輻射處置遞送期間的實時腫瘤灌注成像的制作方法
【專利摘要】一種用于灌注成像的系統(tǒng)和方法包括成像設備(122)，所述成像設備(122)被配置為從靶區(qū)域收集灌注信息。處理模塊(110)被配置為基于所述灌注信息來確定所述靶區(qū)域的灌注水平。規(guī)劃模塊(114)被配置為通過將所述灌注水平與針對所述靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對所述靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是基于所述靶區(qū)域中的所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的。
【專利說明】輻射處置遞送期間的實時腫瘤灌注成像

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及醫(yī)療儀器，并且更具體地涉及輻射治療遞送期間的腫瘤灌注成像。

【背景技術(shù)】
[0002]輻射治療(RT)通常用于癌癥的處置。常規(guī)地，RT處置規(guī)劃是靜態(tài)的，這是因為它們被在各個部分之間沒有任何修改的情況下被創(chuàng)建并且被遞送。與化學治療相結(jié)合使用的RT增強了對癌癥的處置，這是因為腫瘤對化學治療藥劑的攝取增加了 RT的效果。腫瘤對化學治療藥劑的攝取由腫瘤中藥劑的濃度水平確定，所述腫瘤中藥劑的濃度水平進而取決于腫瘤灌注水平。因此，測量RT遞送期間腫瘤灌注的變化的能力在確定針對剩余部分的RT處置規(guī)劃的適配中以及在確定針對施用化學治療的適當?shù)乃幬镞f送模式中可以產(chǎn)生有價值的反饋。然而，目前不存在用于在RT遞送期間實時無創(chuàng)地量化腫瘤響應的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的原理，一種成像系統(tǒng)包括成像設備，所述成像設備被配置為從靶區(qū)域收集灌注信息。處理模塊被配置為基于所述灌注信息來確定所述靶區(qū)域的灌注水平。規(guī)劃模塊被配置為通過將所述灌注水平與針對所屬靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對所述靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是基于所述靶區(qū)域中的所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的。
[0004]一種灌注成像系統(tǒng)包括成像設備，所述成像設備被配置為從靶區(qū)域收集灌注信息。處理模塊被配置為基于所述灌注信息來確定所述靶區(qū)域的灌注水平。規(guī)劃模塊被配置為通過將所述灌注水平與針對所述靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對所述靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是通過將腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平中的至少一個用作優(yōu)化參數(shù)基于所述靶區(qū)域中的所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的。所述處置活動包括輻射治療和化學治療中的至少一個。
[0005]一種用于灌注成像的方法包括從靶區(qū)域收集灌注信息?；谒龉嘧⑿畔泶_定所述靶區(qū)域的灌注水平。通過將所述灌注水平與針對所述靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是基于所述靶區(qū)域中的所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的。
[0006]結(jié)合附圖閱讀對本公開的說明性實施例的以下詳細說明，本公開的這些和其他目的、特征和優(yōu)勢將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本公開將參考以下附圖來詳細介紹對優(yōu)選實施例的以下說明，其中:
[0008]圖1是示出了根據(jù)一個說明性實施例的灌注成像系統(tǒng)的方框圖/流程圖；
[0009]圖2示出了根據(jù)一個說明性實施例的適于監(jiān)測腫瘤的灌注水平的灌注成像系統(tǒng)；
[0010]圖3示出了具有根據(jù)一個說明性實施例的適于對乳房腫瘤進行成像的灌注成像系統(tǒng)的對象的截面圖；
[0011]圖4是示出了根據(jù)一個說明性實施例的用于灌注成像的方法的方框圖/流程圖；并且
[0012]圖5是示出了根據(jù)一個說明性實施例的采用灌注水平來調(diào)整治療的示范性使用案例的方框圖/流程圖。

【具體實施方式】
[0013]根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了用于灌注成像的系統(tǒng)和方法。電離輻射和化學治療的結(jié)果是被輻照的組織區(qū)域中的血紅蛋白和水含量水平的變化，以及隨著血管舒張增加的局部灌注模式的變化。灌注成像技術(shù)測量血紅蛋白的組織濃度、水、氧飽和度和流量，以獲得輻射治療遞送期間的腫瘤灌注水平作為輻射治療效果的量度?？梢栽谳椛渲委煾鞑糠种g實時地或間歇地獲得灌注水平。
[0014]優(yōu)選地，灌注成像設備的探頭被定位為使得它不干擾有效輻射治療束。在一個實施例中，探頭被耦合到機器人手臂以定位探頭。可以基于以下中的一項或多項來定位探頭:當前有效RT束、光學信號的信噪比、從RT規(guī)劃系統(tǒng)和/或記錄和驗證系統(tǒng)獲得的直線加速器位置的已知的時間模式、以及每個有效束的出口路徑。備選地，可以基于用于在程序期間監(jiān)測最大視場的最優(yōu)靜態(tài)位置的RT規(guī)劃系統(tǒng)的輸出來定位探頭。
[0015]在特別有用的實施例中，將靶區(qū)域的灌注水平與處置活動相關(guān)，以提供針對靶區(qū)域的處置規(guī)劃。優(yōu)選地，可以基于靶區(qū)域中的灌注水平的特性來調(diào)節(jié)處置活動。處置活動可以包括輻射治療。例如，腫瘤灌注水平和正常(即健康的)組織灌注水平可以被用作輻射治療規(guī)劃中的優(yōu)化參數(shù)。處置活動還可以包括與輻射治療一起施用的化學治療。
[0016]有利地，本發(fā)明的原理以安全和無創(chuàng)的方式確定腫瘤的灌注水平。通過測量輻射治療遞送期間腫瘤灌注的變化，可以收集關(guān)于不同腫瘤類型及癌癥階段對輻射治療的響應的重要信息。該數(shù)據(jù)可以被用來針對腫瘤的具體類型和位置來定制輻射治療處置規(guī)劃或化學治療處置規(guī)劃。
[0017]應當理解，將關(guān)于醫(yī)療成像儀器來描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明的教導寬泛得多并且適用于任何成像儀器。在一些實施例中，本發(fā)明的原理被用在分析或處置復雜的生物或機械系統(tǒng)中。附圖中描繪的元件可以被以硬件和軟件的各種組合來實現(xiàn)，并且可以提供可以被組合在單個元件或多個元件中的功能。
[0018]可以通過使用專用硬件以及能夠與合適的軟件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行軟件的硬件來提供附圖中示出的各個元件的功能。當由處理器來提供功能時，可以由單個專用處理器、由單個共享處理器或由其中一些可以被共享的多個獨立處理器來提供功能。而且，對術(shù)語“處理器”或“控制器”的明確的使用不應被解釋為排他地指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以暗含地包括但不限于，數(shù)字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存儲器(“RAM”)、非易失性存儲裝置等。
[0019]而且，本文中記載原理、方面和本發(fā)明的實施例及其具體范例的所有陳述旨在包括其結(jié)構(gòu)等價方案和功能等價方案兩者。此外，旨在使這樣的等價方案包括目前已知的等價方案以及將來發(fā)展出的等價方案(即發(fā)展出的執(zhí)行相同的功能的任何元件，而不論其結(jié)構(gòu)如何)兩者。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當意識到本文提出的方框圖表示說明性系統(tǒng)部件的概念性視圖和/或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的原理的電路圖。相似地，應當意識到任何流程圖表、流程圖等表示各個過程，這些過程可以基本在計算機可讀存儲媒體中表示并且因此由這樣的計算機或處理器執(zhí)行，不論是否明確示出了計算機或處理器。
[0020]另外，本發(fā)明的實施例可以采取可以從計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式，所述計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)提供由計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或結(jié)合計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用的程序代碼。出于這種說明的目的，計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)可以是可以包括、存儲、傳送、傳播或輸送由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備使用或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備使用的程序的任何裝置。所述介質(zhì)可以是電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統(tǒng)(或裝置或設備)或者傳播介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的范例包括半導體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移動計算機磁盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁盤和光盤。光盤的當前的范例包括光盤-只讀存儲器(CD-ROM)、讀/寫光盤(CD-R/W)、藍光盤?和DVD。
[0021]現(xiàn)在參考附圖，在附圖中相似的附圖標記表示相同或相似元件，并且首先參考圖1，根據(jù)一個實施例說明性地示出了用于灌注成像的系統(tǒng)100。電離輻射和化學治療改變被輻照的組織區(qū)域中的血紅蛋白和水含量的水平，并且改變隨著血管舒張增加的局部灌注模式。隨著灌注水平增加組織區(qū)域?qū)椛涓舾?。因此，系統(tǒng)100可以監(jiān)測腫瘤灌注水平以收集關(guān)于不同腫瘤類型和癌癥階段對輻射治療(RT)的定量響應的重要信息。
[0022]盡管本發(fā)明的原理優(yōu)選地應用于RT遞送期間對腫瘤灌注的實時監(jiān)測，但是應當注意到，本發(fā)明的原理的教導不限于對腫瘤灌注的監(jiān)測或?qū)Π┌Y的處置，而是廣泛得多并且可以在各種領(lǐng)域中被用于若干不同的應用。例如，在一個實施例中，本發(fā)明的原理可以被應用在管道中，用來探測待修復的管中的灌注。在本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)還預期其他應用。
[0023]系統(tǒng)100可以包括工作站或控制臺102，從工作站或控制臺102監(jiān)督和/或管理程序(例如RT和化學治療)。工作站102優(yōu)選地包括一個或多個處理器120和用于存儲程序和應用的存儲器104。存儲器104還可以存儲數(shù)據(jù)106，例如從一個或多個成像設備122和探頭124導出的灌注圖像。應當理解，系統(tǒng)100的功能和部件可以被集成到一個或多個工作站或系統(tǒng)中。
[0024]工作站102可以包括用于查看數(shù)據(jù)106的一個或多個顯示器116。顯示器116還可以允許用戶與工作站102以及它的部件和功能進行交互。這是通過用戶接口 118來進一步促進的，用戶接口 118可以包括鍵盤、鼠標、操縱桿、或者任何其他外圍設備或控制器以允許與工作站112的用戶交互。
[0025]探頭124和成像設備122可以包括對灌注模式的變化敏感的任何設備。應當注意至IJ，如本文中使用的術(shù)語灌注包括血流量、氧飽和度、組織的散射屬性、組織中的外源性造影劑攝取以及類似的生理量度。成像設備122的探頭124可以從靶區(qū)域收集灌注信息。優(yōu)選地，靶區(qū)域包括腫瘤和健康組織。在其他實施例中，例如，在不能在靶區(qū)域內(nèi)對腫瘤和健康組織兩者進行評估的情況下，可以評估兩個單獨的靶區(qū)域，其中，第一靶區(qū)域評估腫瘤而第二靶區(qū)域評估健康組織。在特別有用的實施例中，成像設備122可以被配置為執(zhí)行例如以下中的一項或多項:漫射光學光譜法(DOS)、漫射光學成像(DOI)、漫射相關(guān)光譜法(DCS)、光聲計算機斷層攝影(PAT)、光聲顯微鏡(PAM)、激光多普勒灌注成像(LDPI)、偏振敏感光學相干斷層攝影(PSOCT)、高頻超聲(US)等。應當注意到，成像設備122的以上識別的功能是說明性的，而不旨在是限制。還預期成像設備122的其他功能和配置。在一個實施例中，一個或多個探頭124通過布線126被耦合到成像設備122，以評估對象(例如，患者)132。根據(jù)需要，布線126可以包括電氣連接、光纖連接、儀表等。在其他實施例中，探頭124可以經(jīng)由無線鏈接(例如，射頻通信、W1-Fi?、藍牙"等)被耦合到成像設備122。
[0026]在一個實施例中，成像設備122被配置為執(zhí)行DOS。DOS是采用近紅外(NIR)光譜范圍中的光來定量地測量吸收和散射的光學技術(shù)。由處理模塊110使用吸收光譜來計算氧化的血紅蛋白和脫氧的血紅蛋白、水以及脂質(zhì)體積(bulk lipids)的組織濃度。有利地,DOS不需要外源性造影劑，并且提供快速的定量和功能信息(例如，每10秒更新成像)。DOS采用大光譜帶寬，但具有低空間采樣率。
[0027]在另一個實施例中，成像設備122被配置為執(zhí)行DOI。DOI是提供大空間采樣率但具有低光譜帶寬的補充工具。因此，DOI可以被調(diào)諧以提供特定發(fā)色團(例如，血紅蛋白、水等)的吸收特性。被配置為執(zhí)行DOI的成像設備120的探頭122可以包括用于照明和探測的光纖。為了照明，光纖可以被連接到例如激光二極管源或發(fā)光二極管(LED)。為了探測，光纖可以被連接到例如加強的電荷耦合設備(CCD)照相機探測器或光電探測器。可以使用不同的光纖來同時進行照射和探測。例如，探頭122可以采用連續(xù)波(CW)光學測量結(jié)果來生成腫瘤灌注水平的實時2D圖像。還預期灌注水平的其他量度，例如頻域(FD)測量結(jié)果和時域(TD)測量結(jié)果。被配置為執(zhí)行DOI的成像設備120可以通過調(diào)節(jié)源-探測器配置而被調(diào)諧，以在組織中的可變深度范圍內(nèi)成像。
[0028]繼續(xù)參考圖1并暫時參考圖2，根據(jù)一個實施例說明性地描繪了用來監(jiān)測腫瘤200的灌注水平的灌注成像系統(tǒng)。成像設備122的探針124 (圖1)測量成像平面204內(nèi)的正常組織202的灌注水平和部分腫瘤體積206的灌注水平。在部分腫瘤體積210對RT做出與腫瘤208的其余部分不同的響應時，測得的灌注水平可以是特別有用的。
[0029]返回參考圖1，在一個實施例中，系統(tǒng)100包括具有被耦合到探頭124的機器人臂130的機器人128。優(yōu)選地，機器人臂130包括多個自由度以定位探頭124，以便于不干擾有效(例如，RT輻射)束。繼續(xù)參考圖1并暫時參考圖3，根據(jù)一個實施例說明性地描繪了具有用來在RT遞送300期間對乳房上的腫瘤的灌注水平進行成像的灌注成像系統(tǒng)的對象的截面圖。使用機器人128的機器人臂130來定位成像設備122的探頭124，以對腫瘤306的灌注水平進行成像，以便不干擾RT遞送期間的有效輻射束302的路徑。例如，探頭122可以被定位在當前有效輻射束302的出口路徑中，以使得腫瘤一直光學可見。當非有效輻射束304被激活時，探頭124可以被重新定位到交替位置308、310。
[0030]返回參考圖1，計算機實現(xiàn)的程序108被存儲在工作站102的存儲器104中。程序108可以包括若干模塊，每個模塊被配置為執(zhí)行各種功能。應當理解，可以以硬件和軟件的各種組合來實現(xiàn)模塊。
[0031]程序108可以包括處理模塊110，處理模塊110被配置為從成像設備122接收數(shù)據(jù)以基于灌注信息來確定靶區(qū)域的灌注水平。灌注水平可以指示對任何時刻腫瘤中的血紅蛋白和水的量的定量測量結(jié)果，并且可以提供它對于輻射引起的細胞死亡的傾向的指示。另一方面，正常(即非癌)組織比癌組織對輻射更不敏感。因此，在RT遞送期間監(jiān)測周圍正常組織的灌注水平可以提供它的源于由正常組織接收到的附帶輻射的變化的輻射敏感性的演變信息。
[0032]在特別有用的實施例中，處理模塊110使用灌注指數(shù)(PI)來確定灌注水平。PI是從腫瘤或組織反射的NIR信號的脈沖強度的量度。在沿組織表面的各個位置處探測到的光的幅值提供關(guān)于下層組織的吸收和散射的信息。具體地，可以通過使用NIR范圍中的光的多個波長來導出氧化血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的濃度。光學吸收發(fā)色團的濃度可以被用作腫瘤微環(huán)境的量度，允許更好地理解腫瘤灌注、壞死和血管生成。還預期灌注水平的其他量度。例如，外源性造影劑可以被用來從被不良灌注的組織區(qū)分被良好灌注的組織，以識別腫瘤區(qū)域中的細胞死亡，或識別腫瘤本身。
[0033]處理模塊110可以將組織中的空間模式的二維(2D)和/或三維(3D)圖像生成為輸出。在一個實施例中，在成像設備122被配置為執(zhí)行漫射光學成像的情況下，可以基于輻射傳輸方程來重建圖像，以為組織中的光傳播建模。在其他實施例中，可以使用對福射傳輸方程的漫射近似來重建漫射光學成像的圖像。還預期生成灌注圖像的其他方法。在一個實施例中，處理模塊110可以被配置為在RT遞送期間實時測量腫瘤灌注。在另一個實施例中，處理模塊110可以被配置為在RT的一個或多個部分的子集之后間歇性地測量腫瘤灌注。處理模塊110還可以將發(fā)色團濃度提供為腫瘤響應和/或正常組織響應的量度，以作為輸出。輸出可以包括一個或多個顯不器116和用戶接口 118。在一個實施例中，一個顯不器116可以示出實時更新的腫瘤/正常組織響應的值，而另一個顯示器116可以示出對RT遞送的組織響應的累積值。還預期其他配置。
[0034]在一個實施例中，程序108可以包括定位模塊112以使用機器人128的機器人臂130來定位探頭124，以便于不干擾有效輻射束的路徑。定位模塊112可以基于以下中的一項或多項來控制探頭124的位置:有效RT束的位置；光學信號的信噪比；從RT規(guī)劃系統(tǒng)和/或記錄和驗證(R&V)系統(tǒng)獲得的直線加速器位置的已知的時間模式；以及有效RT束的出口路徑。在另一個實施例中，定位模塊112從用于在程序期間監(jiān)測最大視場的RT規(guī)劃系統(tǒng)接收最優(yōu)靜態(tài)位置。還預期其他定位因素。
[0035]程序108可以包括規(guī)劃模塊114。在一個實施例中，規(guī)劃模塊114可以通過將灌注水平與針對靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對靶區(qū)域的處置規(guī)劃。處置活動可以包括輻射治療、化學治療等。還預期其他處置活動。可以基于靶區(qū)域中的灌注水平的特性來調(diào)節(jié)處置活動。例如，規(guī)劃模塊114可以將腫瘤響應合并為RT的劑量優(yōu)化程序中的優(yōu)化參數(shù)。作為另一個范例，規(guī)劃模塊114可以將正常組織響應合并為RT的劑量優(yōu)化程序中的優(yōu)化參數(shù)。在其他實施例中，優(yōu)化參數(shù)可以包括正常組織和/或腫瘤的灌注水平，可以與其他生理量度組合，例如氧飽和度、組織的散射屬性、組織中的外源性造影劑攝取等。規(guī)劃模塊114可以通過利用腫瘤響應和/或正常組織響應作為額外優(yōu)化參數(shù)來創(chuàng)建經(jīng)優(yōu)化的RT規(guī)劃，從而調(diào)整RT遞送的剩余部分。
[0036]腫瘤中的灌注水平理想地應當在RT的前幾個部分期間是高的，意味著腫瘤繼續(xù)對輻射敏感。因為腫瘤中的細胞死亡的百分比朝著RT的較后部分增加，所以在那些區(qū)域中應當存在很少至沒有灌注。另一方面，在正常組織中，更高的灌注水平指示增加的輻射敏感性，增加的輻射敏感性可以指向增加的對在RT規(guī)劃中避免那些區(qū)域的需求。另一個實施例可以包括改變通過對灌注水平的有效測量的部分內(nèi)遞送，并且局部地改變那些地點的劑量。在腫瘤靠近敏感結(jié)構(gòu)(例如，脊髓)被定位的情況下，這些特征可以是特別有用的，其中，在RT程序之后保持生理功能是重要的。在腫瘤的部分對處置做出與腫瘤的其余區(qū)域不同的響應的情況下，這些特征也可以是有用的。
[0037]在另一個實施例中，規(guī)劃模塊114可以將腫瘤灌注水平用于相對于組合治療的智能規(guī)劃策略。例如，當結(jié)合RT采用化學治療時，腫瘤對化學治療藥劑的攝取也使腫瘤對輻射更敏感。在治療期間的所有階段采用測得的腫瘤灌注水平來不斷調(diào)整處置過程的剩余部分可以是重要的。這種調(diào)整可以適于RT和化學治療兩者的處置模式。
[0038]現(xiàn)在參考圖4，根據(jù)一個實施例說明性地描繪了示出用于灌注成像400的方法的流程圖。在方框402中，從靶區(qū)域收集灌注信息。在優(yōu)選實施例中，靶區(qū)域包括腫瘤和健康組織兩者。在其他實施例中，例如，在不能在靶區(qū)域內(nèi)對腫瘤和健康組織兩者進行評估的情況下，可以評估兩個單獨的靶區(qū)域，其中，第一靶區(qū)域評估腫瘤而第二靶區(qū)域評估健康組織。收集灌注信息包括應用任何方法來識別局部灌注模式的變化。應當理解，本文中使用的術(shù)語灌注旨在包括血流量、氧飽和度、組織的散射屬性、組織中的外源性造影劑攝取以及類似的生理量度。在一些有用的實施例中，收集灌注信息包括例如執(zhí)行以下中的一項或多項:漫射光學光譜法、漫射光學成像、漫射相關(guān)光譜法、光聲計算機斷層攝影、光聲顯微鏡、激光多普勒灌注成像、偏振敏感光學相干斷層攝影、高頻超聲等。還預期收集灌注信息的其他方法。
[0039]在方框404中，可以在輻射治療處置期間執(zhí)行收集灌注信息。在方框406中，定位被配置為收集灌注信息的成像設備的探頭，以使得探頭不干擾有效輻射治療束?？梢曰谝韵轮械闹辽僖豁梺矶ㄎ惶筋^:當前有效RT束；光學信號的信噪比；從奶規(guī)劃系統(tǒng)和/或記錄和驗證系統(tǒng)獲得的直線加速器位置的已知的時間模式；以及每個有效束的出口路徑。備選地，可以基于用于在程序期間監(jiān)測最大視場的最優(yōu)靜態(tài)位置的RT規(guī)劃系統(tǒng)的輸出來定位探頭。還預期定位灌注成像設備的探頭的其他方法。在特別有用的實施例中，探頭由機器人臂耦合到機器人以定位探頭。優(yōu)選地，機器人臂包括多個自由度。
[0040]在方框408中，使用灌注信息來確定靶區(qū)域的灌注水平。確定灌注水平可以包括生成組織的靶區(qū)域的空間模式的2D和/或3D圖像。在一個實施例中，也可以在RT的一個或多個部分的子集之后間歇地提供灌注水平。在另一個實施例中，灌注水平還可以被提供為組織對RT遞送的響應的累積值。在又一個實施例中，可以結(jié)合可以通過成像獲得的其他生理量度(例如氧飽和度、組織的散射屬性、組織中的外源性造影劑攝取等)來提供灌注水平。
[0041]在方框410中，通過將灌注水平與針對靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對靶區(qū)域的處置規(guī)劃。處置活動可以包括例如輻射治療、化學治療等。還預期其他處置活動。優(yōu)選地，可以基于靶區(qū)域中的灌注水平的特性來調(diào)節(jié)處置活動。在方框412中，調(diào)節(jié)處置活動包括調(diào)節(jié)輻射治療?？梢允褂媚[瘤灌注水平和/或正常組織灌注水平作為RT規(guī)劃中的額外優(yōu)化參數(shù)來調(diào)整RT的其余處置部分。腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平可以單獨或與彼此組合或與諸如氧飽和度、組織的散射屬性、組織中外源性造影劑攝取等的其他生理量度組合而被用作RT規(guī)劃中的優(yōu)化參數(shù)。比如，在RT的初始部分中，腫瘤中的灌注水平應該是高的，這意味著腫瘤繼續(xù)對輻射敏感。隨著細胞死亡的百分比朝著RT的較后部分增加，在那些區(qū)域中應當存在很少至沒有灌注。在正常組織中，更高的灌注水平指示增加的輻射敏感性，增加的輻射敏感性可以指向增加的對在RT規(guī)劃中避免那些區(qū)域的需求。在另一個實施例中，可以通過對灌注水平的有效測量和局部地改變那些地點的劑量來調(diào)整部分內(nèi)遞送。在腫瘤靠近敏感結(jié)構(gòu)(例如，脊髓)被定位的情況下，調(diào)整RT處置可以是特別有用的，其中，在RT程序之后保持生理功能是重要的。
[0042]在方框414中，調(diào)節(jié)處置活動包括調(diào)節(jié)化學治療處置。例如，化學治療可以與RT一起被應用。腫瘤對化學治療藥劑的攝取使腫瘤對輻射更敏感。在這些狀況下，采用在治療的所有階段測得的腫瘤灌注水平來連續(xù)地調(diào)整治療的剩余部分是重要的。調(diào)整可以適于對RT和/或化學治療的處置規(guī)劃。
[0043]暫時參考圖5，說明性地描繪了采用灌注水平來調(diào)整治療的使用案例的示范性流程圖500。在方框502中，在靶區(qū)域上執(zhí)行輻射治療遞送，所述靶區(qū)域優(yōu)選地包括腫瘤和健康組織。在方框504中，執(zhí)行灌注成像?？梢栽诓糠珠g或部分內(nèi)執(zhí)行灌注成像。灌注成像可以包括例如D0S、D0I等。在方框506中，如果存在腫瘤中的灌注水平的下降，那么在方框508中這可以指示腫瘤細胞死亡的增加。在方框510中，輻射治療處置規(guī)劃可以被調(diào)整為減少腫瘤的那些區(qū)域的劑量。在方框512中，如果存在正常組織中灌注水平的增加，那么在方框514中這可以指示被輻照的正常組織變得對輻射更敏感。在方框516中，輻射治療處置規(guī)劃可以被調(diào)整為減少正常組織或危及器官的劑量。在方框518中，如果存在源于化學治療的灌注水平的增加，那么在方框520中可以基于正常組織或危及器官的期望耐受性來調(diào)整輻射治療處置規(guī)劃(例如，劑量、部分等)。
[0044]在解釋權(quán)利要求時，應當理解:
[0045]a)詞語“包括”不排除給定的權(quán)利要求中列出的那些之外的其他元件或動作的存在；
[0046]b)元件前面的詞語“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件；
[0047]c)權(quán)利要求中的任何附圖標記均不限制它們的范圍；
[0048]d)可以由同一項目或硬件或軟件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)或功能來表示若干“單元”；并且
[0049]e)除非明確地指出，否則不特意要求動作的具體順序。
[0050]已經(jīng)描述了用于輻射治療遞送期間的實時腫瘤灌注成像的優(yōu)選實施例(所述優(yōu)選實施例旨在是說明性的而不是限制性的)，注意到本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于以上教導可以做出修改和變型。因此應當理解，可以在本文中如權(quán)利要求書概括的那樣公開的實施例的范圍內(nèi)，對所公開的公開內(nèi)容的特定實施例中做出變化。因此已經(jīng)描述了專利法所要求的細節(jié)和特性，在權(quán)利要求書中闡述了由專利證書要求并且期望被保護的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種灌注成像系統(tǒng)，包括: 成像設備(122)，其被配置為從靶區(qū)域收集灌注信息； 處理模塊(110)，其被配置為基于所述灌注信息來確定所述靶區(qū)域的灌注水平；以及 規(guī)劃模塊(114)，其被配置為通過將所述灌注水平與針對所述靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對所述靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是基于所述靶區(qū)域中的所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處置活動包括輻射治療。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處置活動是通過將腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平中的至少一個用作優(yōu)化參數(shù)而被調(diào)節(jié)的。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述處置活動是通過結(jié)合一個或多個生理量度使用腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平中的所述至少一個作為優(yōu)化參數(shù)而被調(diào)節(jié)的。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處置活動包括將要與輻射治療一起施用的化學治療。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括定位模塊(112)，所述定位模塊(112)被配置為定位所述成像設備的探頭(124)，以使得它不干擾有效輻射治療輻射束(302)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述定位模塊(112)被配置為基于以下中的至少一項來定位所述探頭:所述有效輻射治療輻射束、所述探頭的響應的信噪比、直線加速器位置的已知的時間模式、以及所述有效輻射治療輻射束的出口路徑。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述定位模塊(112)被配置為根據(jù)從用于監(jiān)測最大視場的輻射治療規(guī)劃系統(tǒng)接收到的位置來定位所述探頭。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括機器人臂(130)，所述機器人臂(130)被耦合到所述成像設備的探頭(124)，以定位所述探頭。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述機器人臂(130)包括兩個或更多個自由度。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述成像設備(122)在輻射治療遞送期間收集灌注信息。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述處理模塊(110)被配置為在一個或多個輻射治療部分的集合之后確定灌注水平。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述處理模塊(110)被配置為確定累積灌注水平。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理模塊(110)被配置為在輻射治療遞送期間實時確定灌注水平。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述成像設備(122)為以下模態(tài)中的至少一個:漫射光學光譜法、漫射光學成像、漫射相關(guān)光譜法、光聲計算機斷層攝影、光聲顯微鏡、激光多普勒灌注成像、偏振敏感光學相干斷層攝影、以及高頻超聲。
16.一種灌注成像系統(tǒng),包括 成像設備(122)，其被配置為從靶區(qū)域收集灌注信息； 處理模塊(110)，其被配置為基于所述灌注信息來確定所述靶區(qū)域的灌注水平； 規(guī)劃模塊(114)，其被配置為通過將所述灌注水平與針對所述靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供針對所述靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是通過將腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平中的至少一個用作優(yōu)化參數(shù)基于所述靶區(qū)域中的所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的，并且其中，所述處置活動包括輻射治療和化學治療中的至少一個。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括定位模塊(112)，所述定位模塊(112)被配置為定位所述成像設備的探頭(124)，以使得它不干擾有效輻射治療輻射束。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括機器人臂(130)，所述機器人臂(130)被耦合到探頭以定位所述探頭，所述機器人臂包括兩個或更多個自由度。
19.一種用于灌注成像的方法，包括: 從靶區(qū)域收集(402)灌注信息； 基于所述灌注信息來確定(408)所述靶區(qū)域的灌注水平；并且通過將所述灌注水平與針對所述靶區(qū)域的處置活動相關(guān)來提供(410)針對所述靶區(qū)域的處置規(guī)劃，其中，所述處置活動是基于所述靶區(qū)域中所述灌注水平的特性而被調(diào)節(jié)的。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述處置活動包括輻射治療。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述處置活動是通過將腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平中的至少一個用作優(yōu)化參數(shù)而被調(diào)節(jié)的。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述處置活動是通過結(jié)合一個或多個生理量度使用腫瘤灌注水平和正常組織灌注水平中的所述至少一個作為優(yōu)化參數(shù)而被調(diào)節(jié)的。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述處置活動包括與輻射治療一起施用的化學治療。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括定位(406)探頭，以使得它不干擾有效輻射治療輻射束。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，定位(406)包括基于以下中的至少一項來定位所述探頭:所述有效輻射治療輻射束、所述探頭的響應的信噪比、直線加速器位置的已知的時間模式、以及所述有效輻射治療輻射束的出口路徑。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，定位(406)包括根據(jù)從用于監(jiān)測最大視場的輻射治療規(guī)劃系統(tǒng)接收到的位置來定位所述探頭。。
27.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括使用機器人臂來定位探頭，其中，所述機器人臂包括兩個或更多個自由度。
28.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，收集(402)包括在輻射治療遞送期間收集灌注信肩、O
29.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，確定(408)包括在一個或多個輻射治療部分的集合之后確定灌注水平。
30.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，確定(408)包括確定累積灌注水平。
31.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，確定(408)包括在輻射治療遞送期間實時確定灌注水平。
32.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，收集(402)灌注信息包括執(zhí)行以下中的至少一個:漫射光學光譜法、漫射光學成像、漫射相關(guān)光譜法、光聲計算機斷層攝影、光聲顯微鏡、激光多普勒灌注成像、偏振敏感光學相干斷層攝影、以及高頻超聲。
【文檔編號】A61B19/00GK104394766SQ201380034663
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】S·巴拉特, C·S·霍爾 申請人:皇家飛利浦有限公司