和目標部位之間的套準。因為目標區(qū)域內(nèi)的組織可能不呈現(xiàn)高對比度圖像，所以圖像引導(dǎo)系統(tǒng)16可以使用圖像處理技術(shù)來標識一個或多個代替物結(jié)構(gòu)的位置，其中所述代替物典型地包括天然高對比度組織結(jié)構(gòu)(諸如，骨等)或者關(guān)聯(lián)于目標組織運動的人工植入的基準標記物。目標跟蹤還可以使用一個或多個表面圖像相機22，尤其用于標識對應(yīng)于呼吸的胸壁運動。相機22可以監(jiān)測發(fā)光二級管(LED)或者在患者胸部上可見的其他高對比度基準標記物。患者支持物M由對齊臂沈可移動地支持，由此便于將患者(和治療部位)帶到與機械臂14對齊的位置。圖2圖形地示出了豬心右心房內(nèi)三尖瓣峽處的點的前向/后向運動。如圖所示， 運動包括兩個成分緩慢改變的呼吸成分和更快的心動成分。本發(fā)明的各實施例可以針對這些運動成分中的任一和/或兩者。例如，機械臂14可以與目標部位同步地移動線性加速器12，由此對完整運動的呼吸成分和心動成分兩者進行補償。作為替換，機械臂的同步移動可以只追蹤呼吸成分，而不理會在至少一個或多個自由度上的心動成分。在某些實施例中， 機械臂14可以通過施加的線性加速器12的門控來跟蹤運動的呼吸成分，由此限制到達心搏周期某些部分的輻射束，在那些部分，目標組織與機械臂充分對齊以減輕或消除心動引發(fā)的誤差。因為在不同的自由度內(nèi)不同運動成分的重要性可以有所變化，所以可以對不同的運動成分跟蹤組合，對運動成分不加以理會，以及輻射門控加以利用。示例性的跟蹤方法在Adler等人于2008年7月M日公開的美國專利公開2008/0177280中有著更為詳細地描述(這一美國公開的全文通過引用結(jié)合于此)。現(xiàn)在參考圖3，相對簡單的治療流程圖40可以表示在根據(jù)本發(fā)明各實施例的放射外科治療之前和期間使用的步驟。出于計劃制定目的，對內(nèi)部組織進行成像42，這一成像典型地使用遠程成像模態(tài)，諸如計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)、超聲成像、X射線成像、PET、SPECT、光學(xué)相干斷層掃描、這些的組合、或是其他成像模態(tài)。注意到，將被實際靶向用于輻射重新建模的組織結(jié)構(gòu)沒有必要在圖像上可見的，而是只要足夠的對比代替物結(jié)構(gòu)在圖像數(shù)據(jù)內(nèi)可見用以識別目標組織位置即可。在許多實施例中使用的計劃制定成像將會包括三維組織容積的時間序列，其中該時間序列典型地跨越一個或多個運動周期(諸如， 心動或心搏周期、呼吸或呼出吸入周期等等)。在各示例性實施例中，圖像數(shù)據(jù)包括通過心臟的一系列CT片，由此提供容積或三維圖像數(shù)據(jù)。時間系列的三維心圖像優(yōu)選地在分布于整個心搏周期的各時刻獲取，以使得所述圖像計劃制定數(shù)據(jù)有效地包括提供關(guān)于所述心搏期間心組織運動的信息的時間系列的三維圖像數(shù)據(jù)。圖3示出了典型的心搏心電圖(EKG) 波形，其中已經(jīng)標識出10個時相并且獲取了 10個關(guān)聯(lián)CT容積。在某些實施例中，目標組織的輪廓在十個容積的每一個中繪出，或者目標輪廓可以在一個CT容積中標識并且被自動跟蹤經(jīng)過其他CT容積。如下將更詳盡地描述的，其他替換方案包括從時間系列中選擇一個合適的三維圖像數(shù)據(jù)集，生成平均定位數(shù)據(jù)集，或者類似方案。無論如何，對三維數(shù)據(jù)集系列的獲取可以使用各種可商用CT系統(tǒng)的任一種來執(zhí)行。仍然參考圖3，基于從成像步驟42獲取的成像數(shù)據(jù)，可以為了對目標部位的組織進行治療而準備計劃44。計劃典型地包括目標區(qū)域以及在該目標區(qū)域內(nèi)相交的一系列輻射束。目標組織內(nèi)的輻射劑量應(yīng)該是至少足以提供期望的重新建模效果。典型地，輻射劑量將足以消融組織，阻斷心臟內(nèi)的收縮路徑，阻斷心律失常和/或類似效果。目標組織之外的輻射劑量將優(yōu)選地以相對較陡的梯度下降，由此防止對附隨組織的過度損害，其中在特定的敏感和/或關(guān)鍵組織結(jié)構(gòu)內(nèi)的輻射劑量通常被維持在期望最大閾值之下以避免有害的副作用?，F(xiàn)在參考圖3和5，示例性的治療計劃制定模塊和用戶接口允許系統(tǒng)用戶參考組織表面來輸入期望的損傷圖案。為了對心臟的運動組織進行治療以阻斷心律失常，參考心臟表面可以包括一個或多個心臟腔室和相鄰血管的血/組織交界面或內(nèi)表面。替換實施例可以利用心臟的外表面作為參考表面，雖然所述表面通過在計劃制定圖像獲取步驟42 期間引入成像對比劑可以被更容易地從三維計劃圖像數(shù)據(jù)中標識。CT數(shù)據(jù)的每個片中的血(包括添加的對比劑)和心臟組織之間的邊界可以在與心搏周期各時相關(guān)聯(lián)的一個、部分、或全部容積數(shù)據(jù)集內(nèi)被分段。分段的區(qū)域可以被疊加或組裝在一起，并且可以在各片的邊界之間應(yīng)用平滑技術(shù)。這允許計劃制定醫(yī)療專業(yè)人員將合適的損傷圖案作為相對于心臟組織表面的一系列線或曲線輸入，其中這些線擴展至容積以提供期望的治療益處。作為替換，損傷圖案可以通過描繪分段的心室外膜和內(nèi)膜之間的組織容積來定義。在這類實施例中，用戶可以可選地參考心肌壁表面來定義損傷。關(guān)于相對于心臟表面52輸入期望的治療區(qū)域 50 的額外細節(jié)在題為 “Heart Tissue Surface Contour-Based Radiosurgical Treatment Planning，，(律師案卷號 No. 021902-002100US)的美國專利申請 No. 61/226，613 中提供，其中該申請的全部公開通過引用結(jié)合在此。一旦標識出目標區(qū)域，就可以對輻射敏感結(jié)構(gòu)的標識實施現(xiàn)有的放射外科計劃制定方法。類似地，現(xiàn)有的放射外科輻射束計算模塊可被用于確定所得的輻射分布。連同對期望的損傷圖案(如在圖5的左側(cè)示意性例示的)的輸入，計劃制定模塊CN 102510735 A
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和用戶接口將優(yōu)選地輸出對沿心臟表面的實際輻射暴露的估計，優(yōu)選地以估計的心臟表面損傷如在圖5的右側(cè)示意性例示的)的形式。估計的損傷M，可選地基于從現(xiàn)有放射外科治療計劃器輸出的輻射束和輻射劑量，可以表示心臟組織表面52接收輻射劑量高于壞死閾值的部分。替換圖案可以表示對將接收用于療法重建模型足夠的輻射劑量以阻斷心律失常的組織的估計。用戶可以基于對計劃制定治療模塊的迭代輸入以及從該模塊的輸出來交互地制定所述計劃。在圖5所示的心臟組織表面52上示出的估計的損傷M的示例性顯示示出了左心房心內(nèi)膜表面的突出顯示(假色)區(qū)域，該區(qū)域接收了高于第一(較低) 閾值但低于第二(較高)閾值的輻射劑量。替換顯示可以指示接收了足夠劑量以最終引起組織形成瘢痕、壞死、消融等的組織表面區(qū)域，其中所指示的組織可選地使用對應(yīng)于最終組織狀態(tài)的顏色或組織表面圖像來突出顯示(例如，使得典型地淺于對應(yīng)健康組織的瘢痕組織由比周圍組織等更淡的色調(diào)來指示)?，F(xiàn)在再次參考圖3 (連同參考圖1和6A-6C)，在完成了計劃44之后，對心臟的放射外科治療46可以通過在患者支持物24上定位患者，把患者帶到與機械臂14對齊的位置， 并且將來自線性加速器12的計劃的系列輻射束引至心臟的目標區(qū)域來啟動。然而，如上所述，可能無法從由圖像引導(dǎo)系統(tǒng)16獲取的圖像中輕易標識心臟目標區(qū)域。為了增強對心臟軟組織的跟蹤，將導(dǎo)管60通過血管62推入以將一個或多個代替物結(jié)構(gòu)64與相關(guān)于心臟目標區(qū)域運動的組織相耦連通常將會是有利的。在圖6A-6C的實施例中，導(dǎo)管60具有遠端 66，而該遠端66則帶有兩個支架狀結(jié)構(gòu)68。該支架狀結(jié)構(gòu)68可以無損傷地在血管或心臟腔室內(nèi)膨脹，由此支持基準64抵靠周圍管腔壁或腔室壁的組織表面。支架狀結(jié)構(gòu)68還可以在對目標區(qū)域進行放射外科治療之后被徑向縮回并被近端拉回。圖6A-6C例示的示例性方法示出了以不共線配置布置在左肺動脈LPA、右肺動脈RPA、以及鄰近左右肺動脈之間分叉的峽部或隔膜內(nèi)的一系列基準64。這些不共線配置促進基于基準的圖像數(shù)據(jù)來定義三維偏移量，其中示例性的偏移量在基準以及一個或多個目標區(qū)域之間延伸，目標區(qū)域在此如圖6C中所示由左肺靜脈LPV消融線和右肺靜脈RPV消融線表示?，F(xiàn)在參考圖3和圖7，與獲取圖像42和計劃制定治療44相關(guān)聯(lián)的時間可以共同表示一天的至少顯著部分。放射外科治療46本身又會占據(jù)一段顯著時間量，同時基準的外科植入70和移出72也需要一些時間。因為通常期望避免將結(jié)構(gòu)植入到心臟組織內(nèi)或附近超過必須的時間，所以在放射外科治療日74執(zhí)行基準植入70和基準移出72，而在治療日之前執(zhí)行成像42和計劃制定44通常會是有益的。然而，這一計劃制定后的基準植入70的結(jié)果是在治療日之前基準圖像和位置在計劃制定圖像數(shù)據(jù)內(nèi)不可用。注意到，出于該理由，計劃制定后的基準植入可能與標準放射外科治療實踐相反。鑒于上述，一種示例性治療方法76通常包括以無需任何人工或植入的跟蹤基準的CT數(shù)據(jù)42的形式獲取計劃制定圖像。典型地將會在圖像獲取期間使用對比劑來促進血液-心臟組織表面的標識，并且計劃制定圖像數(shù)據(jù)將優(yōu)選地包括時間系列的三維數(shù)據(jù)集， 其中每個三維數(shù)據(jù)集典型地包括通過心臟組織的一系列偏移量平面掃描。如上所述，計劃制定可以使用通用放射外科治療計劃模塊78連同專用心臟治療計劃模塊80來執(zhí)行。通用計劃模塊78可以在腫瘤治療期間使用，例如用于在計劃制定圖像的某些平面CT片中標識等中心或其他輻照目標輪廓圖。輻射敏感的附隨組織也可以在平面CT掃描中被標識，并且基于這一輸入，通用治療計劃制定模塊可以生成一系列輻射束
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并且在CT掃描的平面中關(guān)聯(lián)劑量信息。為了促進使用基于組織表面的損傷圖案對心臟的非腫瘤疾病(例如，心律失常)進行治療，心臟組織計劃模塊80可以對接(并利用)通用計劃模塊78的能力。如同在此描述的其他數(shù)據(jù)處理模塊一樣，心臟組織計劃模塊80將典型地包括計算機處理硬件和/或軟件，其中軟件典型地具有具體化為用于執(zhí)行在此描述的關(guān)聯(lián)方法步驟的一個、部分或全部的計算機可讀指令或代碼的有形介質(zhì)的形式。合適的有形介質(zhì)可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、易失性存儲器、非易失性存儲器、閃速存儲器、磁性記錄介質(zhì)(諸如、硬盤、軟盤等)、光學(xué)記錄介質(zhì)(諸如致密盤(CD)、數(shù)字視頻盤 (DVD)、只讀致密盤、記憶棒等)。在此描述的各種模塊可以在單個通用計算機的單塊處理器板上實施，或者所述模塊中的任何一個或多個可以在多個專利或商業(yè)可用的計算機結(jié)構(gòu)的各種不同處理器板上運行，其中代碼、數(shù)據(jù)和信號在各處理器板之間使用總線、網(wǎng)絡(luò)(諸如以太網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或因特網(wǎng))，經(jīng)由有形記錄介質(zhì)，使用無線遙測技術(shù)等傳送。代碼可以被寫成單片軟件程序，但是將典型地包括以各種軟件架構(gòu)、數(shù)據(jù)處理布置等的形式處理不同功能的各種分開的子例程和/或程序。盡管如此，將程序或硬件的功能分成分開的功能模塊對于理解本發(fā)明各方面的能力而言是有用的。典型的心臟組織計劃模塊80對接CyberKnife 放射外科系統(tǒng)的Multiplan (多計劃)計劃制定模塊。并非將形狀輸入至平面CT掃描上，心臟計劃模塊80的用戶接口可以在組織表面上定義線和/或曲線，其中心臟組織計劃模塊在CT掃描平面上標識相關(guān)聯(lián)的形狀。心臟組織計劃模塊還可以在心臟計劃模塊80或放射外科計劃模塊78上圖形顯示估計的心臟組織損傷(如上關(guān)于圖5—般地描述的)。這允許一個或多個醫(yī)療專業(yè)人員制定患者的治療計劃以驗證該損傷圖案是合適的并且能夠產(chǎn)生期望的療效。示例性的心臟組織計劃模塊80還模擬患者和/或心臟與放射外科治療系統(tǒng)10之間的總體未對齊的影響(帶有對一個或多個制定計劃的醫(yī)療專業(yè)人員的關(guān)聯(lián)輸出)，和/或向制定計劃的醫(yī)療專業(yè)人員提供關(guān)于跟蹤估計的損傷位置和形狀上的誤差的輸出(理想地以6個自由度)。在計劃44已完成之后的一個日歷日，優(yōu)選地在治療日74，患者將經(jīng)歷跟蹤代替物或基準的外科植入70。在某些實施例中，所述一個或多個基準可以在治療被啟動之前的一天被植入，和/或治療可以發(fā)生在一天以上(其中，在各治療之間，基準可選地被移出并且新基準被植入)。優(yōu)選地，通過將導(dǎo)管遠端經(jīng)由血管推送至心臟組織來植入所述基準，其中伸長的柔性導(dǎo)管主體的遠端將一組高對比度基準耦連至心臟組織，由此所述基準與所述目標組織相關(guān)地運動。示例性的耦連機制包括如參考圖6A-6C所描述的徑向可膨脹球囊或支架狀結(jié)構(gòu)(可任選地包括螺旋形線圈、編織帶或類似物)。這些可膨脹主體可以在從周圍的導(dǎo)管鞘中釋放(諸如通過向近端拉拽所述鞘以經(jīng)過可膨脹主體)時被偏置以徑向膨脹，或者可以通過將流體(典型地是諸如鹽水的液體或者諸如空氣的氣體)引入球囊的前部、縮短可膨脹主體的近端和遠端之間的長度等而被膨脹。可膨脹主體將典型地被配置為徑向收縮，諸如通過將鞘推進到可膨脹主體之上，排空充入的流體，將螺旋形線圈的細絲拉入鞘等來實現(xiàn)。各種替換的可逆可膨脹結(jié)構(gòu)在支架領(lǐng)域內(nèi)是已知的，并且這其中的許多能夠被修改用于臨時將代替物固定至心臟組織，無論是在心臟的腔室之內(nèi)或在鄰近的血管內(nèi)。圖7A示意性地例示了可以利用在此描述的本發(fā)明的許多方面的替換流程圖。在替換的治療流程76’中，基準植入70可以在獲取計劃制定CT 42或其他計劃制定圖像之間
17進行。在獲取了計劃制定圖像之后，患者可以回家以在另一天再接收治療(由此允許制定治療計劃44花費一天的至少顯著部分，所述計劃制定常常需要一天或幾天來完成)。系繩的管腔內(nèi)代替物系統(tǒng)(其中基準通過伸長的導(dǎo)管主體保持系繩至管腔內(nèi)的訪問點)可以可選地被臨時植入一天以上。作為替換，代替地使用非系繩管腔內(nèi)代替物系統(tǒng)(其中被臨時植入并釋放的固定結(jié)構(gòu)將基準支持在心臟管腔或腔室內(nèi)，同時沒有導(dǎo)管主體在血管接入部位和代替物系統(tǒng)之間延伸)可能會是有益的。這類非系繩固定結(jié)構(gòu)將優(yōu)選地被配置為便于在基準移出72期間后續(xù)耦連至導(dǎo)管以及代替物系統(tǒng)的管腔內(nèi)的再捕捉和找回。流程76’ 的再一個替換實施例可以利用患者體內(nèi)和/或同日治療方法。例如，可以對基準植入70、計劃制定圖像獲取42、治療計劃制定44、患者與治療系統(tǒng)的對齊136、以及治療46、可選地甚至移出72加以協(xié)調(diào)，由此在一天內(nèi)完成上述步驟，在上述治療周期內(nèi)患者通常一直待在醫(yī)院或其他治療設(shè)施。相關(guān)的替換實施例可以持續(xù)超過一天，以達到兩天或三天(雖然典型地少于一周)，其中至少移出72 (并且可選地治療本身)在兩天、三天或在一周內(nèi)出現(xiàn)，通常同時患者一直待在醫(yī)院或其他治療站點?；鶞室瞥?2同樣典型地在所述程序的結(jié)尾出現(xiàn)。現(xiàn)在參考圖6D和6E，可以理解典型的非系繩代替物系統(tǒng)。圖6D示出了包括兩個相對的耦連在一起的螺旋形導(dǎo)線的臨時可植入固定結(jié)構(gòu)。該示例性非系繩固定結(jié)構(gòu)可以使用導(dǎo)管結(jié)構(gòu)在管腔內(nèi)被布置和找回，并且可以在成像、計劃制定和/或治療期間臨時支持一個或多個基準。圖6D的固定結(jié)構(gòu)可以利用由加利福尼亞州Menlo Park的Crux Biomedical Inc.開發(fā)用作腔靜脈過濾器的結(jié)構(gòu)(或者可以從該結(jié)構(gòu)導(dǎo)出或修改得出)，并且通過參考 Johnson等人名下的于2008年6月 19 日公布的題為“Endoluminal Filter with Fixation” 的美國專利公開No. 2008/0147111 (于2008年1月4日提交，申請?zhí)枮镹o. 11/969，827)可以進一步地理解所述固定部件以及該實施例的使用，其中上述公開的全文通過引用結(jié)合在此。通過參考該‘111公開還可以理解用于布置圖6D的結(jié)構(gòu)的方法和導(dǎo)管結(jié)構(gòu)(以及用于再捕捉和找回的方法和導(dǎo)管結(jié)構(gòu))。如圖6D和6E中可見，為了與在此描述的放射外科治療系統(tǒng)和方法一起使用，可以將一個或多個增強對比度的無源基準(直接地或間接地)固定至兩個相對的外部螺旋形導(dǎo)線或者在其端部耦連在一起的其他細絲，其中這些導(dǎo)線的交叉和耦連限定了其間的框。替換的實施例可以利用被固定至外部螺旋形導(dǎo)線的有源基準，其中所述有源基準可選地具有系繩或者是自供能的。在外部螺旋形導(dǎo)線之間延伸的圖6D所示過濾器細絲元件在某些實施例中可以被移除或省略，或者可以被保持在原地。交叉的螺旋形導(dǎo)線可以限定兩個、三個或更多個框(如圖6E所示)?，F(xiàn)在參考圖6F和6G，可以理解使用具有圖6D和6E的非系繩固定結(jié)構(gòu)的代替物系統(tǒng)的方法。在圖6F中，已將兩個雙框臨時管腔內(nèi)固定結(jié)構(gòu)植入肺動脈內(nèi)，用以支持不共線基準，從而促進對心臟的運動組織的跟蹤。肺動脈瓣(Pulm Valve)和右心室被標識用于定向。在圖6G中，對鄰近左心房的環(huán)繞左上肺靜脈LSPV和左下肺靜脈LIPV以及環(huán)繞右上肺靜脈RSPV和右下肺靜脈RIPV的目標區(qū)域的跟蹤可以在具有被臨時植入在冠狀竇CS內(nèi)的多個環(huán)或框的代替物系統(tǒng)的幫助下進行。在部署之前，非系繩代替物系統(tǒng)可以被預(yù)先裝載到遞送和/或?qū)驅(qū)Ч軆?nèi)。導(dǎo)向?qū)Ч軆?nèi)的伸長柔性主體(可選地，擴張器)用作推出所述代替物系統(tǒng)以使其置留在血管(諸如，冠狀竇、下腔靜脈(IVC)、上腔靜脈(SVC)、肺動脈或其他期望的血管)內(nèi)的活塞。也可以使用定制的遞送系統(tǒng)。一旦治療完成，諸如捕捉器之類的找回導(dǎo)管可以重新捕捉并找回置留體內(nèi)的代替物系統(tǒng)，例如通過抓住布置在固定結(jié)構(gòu)近端的突出或兜帽(參見圖6D)。固定結(jié)構(gòu)可以可選地具有從螺旋形導(dǎo)線的外表面徑向伸出的錨狀物(類似于設(shè)置在Crux tmIVC過濾器上的那些錨狀物)，以提供對血管壁的更好的固定。為了將基準系統(tǒng)遞送至肺動脈，可以使用類似于Swan-Ganz導(dǎo)管的血流導(dǎo)向球囊導(dǎo)管。隨后，可將導(dǎo)絲插入至遞送部位。導(dǎo)絲還可以在血流導(dǎo)向球囊膨脹的同時被扭曲，以選擇右肺動脈或左肺動脈。隨后可以在導(dǎo)絲放置就位的情況下抽回Swan-Ganz，并且預(yù)先裝載有代替物系統(tǒng)的導(dǎo)管可經(jīng)由導(dǎo)線推入至目標部位。代替物系統(tǒng)被部署在目標部位。導(dǎo)絲和遞送導(dǎo)管可被抽回，留下所述代替物系統(tǒng)。作為替換，血流導(dǎo)向球囊可以集成有基準遞送系統(tǒng)。因此，所述代替物系統(tǒng)可以是系繩的和/或非系繩的(在置留于體內(nèi)時)?，F(xiàn)在參考圖6H-6L，例示了附加的替換固定結(jié)構(gòu)。在圖6H的實施例中，螺旋形支架狀固定結(jié)構(gòu)支持基準緊靠血管壁，其中所述固定結(jié)構(gòu)膨脹，典型地從相關(guān)聯(lián)的鞘內(nèi)釋放螺旋形細絲結(jié)構(gòu)。在圖61的實施例中，螺旋形支架狀固定結(jié)構(gòu)包括位于代替物系統(tǒng)和/或部署導(dǎo)管的遠端附近的血流導(dǎo)向球囊，以幫助引導(dǎo)所述部署導(dǎo)管在血管內(nèi)順流推進。再一次地，基準將緊靠周圍的血管壁，并且基準可以按規(guī)律或變化距離(例如，每隔Icm)沿著固定結(jié)構(gòu)的螺旋形長度隔開。在圖6J的實施例中，通過一系列圓周柔性構(gòu)件各自定義一系列軸向可膨脹籃狀結(jié)構(gòu)。牽引絲允許從患者體外縮短籃狀結(jié)構(gòu)的長度，使得這些籃狀結(jié)構(gòu)的直徑在原處擴大。在籃遠端的血流導(dǎo)向球囊?guī)椭樍饕龑?dǎo)所述導(dǎo)管，并且通過將基準沿著牽引絲或保持為沿著籃中央的其他結(jié)構(gòu)安裝，所述基準在籃膨脹時被保持在血管中央。圖 6K和6Ki示意性地例示了一系列輻條和輪狀球囊(可選地被稱為大車輪球囊)，所述輻條和輪狀球囊?guī)в锌蛇x的血流引導(dǎo)遠端球囊，以幫助沿著血管順流導(dǎo)線所述部署導(dǎo)管的遠端推進?；鶞释瑯涌梢匝刂銮蚰业囊粋€或多個的中央部分被安裝。圖6L示意性地例示了替換的包括編織管的可膨脹支持結(jié)構(gòu)，其中沿著編織管中央布置有基準支持牽引絲。通過相對于所述管的近端牽引所述牽引絲來縮短所述管，使得所述管徑向擴張，其中基準被保持在大致沿著所述血管的中央。圖8A-8C和8E示意性地例示了用于部署基準并將所述基準64臨時固定至心臟組織T的另外一些替換的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管86、88、90、91使用能夠通過繞軸旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管而被旋入組織T的螺旋形螺絲92來將基準64固定至組織T，其中所述示例性螺旋形螺絲在結(jié)構(gòu)上類似于螺旋形的心臟起搏器導(dǎo)聯(lián)?；鶞?4由彈性或塑性的柔性構(gòu)件支持，從而允許所述基準從相對于外圍鞘的大致線性的配置擴張成與組織T接合的不共線部署的配置?；鶞?4的不共線部署的配置增強了精度，由此可以相對于所述基準的三維或雙平面圖像來確定三至六維偏移量(在圖8C中由偏移量94示意性地示出)。因為在治療期間可以使用來自基準的三至六維偏移量94來標識所述目標組織，由此跟蹤精度可以得到增強。導(dǎo)管91的彈性結(jié)構(gòu)被偏移以形成至少部分圍繞組織交界螺旋形螺絲來接合所述螺旋形螺絲的弧形物或套索。圖8E示出了替換的基準部署導(dǎo)管89，其中通過使用耦連至導(dǎo)管近端的諸如注射器89b 的真空源在所述導(dǎo)管內(nèi)部施加真空，布置在導(dǎo)管遠端的可部署椎體89a可被臨時固定至心內(nèi)膜組織表面T。基準導(dǎo)管89c隨后可通過將所述基準導(dǎo)管通過所述部署導(dǎo)管89近端處的端口 89e向遠端推進而被定位在部署導(dǎo)管89的遠端。附加的監(jiān)測或消融設(shè)備也可通過所述端口被向遠端推進，并且可以使用致動器89f從所述部署導(dǎo)管的近端來影響所述錐體的部署。基準89d可被安裝在基準導(dǎo)管89d的遠端或其附近。可以適于在本發(fā)明中使用的再一個替換的基于導(dǎo)管的基準結(jié)構(gòu)在圖8D中示出，并且在題為 “Device for Measuring Administered Dose in a Target，，的美國專利申請 2008/(^920 中被詳細描述(該申請的全部公開通過引用結(jié)合在此)。雖然在該引用中描述的示例性實施例包括用于促進前列腺癌治療的導(dǎo)尿管，但是可以通過包括以上關(guān)于圖 8A-8C、8E和圖6A-6C描述的螺旋形螺絲92或支架狀結(jié)構(gòu)68來修改類似的結(jié)構(gòu)。某些實施例可以包括圖8D中所示的導(dǎo)管140的劑量測量部件，雖然許多其他實施例將會省略劑量測量能力。對于示例性導(dǎo)管140而言，該結(jié)構(gòu)包括提供有電引導(dǎo)物142和電標記物143的伸長的柔性導(dǎo)管主體141。標記物包括用于確定目標區(qū)域在患者體內(nèi)的定位且包括患者標識 ID的發(fā)射器Tx。植入物還包括組合的劑量和標識單元144，其具有用于檢測目標區(qū)域內(nèi)施加的劑量的劑量傳感器145以及劑量標識Dose/ID。組合的劑量和標識單元144設(shè)有連接器146，該連接器146被布置為連接至電引導(dǎo)物142并且能夠通過將劑量標識Dose/ID與電標記物143內(nèi)的患者ID相比較來確保連接了正確的單元144。發(fā)射器Tx可以通過組合的劑量和標識單元144被供電，由此驗證導(dǎo)管140的定位，并根據(jù)導(dǎo)管(以及導(dǎo)管所附至的組織)的運動，確定基于發(fā)射器信號的導(dǎo)管定位與基于圖像的導(dǎo)管位置之間的偏移量等。組合的劑量和標識單元144通過導(dǎo)線148連接至布置在外部的集成電路147，并且該集成電路147包括與劑量轉(zhuǎn)化相關(guān)聯(lián)的功能(在美國專利公開2008/(^920 被更完整地描述)。合適的替換有源基準常常依賴于往來基準的電磁或超聲傳輸，由此標識基準的位置(獨立于帶有或不帶有周圍組織地獲取植入基準的圖像的任何成像系統(tǒng))。合適的電磁定位傳感結(jié)構(gòu)可以從多個供應(yīng)商購得，包括可從 Biosensewebster 購得的 Carto AcuNav 導(dǎo)管、可從佛蒙特州 Ascension Technology Corporation購得的各種三維引導(dǎo)跟蹤器結(jié)構(gòu)、可從加拿大的Sonometrics Corporation 購得的超聲傳感器和系統(tǒng)、可從明尼蘇達州圣保羅市的St. Jude Medical購得的EnSite 心映射系統(tǒng)。這些有源基準發(fā)送和/或接收指示基準定位、基準運動等的信號，其中這些信號被用作放射外科治療系統(tǒng)的處理器的輸入，用以跟蹤所述目標組織。在此描述的基準、固定結(jié)構(gòu)、和/或代替物系統(tǒng)(以及可選地那些從小輪廓插入配置徑向膨脹至與周圍的管腔壁徑向接合的臨時固定配置的實施例)可以被附至如下各項中的一個或多個之內(nèi)和之上冠狀竇、左肺動脈、右肺動脈、肺動脈干、右心室流出道、下腔靜脈、上腔靜脈、肺靜脈、左心室流出道、主動脈弓、升主動脈、降主動脈和冠狀動脈、以及附至心臟的其他組織結(jié)構(gòu)之內(nèi)和之上。在其他實施例中，代替物系統(tǒng)(可選地包括那些利用旋入固定設(shè)備和/或真空固定的代替物系統(tǒng))可被附至右心房、房間隔、左心房、右心耳、左心耳、右心室、室間隔和左心室的壁上。還可以利用其他一些替換實施例，包括支持基準的可部署或固定的環(huán)，其可被適配至三尖瓣膜環(huán)、二尖瓣膜環(huán)、肺動脈瓣膜環(huán)、和/或主動脈瓣膜環(huán)。因為治療計劃通常會在基準植入之前被制定，所以一旦標識出基準相對于計劃目標的位置，對目標組織的跟蹤將更為容易。參考圖7、10和11可以理解用于將治療計劃與植入的無源和/或有源基準相套準的過程。作為開始點，治療計劃104優(yōu)選地具有相對于計劃制定圖像數(shù)據(jù)108的已知的定位關(guān)系106(這些要素在圖10中示意性地示出)。關(guān)系 106可以通過相對于如上所述使用計劃制定圖像數(shù)據(jù)生成的圖像輸入期望的損傷圖案而被建立。為了標識基準64相對于治療計劃104的位置，可以在基準植入70之后獲取套準圖像數(shù)據(jù)110。套準圖像數(shù)據(jù)110將典型地包括含有心臟組織和至少部分植入基準(尤其是無源高對比度基準標記物結(jié)構(gòu))兩者的三維圖像數(shù)據(jù)。組織表面和類似物的標識同樣可以通過在血流中釋放對比劑而得到促進。這促進對心臟組織表面和心臟/血液交界面的分段。 來自套準圖像數(shù)據(jù)110和計劃制定圖像數(shù)據(jù)108的心臟各腔室和相鄰血管內(nèi)的心臟/血液交界面可被用于標識所述計劃圖像數(shù)據(jù)集和所述套準圖像數(shù)據(jù)集之間的關(guān)系112。示例性關(guān)系112可以包括映射或變換，理想地包括變換矩陣、偏移量等等。并非依賴于心臟/血液交界面，替換的圖像/套準關(guān)系112可以通過標識一系列分立的組織地標(諸如腔室的頂點、瓣環(huán)平面、血管的心門中心和定向、分叉位置等)而被確定。注意到，心臟組織在計劃制定圖像數(shù)據(jù)集108的獲取和套準數(shù)據(jù)集110的獲取之間可能相對于心臟外的解剖學(xué)地標顯著移動，并且所述心臟和/或起組分的形狀可能變形(即使在心搏周期的類似時相處)。因此，本發(fā)明的實施例可以利用簡單的剛性變換作為計劃/套準圖像關(guān)系112，但是其他實施例可以利用各種可變形套準技術(shù)中的任意技術(shù)。為了促進計劃/套準圖像關(guān)系112的標識，可以使用與獲取計劃制定圖像數(shù)據(jù)集 108所使用的成像模態(tài)相同的成像模態(tài)來獲取套準圖像數(shù)據(jù)集110。例如，在計劃制定圖像數(shù)據(jù)集包括CT數(shù)據(jù)的情況下，套準圖像數(shù)據(jù)集110也可以包括CT數(shù)據(jù)。作為替換，如果 MRI數(shù)據(jù)已被用于計劃制定圖像數(shù)據(jù)集108，在基準植入之后的MRI獲取可被用于套準圖像數(shù)據(jù)集110。類似地，如果計劃制定圖像數(shù)據(jù)集108包括超聲數(shù)據(jù)，則套準圖像數(shù)據(jù)集110 可以也包括超聲數(shù)據(jù)。盡管如此，其他實施例可以利用與用于獲取計劃制定圖像數(shù)據(jù)集不同的成像模態(tài)來獲取套準圖像數(shù)據(jù)集?？梢允褂酶鞣N三維圖形數(shù)據(jù)融合、三維剛性變換、和 /或三維可變形變換技術(shù)中的任意技術(shù)，而不考慮對不同成像模態(tài)的應(yīng)用。在示例性實施例中，套準圖像數(shù)據(jù)110可以包括有源基準系統(tǒng)的至少一個部件。 例如，圖9A、9B和10例示了一種用于將導(dǎo)管尖端與高絕對精度的三維圖像數(shù)據(jù)集(諸如， CT數(shù)據(jù))相套準的方法和系統(tǒng)。標準的有源導(dǎo)管導(dǎo)航系統(tǒng)可能會經(jīng)歷歸因于磁場多相性或電阻抗假設(shè)的幾何畸變。模擬誤差可以出現(xiàn)在超聲或其他導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)。雖然這些跟蹤技術(shù)提供相對于例如冠狀竇內(nèi)的可成像電極的良好相對定位測量，但是它們的絕對精度可能不像來自體外的放射外科治療所期望的一樣好。圖9A和9B示意性地例示了有源基準導(dǎo)管導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射器122，其中示例性的發(fā)射器成形為立方體。有源基準可以包括布置在導(dǎo)管遠端附近用于感測定位基準的位置的傳感器。有源基準的參考坐標系可被定位在立方體形發(fā)射器122的一角處。替換的系統(tǒng)可以用外部傳感器替換該外部發(fā)射器，其中所述有源基準包括相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器。無論如何，患者可以躺在患者支持物M上，并且該患者支持物還可以支持外部有源基準傳感器122或發(fā)射器。在某些實施例中，患者支持物1 可以包括用以防止患者相對于患者支持物移動的真空包或其他結(jié)構(gòu)，并且所述患者支持物可以是可移動的(連同患者以及安裝在其上的導(dǎo)航系統(tǒng)的部件)?？梢苿踊颊咧С治?24、有源基準發(fā)射器122、以及患者例如可以通過被置于CT掃描儀126的診察臺上而被定位用以成像。結(jié)果，套準圖像數(shù)據(jù)集(其圖像1 在圖9B中示出)包含有發(fā)射器立方體122，由此使得該發(fā)射器立方體在CT數(shù)據(jù)集中連同患者的組織和任何其他植入基準一起可見。在某些實施例中，患者支持物M和患者可被移到電生理實驗室，并被置于操作臺或電生理臺上，其中患者支持物124的真空袋阻止患者相對于發(fā)射器122移動。具有有源
21基準定位傳感器的導(dǎo)管可被引入患者體內(nèi)并被推入心臟組織，由此允許該有源基準導(dǎo)航系統(tǒng)確定來自有源基準的定位數(shù)據(jù)。因為CT數(shù)據(jù)集中傳感器122的定位是已知的，并且有源基準導(dǎo)航系統(tǒng)的位置和定向也是已知的，所以有源基準標記物可被疊加在由有源基準的導(dǎo)航系統(tǒng)標識的CT圖像數(shù)據(jù)集位置上。因此，有源基準130和組織、無源基準、和治療計劃之間的關(guān)系也可被標識(參見圖10)。通過將有源基準定位信息與心臟時相進行相關(guān)，并且通過知曉目標區(qū)域在整個心搏周期內(nèi)與有源基準的關(guān)系(因為能夠從計劃制定圖像數(shù)據(jù)的時間系列三維數(shù)據(jù)集中確定)，有源基準數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以增強對目標區(qū)域的跟蹤。作為套準步驟102的結(jié)果，可以確定基準和治療計劃之間的三維定位偏移量(或者一個或多個變換矩陣)，由此將所述基準與所述治療計劃132有效套準?，F(xiàn)在參考圖9C，示例性校準模塊200的框圖指示了用于幫助將患者組織與治療計劃相套準，和/或用于幫助將患者與放射外科治療系統(tǒng)對齊的一種替換系統(tǒng)和方法?；鶞世缈梢栽谶f送治療之前執(zhí)行，即在患者呈現(xiàn)在放射外科系統(tǒng)10的患者支持物M之上前或者一旦患者位于患者支持物M之上時。校準可以確定有源基準系統(tǒng)的坐標系(諸如， scension Technology Corp. 3D跟蹤系統(tǒng)的跟蹤坐標系)和放射外科系統(tǒng)10的坐標系(諸如，CyberKnife 放射外科機械臂坐標系)之間的映射函數(shù)Φ CKp= Φ (Asp)，式 1其中，、是在機械臂坐標系中的點，而Asp是有源基準跟蹤坐標系中的相同點。 映射函數(shù)Φ例如可以通過將有源基準(典型地具有一個或多個定位傳感器的形式)移至一系列位置，理想地移至感興趣的容積內(nèi)的一系列柵格點而被確定。柵格點和/或感興趣的容積可以居中于計劃的治療和/或支持線性加速器12(或其他輻射源)的機械臂14 的等中心處或附近。在使用示例性CyberKnife放射外科治療系統(tǒng)時，治療等中心可以是 CyberKnife室內(nèi)的點，在所述室中，兩個頂部安裝的跟蹤相機的軸相交。所述治療等中心還可被用作CyberKnife坐標系的原點。有源基準在各位置或柵格點之間的運動可以使用運動平臺Ω機械臂202(用于在治療部位內(nèi)或附近機械移動有源基準的分開的機械臂操縱器)執(zhí)行，并且有源基準的位置可由跟蹤模塊206基于有源基準跟蹤系統(tǒng)204以及圖像跟蹤系統(tǒng)(諸如，CyberKnife X射線系統(tǒng))兩者來感測和記錄。在基于圖像跟蹤的定位和基于有源基準的定位之間的最小擬合方塊可由校準模塊206使用以找出最佳匹配映射函數(shù)Φ。校準器208是校準模塊206的部件。校準器208將與在放射外科系統(tǒng)上運行的被稱為OBerver的服務(wù)器應(yīng)用相交互。OBerver將通過經(jīng)以太網(wǎng)的通信，服務(wù)于來自校準器 208的某些請求。校準器208還可以連接至有源基準運動平臺、Ω機械臂202、以及有源基準跟蹤系統(tǒng)204，所述連接都是經(jīng)由USB實現(xiàn)的。校準器208可以命令Ω機械臂將傳感器移至具體位置命令放射外科系統(tǒng)的圖像跟蹤系統(tǒng)16獲取一對X射線。捕捉當前位置的有源基準傳感器坐標經(jīng)由OBerver下載X射線。重復(fù)步驟1-4，直到所有的柵格點或其他期望位置已被訪問。一旦來自所有柵格點的數(shù)據(jù)都已被捕捉，校準器208將計算映射函數(shù)Φ，并將其存儲在文件內(nèi)?，F(xiàn)在參考圖7、12和1，組織的目標區(qū)域與機械臂14的對齊將一般地通過如下來執(zhí)行使得患者由患者支持物對支持，并且使用鉸接的患者支持系統(tǒng)26移動患者支持物以使得所述基準(如在圖像引導(dǎo)系統(tǒng)16的雙平面X射線圖像中所見)被布置在期望位置，由此治療計劃的目標區(qū)域與來自線性加速器12的計劃軌跡相對齊。因此，雖然基準實際上已在治療計劃完成之后被植入，但是該對齊過程可以參考計劃制定治療數(shù)據(jù)上的疊加基準位置來進行，其中所述對齊過程在執(zhí)行放射外科治療的醫(yī)療人員看來，相當類似于使用計劃制定前的基準時所施加的過程?，F(xiàn)在參考圖7和13，可以一般地理解由機械臂和線性加速器執(zhí)行的治療46和目標組織跟蹤。對齊的治療計劃152(包括計劃的軌跡和疊加的基準，一旦它們參考圖12的以上描述已由機械臂14適當對齊)定義了來自線性加速器12的合適軌跡和輻射束。使用已知的放射外科治療，確定用于補償呼吸周期154的偏移量，其中所述呼吸偏移量一般地由使用患者(并且更具體地來自安裝在患者皮膚156上的外部LED)的表面圖像標識的呼吸幅度來確定。間歇雙平面X射線數(shù)據(jù)158可用于查看并校正針對任何患者移動或類似情況的呼吸運動偏移量。心臟運動偏移量160還可被應(yīng)用于治療計劃152，其中心臟周期偏移量的時相由 EKG傳感器162耦連至患者的其他心臟周期監(jiān)測器來標識。來自有源基準164的數(shù)據(jù)或信號也可被用于標識心臟運動的時相，以及提供合適的心臟運動偏移量。在遍布整個心臟周期的心臟周期偏移量(如上所解釋的)可以從包括在治療計劃152內(nèi)的時間系列三維數(shù)據(jù)集中標識。作為替換，EKG傳感器信號162和/或有源基準信號164可被用于門控輻射束， 使得輻射束僅在期間目標組織與計劃152充分對齊的心臟周期部分被引向該心臟組織。注意到，可以對位于目標區(qū)域的組織的心臟周期運動的某些部分不加以考慮，例如，其中對基準和目標區(qū)域之間的組織內(nèi)部變形不加考慮并由固定偏移量取代，其中對具有充分受限幅度的一個或多個定向內(nèi)的運動不加以考慮，等等。無論如何，一旦已將合適的偏移量應(yīng)用于治療計劃，接下來就能夠施加機械臂輻射束靶向166。現(xiàn)在參考圖12A，現(xiàn)在可以理解使用與圖9C的布置相關(guān)的部件和技術(shù)的跟蹤模塊 210。為了方便，在此可以假設(shè)計劃制定CT圖像內(nèi)的對齊中心被布置在基準的重心處。因為通常情況不是這樣，將典型地包括計劃制定數(shù)據(jù)和基準中心之間的偏移量。跟蹤模塊210 包括在治療遞送期間在心臟跟蹤計算機HTS上運行的軟件。對齊模塊206可以類似地在心臟跟蹤計算機HTS上運行，其中跟蹤模塊和對齊模塊包括在示例性實施例中在個人計算機(PC)上運行的代碼。跟蹤模塊210經(jīng)由USB接收來自植入的導(dǎo)管系統(tǒng)的所有有效基準傳感器(諸如，Ascension傳感器)的定位數(shù)據(jù)212作為輸入。跟蹤模塊210將校準映射 214Φ應(yīng)用于該有源基準數(shù)據(jù)，以計算放射外科系統(tǒng)的坐標系內(nèi)的有源基準位置(諸如，以 CyberKnife 坐標)。由此，定位數(shù)據(jù)流入三條不同的路徑對齊器216、跟蹤器218和觀測器 220 ο對齊器216使用來自有源基準的數(shù)據(jù)來改變所述患者與放射外科系統(tǒng)的對齊。更具體地，有源基準傳感器數(shù)據(jù)可被在對齊器模塊框[4]內(nèi)匹配至來自計劃制定CT數(shù)據(jù)的基準坐標(具體化為放射外科系統(tǒng)坐標)，以確定診察臺校正。可以計算具體時間段上的平均診察臺校正并將其顯示給用戶。所述用戶于是可以應(yīng)用這些診察臺校正，并且觀察這些診察臺校正如何實時變化?？騕5]可以將計算為運行平均的診察臺校正以圖形形式顯示給用戶。
跟蹤器218可以包括配置為從引入的有源基準位置計算目標位置的跟蹤器模塊框W]。在對齊之后，如在計劃制定CT坐標系中定義的患者的對齊中心與放射外科治療系統(tǒng)的等中心相一致。如果不存在運動，框[6]的輸出可以是(0，0，0)。如果存在運動，框[6] 的輸出可以是從初始或理想定位的定位變化。跟蹤器模塊框[7]可以從目標運動中移除心運動。所得的“僅呼吸”的從理想運動變化的波形可被發(fā)送至放射外科治療系統(tǒng)處理器的定位預(yù)測器，該預(yù)測器可以逐標準數(shù)據(jù)路徑地應(yīng)用該信息，以驅(qū)動所述機械臂。有源基準數(shù)據(jù)可被提供給觀測器220，觀測器220可以顯示疊加在CT數(shù)據(jù)上的基準位置，可選地使用計劃制定模塊的顯示模塊部件。這還可以允許系統(tǒng)用戶在有源基準已被植入等等的狀況之后可視化所述有源基準的位置。此外，觀測器可以使用由有源定位傳感器測得的定位數(shù)據(jù)實時顯示由機械臂發(fā)出的治療束。如同上述可以理解的，患者移動使得對心臟疾病的輻射治療變得復(fù)雜。如果患者移動未被跟蹤，靶向可以將束引至目標的時間平均位置。如果代替物和目標被剛性耦接在一起，并且代替物的跟蹤被精確保持，則靶向不會受到損害。然而，當代替物從目標偏移并且其中放置有目標和代替物的組織變形時，并且如果代替物和目標之間的變形沒有被跟蹤，則可以使用單個成像時相來計算代替物和目標的相對位置。合適的成像時相的選擇 (來自獲取三維成像的時間系列的時相)可以影響靶向的精度。例如，如果相對位置的計算是在其中代替物到目標的偏移量并不接近于整個心搏周期的平均偏移量的時相執(zhí)行的，則基于平均代替物位置的靶向可能會導(dǎo)致劑量遞送偏離所述目標。適用于未經(jīng)跟蹤的運動的一種相對簡單的方法是使用目標容積的結(jié)合，由此所述目標可被擴張至包括遍及目標區(qū)域運動的所有時相的目標區(qū)域位置(包括整個心搏周期和/或呼吸周期)。這類結(jié)合的目標可以確保對目標區(qū)域的治療，但是會增加接收相對較高輻射劑量的總治療容積。可以使用其中輻射束與目標組織同步運動的替換追擊跟蹤方法 (類似于那些用于Accuray Synchrony 跟蹤系統(tǒng)的方法)以將劑量遞送至目標區(qū)域。這些現(xiàn)有方法可能沒有考慮輻射敏感的附隨組織的運動，也沒有考慮代替物相對于目標區(qū)域的運動。還可以利用輻射束對未經(jīng)跟蹤的運動的門控，但是這會增加提供足夠劑量給目標區(qū)域的總時間。在一個示例性的替換的未經(jīng)跟蹤的治療方法中，可以在所述組織正經(jīng)歷結(jié)合在未經(jīng)跟蹤的組織運動上的劑量時對所述組織進行分析。可以使用劑量梯度在運動方向上變化的區(qū)域的劑量分布的某些替換來將峰值劑量遞送至平均定位。對于相對于劑量梯度的改變速率相對較小的運動而言，劑量分布僅被未經(jīng)跟蹤的運動略微改變。在預(yù)期劑量和實際施加至組織的劑量之間的更為顯著的改變可由來自其計劃的解剖學(xué)位置的峰值劑量的任何移位來施加。在存在有未經(jīng)跟蹤的運動的這一示例性的靶向方法中，跟蹤代替物的成像可被用于引導(dǎo)所述輻射束。如果僅得到跟蹤代替物的單個圖像，則會存在由未經(jīng)跟蹤的運動導(dǎo)致的靶向誤差，由此，圖像的間歇獲取允許對位置數(shù)據(jù)進行組合以確定將來的束方向，優(yōu)選地通過平均來更好地定位跟蹤代替物。該方法可以導(dǎo)致相對于跟蹤代替物對目標區(qū)域的平均位置來引導(dǎo)所述束。如果已基于這一相同的平均相對定位創(chuàng)建了所述計劃，則峰值劑量位置應(yīng)該對應(yīng)于計劃的目標區(qū)域。根據(jù)上述，并且參考圖14A-14E將理解的，在存在有未經(jīng)跟蹤的運動的情況下，靶
24向精度可以通過分析整個心動和/或呼吸運動期間目標相對于跟蹤代替物的時間平均位置而得到增強。一種相對簡單的方法是通過選擇其中跟蹤代替物最接近于其平均相對位置的時相而在計劃制定期間使用該時間平均相對位置。注意到，雖然代替物的確切位置在計劃制定期間可能不是已知的，但是心臟內(nèi)對應(yīng)于基準植入的目標位置的目標結(jié)構(gòu)是可被識別的，因此代替物可被靶向為部署在適合于計劃的平均偏移量的位置處或附近?？梢曰谀繕舜嫖镂恢孟鄬τ谀繕私Y(jié)構(gòu)位置的平均位置來選擇所述計劃制定時相。注意到，從時間系列的三維計劃制定數(shù)據(jù)集中選擇的分立數(shù)據(jù)都無法精確對應(yīng)于所述時間平均位置。由于這些差異是會留下某些靶向誤差的。作為附加，跟蹤代替物的平均位置可能不對應(yīng)于目標相對于跟蹤代替物的平均配置。一種更為精確的解決方案可以考慮代替物和目標之間的時間平均關(guān)系。如圖14A-D中所示，該時間平均可以不對應(yīng)于捕捉的時間系列中的任何特定時相。盡管如此，選擇與計算的時間平均最接近的時相會是方便且有益的。圖14A-D涉及跟蹤代替物(由實心圓表示)和目標(由空心圓表示)之間的二維相對運動的示例。圖14A-D示出了在循環(huán)的心運動的四個時相內(nèi)相對于參考框的目標和電路的位置。代替物和目標兩者相對于參考框移動，但是所述目標也相對于代替物移動。在圖14E中，計算的平均目標中心可以提供精度益處。平均目標中心和跟蹤代替物之間的關(guān)系不是必須匹配圖14A-D中的任意分立圖像，相反地，所述配置對應(yīng)于對象只見到平均分隔。在許多放射外科系統(tǒng)中，CT容積集被用于創(chuàng)建數(shù)字重構(gòu)的射線照片(DRI )。治療期間，引導(dǎo)圖像匹配至這些DRR，以與患者對齊?？梢苑奖愕貜尼槍r間系列的特定時相的任何一個數(shù)據(jù)集中構(gòu)建DRR。因此，目標本身在DRR中可能多少有些難以識別，而這提供了使用跟蹤代替物的動機。盡管如此，用于靶向所述束的偏移量可以基于從最接近地匹配時間平均關(guān)系的所選時相生成的DRR的平均目標位置。作為替換，目標和偏移量之間的相對位置可以在不依賴于DRR的情況下使用計算的時間平均，由此，CT容積中目標的目標位置可以不對應(yīng)于特定的DRR。例如，如果具有基準坐標f(k，t)，則鏈接基準的距離為d(k，m，
M
t) = |f(k，t)-f(m-t) |?；鶞手g的這一鏈接距離將會是M = y (TV-1)，其中N是基準的數(shù)量。鏈接距離可被表示為{d(k，m，t)}，其是M維向量。于是，時間平均距離可被計算為
卜 1隨后，計算向量距離Δ(0 = _] Ν Υ,{^τη, )- (Κηι))。隨后，拾取對應(yīng)于最小
jt/(A:，W)}。Y V7(W-I)Wte
Δ (t)的時相?，F(xiàn)在參考圖15A和15B，圖形地例示了未經(jīng)跟蹤的運動對治療計劃的影響。這些圖示出了附至狗右上肺靜脈的基準的測得的運動對用于電隔離肺靜脈的治療計劃的影響。目標損傷以紅色(右目標損傷，RTL)和綠色(左目標損傷，LTL)示出，而輻射敏感的附隨組織以紫色(右支氣管)、橄欖色(左支氣管)和藍色(食道)示出。不考慮運動的計劃劑量以綠色輪廓示出，而在考慮了運動的影響之后計算的劑量以白色輪廓示出。圖15A示出了除了由選擇其中基準和目標之間的偏移量與平均相差0. 5mm的時相引起的計劃制定偏移量之外，還存在6mm峰峰幅度的重復(fù)的未經(jīng)跟蹤的運動的情況下劑量的影響。圖15B示出了沒有偏移量的情況下僅僅是重復(fù)的未經(jīng)跟蹤的運動的影響。偏移量的影響比未經(jīng)跟蹤的重復(fù)運動的影響要大得多。現(xiàn)在參考圖16，一組部件的套件將方便使用在此描述的系統(tǒng)和方法的放射外科治療。這些和/或其他部件可被包括在一個或多個氣密密封包裝170內(nèi)，連同封入部件和/ 或系統(tǒng)的一般性使用指令172。該套件將優(yōu)選地包括在將經(jīng)皮導(dǎo)管插入心臟期間使用的所有一次性項目。導(dǎo)管174將一般地具有在近端178和遠端180之間延伸的伸長的柔性主體 176。鞘182可以具有容納導(dǎo)管主體176的管腔，所述鞘可選地將基準約束在適于插入和定位的小外形配置中，并且所述鞘可選地還包圍有如上所述的螺旋形或徑向可膨脹固定結(jié)構(gòu)。鞘和導(dǎo)管的近端集線器184和186可以允許所述鞘優(yōu)選地使用快速交換方法經(jīng)導(dǎo)管主體176向近端抽回。類似地，導(dǎo)管可以具有用于容納導(dǎo)絲190的快速交換導(dǎo)絲管腔，或者可以具有以非導(dǎo)線方法使用導(dǎo)管的貫穿管腔。此外，導(dǎo)管在遠端可以具有血流導(dǎo)線球囊，其用于促進導(dǎo)管順流向諸如肺動脈的目標部位的快速部署。雖然導(dǎo)管可以在計劃制定圖像獲取之前并在在輻射治療始終被插入，但是導(dǎo)管將典型地在圖像獲取之后并且治療計劃制定完成之后的治療日被部署。如上所討論的，導(dǎo)管可以包括含有高對比劑標記物的無源基準，所述標記物能夠在放射外科治療期間被方便地可視化，由此提供無源代替物。作為替換，導(dǎo)管174可以包括以電子、超聲、電磁、放射性或類似方式發(fā)送或接收信號以指示導(dǎo)管定位(并且經(jīng)由導(dǎo)管定位和目標區(qū)域之間的已知關(guān)系，由此指示目標的定位)的有源基準。無源基準例如可以包括含有金、鉬、銥和/或鉭或類似物的小型金屬結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管還可以包括用于測量在治療期間接收到的劑量、血壓、和其他生物計量信號的傳感器。查看包括在一個或多個無菌包裝170內(nèi)的某些示例性部件，所述套件可以包括碘或其他皮膚洗液192、1%利多卡因的小瓶或類似物。這些材料科用于在皮膚穿刺部位創(chuàng)建麻醉的皮痕。插管器鞘194可以包括至少一側(cè)或者可能兩側(cè)的端口，從而允許血液抽回、多種共存藥物的注入、或者其他靜脈內(nèi)維護溶液傳輸。示例性的插管器鞘194具有兩個端口或管道，用以允許同時定位兩個導(dǎo)管。橡膠隔膜可以在每個端口的入口處找到，其中具有化合物(包括銀)灌注的3mm棉管口的示例性插管器可以沿著插管器的鞘被推入皮膚穿刺部位，以用于細菌抑制。針196在結(jié)合導(dǎo)絲190和鞘194使用時允許導(dǎo)管174的靜脈插管和安全定位。一組EKG電極198允許跟蹤心率，同時一組LED或金基準可被安裝至胸壁用以監(jiān)測呼吸。導(dǎo)體可以沿著導(dǎo)管主體176延伸，從而耦連螺旋形固定線或其他導(dǎo)電遠端結(jié)構(gòu)，以接合心組織和近端集線器186的近端連接器。這可允許在導(dǎo)管遠端處的固定線或其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被用作監(jiān)測心搏的心臟信號電極(單獨地，或是除了其他EKG電極之外的)。套件包裝170還可以包括患者褥墊，理想地被配置為限制患者定位改變的褥墊，諸如真空包褥墊，其中所述真空包可選地具有真空端口和/或包含分立小球，從而在患者一旦被舒適定位在患者支持物上之時重新配置并固定所述包的形狀。在基于導(dǎo)管的基準系統(tǒng)的使用或部署期間，針196(諸如，20標準規(guī)格的定位器針)可被用于標識頸內(nèi)靜脈、鎖骨下靜脈或臂脈。同樣被包括在套件和包裝170內(nèi)的14標準規(guī)格的針(未示出)于是被插入，并且導(dǎo)線190布置通過該插入的針，其中所述針隨后被抽回。皮膚在導(dǎo)線插入部位可被切口約2mm的切口，并且擴張器被使用(可選地位于插入鞘194的遠端)以擴張所述組織蹤跡。導(dǎo)管174的遠端180于是可經(jīng)針插入，其中可以使用X射線或熒光引導(dǎo)檢測導(dǎo)管遠端的定位。通過經(jīng)導(dǎo)管主體176向近端抽回鞘182可以暴露導(dǎo)管174的遠端180附近的固定結(jié)構(gòu)，并且所述遠端固定至所述心臟的目標組織。導(dǎo)管 174的近端集線器186于是可被縫合或以其他方式固定至患者皮膚。使用熒光或超聲引導(dǎo)，替換的固定方法可以包括在導(dǎo)管184的遠端180處將聚乙烯椎體從小外形配置部署至大外形配置，如上參考圖8F所述。所述椎體可以通過在導(dǎo)管近端部分的一側(cè)上滑動開關(guān)而被部署。真空可被施加至所述椎體的開口端，可選地使用10或 20cc的注射器或類似物。管閂可被關(guān)閉以保持真空，隨后移除注射器。優(yōu)選地，所述椎體應(yīng)該經(jīng)由抽吸固定至心內(nèi)膜表面。可選地，檢測、起搏、或消融電極可以通過導(dǎo)管集線器186的端口或通過插管器鞘 194被布置。如果使用有源基準或代替物，則可確認導(dǎo)航系統(tǒng)和機械臂控制系統(tǒng)之間的通 雖然為了清楚理解已經(jīng)通過示例在某些細節(jié)中描述了示例性實施例，但是各種改變、修改和適應(yīng)對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于治療具有心臟的患者身體的放射外科方法，所述心臟具有非腫瘤疾病，所述方法包括獲取來自所述心臟的三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)；使用所述三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)來制定對心臟目標區(qū)域的離子化輻射治療的計劃，由此減輕所述疾?。辉谥贫ㄋ鲋委煹挠媱澲?，將定位代替物植入所述身體內(nèi)； 通過參考植入的代替物將來自身體外部的經(jīng)計劃的輻射引向心臟目標區(qū)域來對所述目標區(qū)域進行重新建模。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述代替物的植入，所述目標區(qū)域的治療，以及所述代替物從身體的移出， 是在一個治療日內(nèi)執(zhí)行的，并且其中 所述心臟的計劃制定圖像數(shù)據(jù)的獲取，以及所述治療的計劃制定， 是在所述治療日之前執(zhí)行的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述治療的計劃制定還包括基于經(jīng)計劃的輻射確定心臟的估計損傷，并且查看所述估計損傷的圖形表示。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述代替物的植入包括通過血管推入至少一個伸長的柔性主體并且將所述代替物耦連至所述組織，以使得所述代替物表現(xiàn)出心搏引發(fā)的組織運動。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述代替物包括一組不共線的分立基準標記物，由此能夠從所述基準標記物的圖像確定所述代替物和所述目標區(qū)域之間的三維偏移量定向。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述代替物的植入包括將伸長主體的螺旋形結(jié)構(gòu)旋入所述組織。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述代替物的植入包括在由所述組織定界的管腔或空腔內(nèi)膨脹主體。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述代替物的植入包括將有源三維定位指示器固定至所述組織。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中來自所述定位指示器的定位指示信號被用于將所述植入的代替物的位置與所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)相套準。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述定位指示信號指示所述代替物和身體外的定位發(fā)射器之間的偏移量，并且所述方法進一步包括是用包含了所述心臟和所述定位發(fā)射器的圖像數(shù)據(jù)來校準所述定位指示信號。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中用于校準所述定位指示信號的圖像數(shù)據(jù)包括計劃制定后的校準圖像數(shù)據(jù)，并且所述方法還包括在導(dǎo)管尖端接合心臟組織的同時生成校準定位感測信號，其中在校準圖像數(shù)據(jù)的獲取和定位感測信號的生成期間維持發(fā)射器和身體之間的位置關(guān)系。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述定位指示器包括與超聲或電磁定位指示系統(tǒng)一起使用的傳感器或信號發(fā)生器。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述目標區(qū)域通過使用來自間歇跟蹤驗證圖像之間的定位指示器的定位指示信號來引導(dǎo)經(jīng)計劃的輻射而得以治療。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過獲取所述代替物的植入和所述目標區(qū)域的治療之間的套準數(shù)據(jù)來將計劃制定圖像數(shù)據(jù)與植入的代替物相套準，所述套準數(shù)據(jù)包含心臟和植入的代替物。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述套準數(shù)據(jù)包括使用第一成像模態(tài)獲取的三維圖像數(shù)據(jù)，其中所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)也使用同樣的成像模態(tài)獲取。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述套準數(shù)據(jù)包括使用第一成像模態(tài)獲取的三維圖像數(shù)據(jù)，其中所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)使用不同于所述第一成像模態(tài)的第二成像模態(tài)獲取。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述套準數(shù)據(jù)包括三維圖像數(shù)據(jù)，并且所述方法還包括分段計劃制定圖像數(shù)據(jù)中的心臟表面，分段套準圖像數(shù)據(jù)中的心臟表面，使用上述表面分段將所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)與植入的代替物相套準。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在將對比劑布置在由血液/組織交界表面定界的腔室或血管中的同時分別獲取所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)和所述套準數(shù)據(jù)，并且其中參考所述交界面血液/組織交界表面套準所述代替物。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述套準數(shù)據(jù)包括來自所述代替物的有源定位指示器的超聲或電磁定位信號。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述代替物包括植入的多個分立可成像標記物， 使得所述標記物足夠不共線以定義三維偏移量定向。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在獲取計劃制定圖像數(shù)據(jù)之后并且在治療所述心臟的目標區(qū)域之前，所述目標區(qū)域的位置相對于相鄰的身體的高對比劑組織結(jié)構(gòu)顯著移動。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過在一個或多個相關(guān)聯(lián)的心臟組織定義的位置處植入代替物的一個或多個可成像基準標記物，并且通過在計劃制定圖像數(shù)據(jù)內(nèi)識別所述一個或多個心臟組織定義的位置，將植入的代替物的位置與所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)相套準。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過獲取所述代替物的對齊圖像數(shù)據(jù)將輻射治療源與植入的基準相對齊，其中目標區(qū)域的組織在對齊圖像數(shù)據(jù)中不是足夠可辨別用于對齊。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在獲取計劃制定圖像數(shù)據(jù)的同時監(jiān)測來自身體的心搏周期，以及獲取分布在整個心搏周期上的時間系列的三維圖像數(shù)據(jù)集，由此指示隨著心搏周期的心臟組織運動；其中，所述治療的計劃制定包括標識輻射敏感的附隨組織，以及確定適于在目標區(qū)域內(nèi)提供期望的輻射劑量而不會過度輻照所述附隨組織的一系列輻射束；以及其中，對目標區(qū)域的重新建模通過如下執(zhí)行監(jiān)測身體的心搏周期，以及響應(yīng)于在將輻射引導(dǎo)至所述目標區(qū)域的同時監(jiān)測的心搏周期，使用時間系列的數(shù)據(jù)集來跟蹤所述組織運動的至少一部分。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中所述代替物的植入包括通過血管推進至少一個伸長的柔性主體，以及將所述代替物耦連至心臟，以使得所述代替物隨著心搏周期一起運動， 并且所述方法還包括使用時間系列的圖像數(shù)據(jù)集確定所述代替物和所述目標區(qū)域之間的時間平均偏移量，其中對所述目標區(qū)域的跟蹤通過如下執(zhí)行確定所述代替物的定位；監(jiān)測身體的心搏周期；以及使用監(jiān)測的心搏周期、確定的代替物定位以及所述時間平均偏移量將輻射束引導(dǎo)到目標區(qū)域。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中通過從所述時間系列的圖像數(shù)據(jù)集識別出一系列三維偏移量來確定用于所述心搏周期的時間平均偏移量，并且其中在整個心搏周期施加所述時間平均偏移量，從而在所述心搏周期期間所述代替物和所述目標區(qū)域之間的組織變形不被跟蹤。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述時間平均偏移量通過從所述時間系列的數(shù)據(jù)集中選擇圖像數(shù)據(jù)集而被進一步地確定，所選的數(shù)據(jù)集對應(yīng)于測得的系列偏移量的計算平均，因此所選的偏移量不是要必須對應(yīng)于所述心搏周期的靜止時相。
28.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述偏移量包括標識的系列數(shù)據(jù)集的計算的時間平均。
29.一種用于治療具有心臟的患者身體的放射外科系統(tǒng)，所述心臟具有非腫瘤疾病，所述系統(tǒng)包括圖像捕捉設(shè)備，用于獲取來自心臟的三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)；與體內(nèi)的心臟組織可耦連的可植入定位代替物；輻射源，用于從體外發(fā)射多個離子輻射束；以及處理器系統(tǒng)，包括具有輸入以識別心臟的目標區(qū)域的計劃制定模塊，所述計劃制定模塊響應(yīng)于所述目標區(qū)域和所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)生成輻射束計劃，所述處理器系統(tǒng)耦連至輻射源，從而參考植入的代替物將輻射束引向目標區(qū)域，由此輻射束通過重新建模心臟的目標區(qū)域來減輕所述疾病。
30.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，還包括被配置為輸出心臟的計劃制定圖像的計劃制定模塊的顯示器，其中所述計劃制定模塊的輸入標明所述心臟圖像的三維位置，所述心臟圖像包括三維心臟圖像。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述計劃制定模塊基于經(jīng)計劃的輻射束將心臟的估計損傷圖形疊加至所述心臟圖像上。
32.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其中所述代替物由伸長的柔性主體支持，所述主體具有在使用期間可布置在體外的近端、支持所述代替物并可通過血管插入的遠端、以及用于將所述代替物可釋放地耦連至組織以使得所述代替物表現(xiàn)出所述組織的心動引起的運動的組織固定表面。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述代替物包括一組具有不共線配置的分立基準標記物，由此能夠從所述心臟圖像中的基準標記物確定所述代替物和所述目標區(qū)域之間的三維偏移量定向。
34.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述固定表面包括被定位用于旋入所述組織內(nèi)的固定表面。
35.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述固定表面被布置在可膨脹主體上，所述可膨脹主體具有用于插入由組織定界的管腔或空腔內(nèi)的第一配置以及用于固定接合所述組織的第二膨脹配置。
36.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述代替物包括有源三維定位指示器。
37.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述處理器響應(yīng)于來自所述定位指示器的定位指示信號，將植入的代替物的位置與所述計劃制定圖像相套準。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述定位指示信號指示所述代替物和體外的位置傳感器或發(fā)射器之間的偏移量，其中所述處理器被配置為響應(yīng)于計劃制定圖像數(shù)據(jù)來校準所述定位指示信號，所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)包含所述傳感器或發(fā)射器。
39.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述定位指示器包括在耦連至所述處理器系統(tǒng)的超聲或電磁定位指示系統(tǒng)中包含的傳感器或信號發(fā)生器，其中所述處理器系統(tǒng)響應(yīng)于所述定位指示信號將所述輻射束引向所述目標區(qū)域。
40.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，還包括跟蹤驗證圖像獲取系統(tǒng)，所述跟蹤驗證圖像獲取系統(tǒng)耦連至所述處理器系統(tǒng)以使得所述處理器系統(tǒng)使用來自所述驗證圖像系統(tǒng)的間歇驗證圖像來引導(dǎo)經(jīng)計劃的輻射，并且使用所述間歇驗證圖像驗證和精煉對所述計劃的輻射的引導(dǎo)。
41.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其中所述處理系統(tǒng)被配置為響應(yīng)于在植入所述代替物之后獲取的套準數(shù)據(jù)將所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)與植入的代替物相套準，所述套準數(shù)據(jù)包含所述心臟和所述植入的代替物。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中所述套準數(shù)據(jù)包括使用相同的成像模態(tài)獲取的三維圖像數(shù)據(jù)、套準圖像數(shù)據(jù)、和計劃制定圖像數(shù)據(jù)。
43.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，還包括套準圖像獲取系統(tǒng)，其中所述套準數(shù)據(jù)包括使用第一成像模態(tài)獲取的三維圖像數(shù)據(jù)，其中所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)使用不同于所述第一成像模態(tài)的第二成像模態(tài)獲取。
44.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中所述套準數(shù)據(jù)包括三維圖像數(shù)據(jù)，并且其中所述處理器被配置為分段計劃制定圖像數(shù)據(jù)中的心臟表面，分段套準圖像數(shù)據(jù)中的心臟表面， 以及使用上述表面分段將所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)與植入的代替物相套準。
45.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，還包括成像對比劑，在將所述對比劑布置在由血液/組織交界表面定界的腔室或血管中的同時分別獲取所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)和所述套準數(shù)據(jù)， 其中所述處理器被配置為參考所述血液/組織交界表面套準所述代替物。
46.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中所述套準數(shù)據(jù)包括來自所述代替物的有源定位指示器的超聲或電磁定位信號。
47.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，還包括套準圖像獲取系統(tǒng)，其中所述代替物包括由伸長的柔性血管內(nèi)主體支持的多個分立的可成像標記物，使得所述標記物足夠不共線以定義所述套準數(shù)據(jù)內(nèi)的三維偏移量定向。
48.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，還包括耦連至所述處理器的對齊圖像獲取設(shè)備，由此促進所述輻射治療源與植入的基準的對齊。
49.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，還包括耦合至所述計劃制定圖像捕捉設(shè)備和所述處理器的計劃制定圖像心搏周期傳感器，所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)包括分布在整個心搏周期上的時間系列的三維圖像數(shù)據(jù)集， 由此指示隨著心搏周期的心臟組織運動；其中所述處理器包括計劃制定模塊，所述計劃制定模塊被配置為通過標識輻射敏感的附隨組織，并且通過確定適于在目標區(qū)域內(nèi)提供期望的輻射劑量而不會過度輻照附隨組織的一系列輻射束來制定所述治療的計劃；以及還包括耦連至所述處理器的治療心搏周期傳感器，以及用于改變所述身體和所述輻射源之間的對齊的機械臂，其中所述治療心搏周期傳感器用于在對目標區(qū)域進行重新建模的同時監(jiān)測身體的心搏周期；其中所述處理器被配置為通過響應(yīng)于在將所述輻射引導(dǎo)至所述目標區(qū)域的同時監(jiān)測的心搏周期而用所述機械臂跟蹤所述組織運動的至少一部分，將所述輻射劑量引導(dǎo)至所述目標區(qū)域。
50.如權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其中所述代替物的植入是由通過血管可插入的至少一個伸長的柔性主體支持的，從而使所述代替物耦連至心臟，以使得所述代替物隨著心搏周期運動，所述處理器被配置為使用時間系列的圖像數(shù)據(jù)集確定所述代替物和所述目標區(qū)域之間的時間平均偏移量，并且通過確定所述代替物的定位以及使用所述心搏周期、確定的代替物定位以及所述時間平均偏移量將輻射束引導(dǎo)到目標區(qū)域來對所述目標區(qū)域進行跟S示ο
51.如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過從所述時間系列的圖像數(shù)據(jù)集識別一系列三維偏移量來確定用于所述心搏周期的時間平均偏移量，并且其中在整個心搏周期施加所述時間平均偏移量，從而在所述心搏周期期間所述代替物和所述目標區(qū)域之間的組織變形不被跟蹤。
52.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過從所述時間系列的數(shù)據(jù)集中選擇圖像數(shù)據(jù)集來確定所述時間平均偏移量，所選的數(shù)據(jù)集對應(yīng)于測得的系列偏移量的計算平均，因此所選的偏移量不是要必須對應(yīng)于所述心搏周期的靜止時相。
53.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述時間平均偏移量包括標識的系列數(shù)據(jù)集的計算的時間平均。
54.一種用于與治療具有心臟的患者身體的放射外科系統(tǒng)一起使用的治療套件，所述心臟患有非腫瘤疾病，所述放射外科系統(tǒng)具有用于逐計劃地從患者身體外部發(fā)射多個離子輻射束以由此減輕所述疾病的輻射源，所述放射外科系統(tǒng)具有用于將輻射束與心臟目標區(qū)域的運動相同步的多個跟蹤輸入，所述套件包括可耦合至所述患者由此將患者的心臟周期信號發(fā)送至所述放射外科系統(tǒng)的第一跟蹤輸入的電極；伸長的柔性主體，具有近端以及可通過患者血管插入的遠端；以及定位代替物，其由柔性主體的遠端支持，由此可插入以與心臟操作性接合，使得所述代替物隨著心臟一起移動，由此適于生成所述放射外科系統(tǒng)的第二跟蹤輸入。
55.如權(quán)利要求M所述的治療套件，還包括含有所述電極、柔性主體和代替物的包裝。
56.如權(quán)利要求55所述的治療套件，所述放射外科系統(tǒng)的第二輸入包括遠程成像系統(tǒng)，并且其中所述代替物包括一組無源的高對比度基準標記物，這組標記物在被部署用以定義所述代替物和所述目標區(qū)域之間的三維偏移量時具有充分不共線的配置。
57.如權(quán)利要求56所述的治療套件，該組基準具有線性插入配置。
58.如權(quán)利要求55所述的治療套件，其中所述代替物包括被包括在超聲或電磁系統(tǒng)內(nèi)的有源超聲或電磁部件，所述第二輸入包括基于超聲或電磁信號的定位輸入。
59.如權(quán)利要求55所述的治療套件，還包括用于將伸長主體的遠端固定至所述心臟組織的固定表面，所述固定表面由徑向可膨脹主體、真空密封主體、或螺旋形固定螺絲來定義。
60.如權(quán)利要求55所述的治療套件，還包括可固定至身體的暴露表面的身體表面標記物，從而允許對身體的呼吸運動的成像。
61.如權(quán)利要求55所述的治療套件，其中所述電極包括一組心電圖電極。
62.如權(quán)利要求55所述的治療套件，還包括適于將超聲成像換能器固定至患者皮膚的粘性貼片。
63.如權(quán)利要求55所述的治療套件，還包括插管器鞘，其具有在輻射束期間可固定至患者皮膚的近端，以及可插入在患者和管腔之間的遠端、以及密封地容納所述伸長主體的管腔。
64.如權(quán)利要求55所述的治療套件，還包括心導(dǎo)絲、通過伸長主體的管腔可遞送到所述心臟的管腔或腔室的成像對比劑、麻醉皮膚洗液、定位針、或?qū)Ыz。
65.一種用于治療具有心臟的患者身體的放射外科系統(tǒng)，所述心臟具有非腫瘤疾病，所述系統(tǒng)包括從血管內(nèi)可找回地固定至體內(nèi)心臟組織的可植入定位代替物；圖像捕捉設(shè)備，用于獲取來自心臟的三維計劃制定圖像數(shù)據(jù)；輻射源，用于從體外發(fā)射多個離子輻射束；跟蹤系統(tǒng)，用于響應(yīng)于代替物的定位生成定位數(shù)據(jù)；以及處理器系統(tǒng)，包括具有輸入以標識心臟的目標區(qū)域的計劃制定模塊，所述計劃制定模塊響應(yīng)于所述目標區(qū)域和所述計劃制定圖像數(shù)據(jù)生成輻射束計劃，所述處理器系統(tǒng)將跟蹤系統(tǒng)耦連至輻射源，從而參考植入的代替物將輻射束引向目標區(qū)域，由此輻射束通過重新建模心臟的目標區(qū)域來減輕所述疾病。
全文摘要
對心臟組織的放射外科治療使用通過心導(dǎo)管插入術(shù)放置在心臟內(nèi)或附近的植入基準來減輕心律失常并且治療其他腫瘤和非腫瘤疾病。所述基準可以在已經(jīng)獲取了目標組織的診斷和計劃制定圖像之后植入。基準植入可以在排定的放射外科治療日進行。順應(yīng)計劃制定后的基準植入的技術(shù)可以包括將植入的基準位置與治療計劃向套準，并且有源基準可以在增強跟蹤精度的同時限制附隨的成像輻射暴露。
文檔編號A61B5/055GK102510735SQ201080039876
公開日2012年6月20日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者D·烏克爾, E·加德納爾, O·布蘭克, P·馬古雷, T·蘇馬納維拉, 蔡濤 申請人:計算機心臟股份有限公司