具有實時磁共振監(jiān)測的放射治療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在MR引導(dǎo)的放療的領(lǐng)域中的方法和設(shè)備，并且更具體地涉及對結(jié)構(gòu)運動的磁共振監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)W02009/156896 Al已知一種具有實時磁共振監(jiān)測的放療系統(tǒng)。所描述的系統(tǒng)允許針對輻射的實時監(jiān)測。
[0003]所描述的系統(tǒng)通過使用圖像比較器，在放療期間將實時監(jiān)測圖像與參考圖像進(jìn)行比較，以識別自放療計劃階段起對象中的任意改變。該信息可以被用于對象的重新定位或者用于更新放療計劃。所更新的放療計劃調(diào)節(jié)隨后施加的輻射脈沖以調(diào)整放療計劃從而適應(yīng)所識別的對象運動。
[0004]US2013035588描述了使用磁共振成像的用于治療規(guī)劃的方法、系統(tǒng)和計算機可讀介質(zhì)。使用MRI針對許多個周期隨時間跟蹤處置區(qū)域的運動或位置。跟蹤被用于與替代物運動或信號進(jìn)行比較，以建立長期替代物與腫瘤對應(yīng)性。目標(biāo)的運動被與(通過對組織(例如皮膚或胸部)的運動或位置的測量結(jié)果確定的，或者使用導(dǎo)航圖像確定的)替代物運動比較。比較被用于確定目標(biāo)在周期中的位置變化是否導(dǎo)致門控處置的不準(zhǔn)確。此外，US2013035588描述了確定的位置被用于治療規(guī)劃。位置被用于使用腫瘤空間概率密度函數(shù)的規(guī)劃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是改善針對磁共振引導(dǎo)的放療的質(zhì)量保證。
[0006]該目標(biāo)通過如權(quán)利要求1所述的磁共振引導(dǎo)的放療系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的目標(biāo)還通過如權(quán)利要求15中所述的方法來實現(xiàn)。
[0008]通常，在(MR引導(dǎo)的)放療之前，從對象進(jìn)行MR或CT掃描。在該階段期間進(jìn)行的掃描在這里被稱為規(guī)劃掃描，并且在其期間米集規(guī)劃掃描的階段在這里被稱為規(guī)劃階段?；谶@些規(guī)劃掃描，描繪出用于處置的重要結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)例如能是要被處置的對象(的一部分)、腫瘤，但也能是需要被繞開的(健康的)危及器官。這些描繪被用于計算放療計劃。通過計算放療計劃，以這樣的方式優(yōu)化對對象的輻射劑量，使得對腫瘤的輻射劑量足夠高，同時將所規(guī)劃的對危及器官的輻射劑量保持在安全限制內(nèi)。放療計劃例如描述了線性加速器或多葉準(zhǔn)直器位置，以及要被遞送在某個線性加速器或多葉準(zhǔn)直器位置上的劑量。
[0009]然而，放療期間的周期性、不規(guī)則以及形狀改變的結(jié)構(gòu)運動一一例如由于呼吸、抖動或器官的腫脹造成的，損害放療的有效性，并且引入了不想要的輻照。磁共振檢查系統(tǒng)與放療系統(tǒng)的組合，允許在處置期間對(軟)組織的實時監(jiān)測。在實時監(jiān)測期間，以大于引起結(jié)構(gòu)運動的動態(tài)過程的頻率的數(shù)據(jù)速率頻率，從結(jié)構(gòu)采集MR數(shù)據(jù)，例如圖像或?qū)Ш狡?。這些過程例如能是呼吸相關(guān)的運動(0.2-lHz)或心跳(?IHz)。結(jié)構(gòu)運動例如能夠借助于門控或放療處置的(在線)改變得到補償:例如MR放療系統(tǒng)中的對象床的移動、放療系統(tǒng)的運動、多葉準(zhǔn)直器位置的改變用以跟隨小的移動，以及對放療計劃的重新計算。然而，所有這些補償方法都在其用于補償結(jié)構(gòu)運動的能力上有限制。這可能導(dǎo)致不必要的毒性、處置延遲或?qū)δ[瘤的處置不足。因此，在放療之前恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)量保證是重要的。
[0010]本發(fā)明的洞察在于，在實際放療之前關(guān)于結(jié)構(gòu)運動的(變化)的知識對于處置的質(zhì)量保證而言是重要的。在處置之前，在本文中被稱為的質(zhì)量保證階段期間，磁共振檢查系統(tǒng)從在成像臺上的對象采集掃描。這些掃描在這里被稱為質(zhì)量保證掃描?；谶@些質(zhì)量保證掃描，例如通過半自動分割，識別出一個或多個結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)跟蹤軟件自動跟蹤結(jié)構(gòu)。在質(zhì)量保證與規(guī)劃階段期間的結(jié)構(gòu)跟蹤能夠是實時的。出于效率的原因，實時跟蹤是有利的。然而，對于本發(fā)明的目標(biāo)的實現(xiàn)來講，這并不是必須的。例如，出于門控的目的，結(jié)構(gòu)運動在與在規(guī)劃階段期間相似的范圍內(nèi)靜止就足夠。為此，結(jié)構(gòu)跟蹤不需要是實時的，并且也能夠在所有磁共振數(shù)據(jù)都被采集到之后完成。結(jié)構(gòu)運動信息可以被顯示給用戶，用戶能夠?qū)⑵溆糜谫|(zhì)量保證。
[0011]質(zhì)量保證階段期間的結(jié)構(gòu)運動信息和/或結(jié)構(gòu)跟蹤充當(dāng)針對在放療期間的結(jié)構(gòu)運動信息和/或結(jié)構(gòu)跟蹤的質(zhì)量的表示。這對質(zhì)量保證極端與放療之間的時間予以限制。優(yōu)選地，質(zhì)量保證掃描是在其中對象已在處置臺上的時間空檔期間被采集的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在質(zhì)量保證階段之前執(zhí)行額外的質(zhì)量保證階段。額外的質(zhì)量保證階段將被另外稱為“初始質(zhì)量保證階段”。初始質(zhì)量保證階段可以與規(guī)劃階段組合，以將結(jié)構(gòu)運動信息和/或結(jié)構(gòu)跟蹤的質(zhì)量用于優(yōu)化放療計劃。可以將在初始質(zhì)量保證階段期間獲取的結(jié)構(gòu)運動信息和/或關(guān)于結(jié)構(gòu)跟蹤質(zhì)量的信息與在質(zhì)量保證階段期間取得的結(jié)構(gòu)運動信息和/或關(guān)于結(jié)構(gòu)跟蹤質(zhì)量的信息進(jìn)行比較，例如以調(diào)查在放療計劃的創(chuàng)建期間使用的假設(shè)是否仍有效。
[0013]結(jié)構(gòu)運動信息能夠是結(jié)構(gòu)運動自身，但也能夠是由結(jié)構(gòu)運動確定的統(tǒng)計度量(例如周期性結(jié)構(gòu)運動的標(biāo)準(zhǔn)偏差或方差，結(jié)構(gòu)運動的最小、平均或最大幅度，平均結(jié)構(gòu)位置，針對結(jié)構(gòu)位置的置信區(qū)間)。由于結(jié)構(gòu)運動可能導(dǎo)致對某些結(jié)構(gòu)的處置不足或過度處置，因此結(jié)構(gòu)運動信息可以例如有助于對以下的決策:按規(guī)劃遞送放療、不遞送放療或修改放療計劃以更好地適合結(jié)構(gòu)運動的(變化)，以及自初始質(zhì)量保證階段起在其中的改變。要修改放療計劃的決策或不遞送放療計劃的決策例如可以是在跟蹤和/或跟隨結(jié)構(gòu)運動中的預(yù)期的軟件和/或硬件問題的結(jié)果。如果預(yù)期的對結(jié)構(gòu)的處置不足或過度處置在臨床上可接受的范圍內(nèi)，則放療計劃能夠被安全遞送。
[0014]結(jié)構(gòu)跟蹤軟件的結(jié)果可以被顯示給用戶。例如，可以為用戶顯示軌跡自身。這例如能借助于質(zhì)心線、電影顯示來完成，其中用戶能夠在呼吸周期上滾動。器官位置能夠被示為在當(dāng)前切片上的交叉線；或者被示為填充的(半)不透明交叉；或者被示為陰影(半)透明3D目標(biāo)；或者被示為帶有交叉線的陰影半不透明3D目標(biāo)。同樣，可以為用戶顯示與跟蹤結(jié)果組合的重建的磁共振數(shù)據(jù)(例如圖像、導(dǎo)航器)。
[0015]在實施例中的一些中，將運動分析軟件與結(jié)構(gòu)跟蹤軟件耦合，用于基于結(jié)構(gòu)運動信息以及針對結(jié)構(gòu)運動信息的一個或多個預(yù)設(shè)限制來計算質(zhì)量因子。在一些實施例中，為用戶顯示質(zhì)量因子以方便質(zhì)量保證過程。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，質(zhì)量因子是基于來自初始質(zhì)量保證階段的結(jié)構(gòu)運動信息與來自質(zhì)量保證掃描的結(jié)構(gòu)運動信息之間的比較來計算的。以此方式，能夠確保在計算放療計劃時使用的假設(shè)仍是有效的。
[0017]根據(jù)一個實施例，為用戶定量顯示結(jié)構(gòu)運動上的變化。這可以幫助識別運動的變化的來源。這可以幫助優(yōu)化運動最小化技術(shù)，例如使用屏氣，或者優(yōu)化固定設(shè)備的定位。也能夠?qū)⒚枋鲋芷谛越Y(jié)構(gòu)運動的變化的度量與針對該變化的預(yù)設(shè)限制進(jìn)行比較，以計算質(zhì)量因子。
[0018]在一個實施例中，用戶能夠向結(jié)構(gòu)跟蹤軟件提供反饋，以改善跟蹤準(zhǔn)確度。此外，在另一實施例中，用戶可以在運動周期中被識別為或預(yù)期為有問題的階段期間，請求不同類型的掃描數(shù)據(jù)，例如在對比度、分辨率或維度方面。人們例如能夠在呼吸周期的大多數(shù)期間使用導(dǎo)航器，并在其中基于導(dǎo)航器的跟蹤太復(fù)雜的呼吸階段中切換到2D圖像。以此方式，可以改進(jìn)結(jié)構(gòu)跟蹤的準(zhǔn)確度。
[0019]根據(jù)另一實施例，結(jié)構(gòu)跟蹤軟件將結(jié)構(gòu)運動信息與運動補償硬件和/或軟件中的限制進(jìn)行比較，以計算質(zhì)量因子。
[0020]在另一實施例中，在處置之前的結(jié)構(gòu)運動信息被傳到在放療之前執(zhí)