在有呼吸運動的情況下用于放射治療的患者定位系統和方法

專利名稱：在有呼吸運動的情況下用于放射治療的患者定位系統和方法
技術領域：
本發明涉及放射治療的患者定位，尤其涉及一種在有呼吸運動的情況下用于放射治療的患者定位系統和方法。
背景技術：
輻射治療或放射治療涉及用放射線治療疾病，尤其是通過X線或其他電離輻射的選擇性照射和放射性同位素的攝入。在輻射治療期間，高能X線或電子束由直線加速器(LINAC)產生并被導向癌性目標的解剖結構上。治療的目的是破壞目標解剖結構中的癌細胞而不造成不當的副作用，上述副作用可能由于在治療期間損害了周圍的健康組織和重要器官而引起。
輻射治療通常發生在若干時段期間，在此期間傳遞的輻射劑量被分解為若干照射野(portal field)。對于每一個照射野，LINAC臺架被旋轉到不同的角位置，以分散傳遞到健康組織的劑量。同時，射線束保持指向目標解剖結構，該目標解剖結構通過對患者進行定位被放置在射線束的等角點。
通常患者定位是通過在患者皮膚上放置一組標記，并將該標記和一對激光器對準而實現的。通過使用計算機斷層成像(CT)掃描器對患者癌性區域成像，并結合對準激光器在患者皮膚上與癌性區域位置對應的地方刺出標記，從而完成患者定位。對準激光器被包括在設置有CT掃描器的治療室中，并且當患者躺在臺床上時，使患者與激光器對準使得患者的標記和激光排成一行。按照這種方式，CT治療計劃的坐標系能夠被用于傳遞輻射劑量的LINAC坐標系配準。
但是，皮膚標記系統的準確性有限。例如，皮膚標記沒有被嚴格地與目標解剖結構相聯系。因此，容易出現由于患者體重下降引起的外部標記和內部目標解剖結構之間的平移，從而導致輻射劑量的傳輸不精確。為了克服上述問題，引入了圖像引導輻射治療(IGRT)。IGRT將諸如X線、超聲、CT或磁共振成像(MRI)的醫學成像方式和用于患者定位的LINAC臺架一起使用。
當使用上述方式的IGRT時，患者定位的原則基本相同。例如，已獲取的圖像顯示內部目標解剖結構的當前位置。圖像用LINAC坐標系配準，該坐標系不依賴患者臺床的位置，因而允許臺床和患者被移動進入到將LINAC臺架等角點和目標解剖結構對準的位置上。
使用IGRT的另一種方式是射野成像(portal imaging)。在射野成像中，LINAC使用用于治療的相同射線束直接獲取圖像。射野成像是根據將基于膠片的射野成像與計算機圖象處理和配準技術結合來產生患者定位數據。因為不需要將“設置(set-up)方式”和“治療方式”配準，這種方式具有顯著的優點。但是，射野成像的一些局限性在于對于LINAC的高能射線軟組織或多或少有些透明，并且射野成像僅顯示骨結構。
盡管IGRT減少了外部標記和內部目標相互關聯所帶來的缺陷，但是在劑量輸出期間IGRT技術將身體看作剛性物體。因此，由于患者在治療期間一直在呼吸，因而由于患者的呼吸可能引起目標解剖結構移動若干厘米。為了在輻射治療期間考慮呼吸運動，有人提出一些建議。一種建議是使治療束選通。換句話說，根據患者的呼吸運動，接通或切斷治療束。另一種是通過使用多葉式準直器中的準直器葉片跟隨目標移動射線束以跟蹤目標，還有一種建議是使治療計劃的劑量分布適應目標的時空分布。
這些技術中的一些已經計劃在四維(4D)CT掃描器中實現。但是，由于在每一個治療室中安裝一臺4D CT掃描器的費用過高，而且由于預處理的4D CT數據不一定給出關于患者呼吸運動的正確信息，因而這是不符合需求的。在另一種技術中，按照和計劃的治療照射野相同的角度拍攝熒光X線圖像，因此能夠按照二維(2D)投影圖像的時間順序觀察目標運動。但是，對于一個治療時段的每一個照射野，被投影的2D目標不得不被重新確定，患者需要在X線治療模擬器和LINAC之間來回移動。
在另一種技術中，使用改進的賽勃刀(cyberknife)能夠進行放射外科治療。使用賽勃刀的放射外科治療是一次性過程，其使用安裝在具有6個自由度的機械臂上的輕型LINAC。兩個X線系統被安裝在治療室的天花板和地板上并和光跟蹤系統和光標記一起被使用，所述光跟蹤系統和光標記附著在患者身上以在呼吸運動期間跟蹤目標位置。由于放射治療在許多個治療時段中進行，并且由于這種技術使用了過度的輻射，所以這種技術正在發展的(ongoing)X線成像對放射治療不適合。此外，在治療室中包括兩個X線系統是一種高成本的方式。
因而，這里需要一種在有呼吸運動的情況下定位和跟蹤癌性目標解剖結構的技術，該技術以節省成本的方式減少鄰近健康組織的射線接觸。

發明內容
本發明通過提出一種在有呼吸運動的情況下用于放射治療的患者定位系統和方法，克服了在已知技術中遇到的上述和其他問題。
在本發明的一個實施方案中，用于放射治療的患者定位方法包括在第一角度獲取患者體內目標的第一X線圖像序列；在獲取第一X線圖像序列的同時獲取患者的第一呼吸信號；在第二角度獲取目標的第二X線圖像序列；在獲取第二X線圖像序列的同時獲取患者的第二呼吸信號；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列；在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標；并在同步的第一和第二X線圖像序列中，確定目標在整個時間過程中的三維(3D)位置。
第一和第二X線圖像序列是二維(2D)圖像序列。第一角度是0度且第二角度是90度。使第一和第二X線圖像序列同步的步驟包括消除第一和第二呼吸信號之間的時間延遲。如果第一和第二X線圖像序列被同時獲取，同步的第一和第二X線圖像序列則代表這兩個X線圖像序列。
在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標的步驟包括從同步的第一和第二X線圖像序列的一個圖像中選擇目標，并在同步的第一和第二X線圖像序列的剩余圖像中跟蹤該目標。確定目標在整個時間過程中的3D位置的步驟包括從同步的第一和第二X線圖像序列中提取目標，并使用第一和第二角度執行三角測量。
上述方法進一步包括匹配目標的3D位置和目標的四維(4D)位置，并產生圖形用戶界面(GUI)，上述目標的3D位置來自于同步的第一和第二X線圖像序列，上述目標的4D位置從患者的計算機斷層(CT)掃描中獲得，上述GUI具有顯示目標3D位置的第一窗口，該目標的3D位置和目標的4D位置匹配。GUI包括用于顯示度量的第二窗口，該度量代表目標3D位置和目標4D位置之間的差別。
上述方法進一步包括產生目標3D位置的第一X線圖像序列和描述目標4D位置的第一數字重建放射照片(DRR)；將目標3D位置的第一X線圖像序列和第一DRR疊加，以確定匹配和不匹配的目標3D位置和目標4D位置中的一個；根據目標已經匹配的3D和4D位置，定位患者并執行放射治療；并在獲取第一和第二X線圖像序列的同時時跟蹤內部標記物。通過使用三角測量方法，和內部標記物有關的數據被用于確定目標的3D位置。
在本發明另一個典型實施方案中，用于放射治療的患者定位系統包括存儲程序的存儲設備；和存儲設備通信的處理器，該處理器運行程序以便在第一角度獲取患者體內目標的第一X線圖像序列；在獲取第一X線圖像序列的同時獲取患者的第一呼吸信號；在第二角度獲取目標的第二X線圖像序列；在獲取第二X線圖像序列的同時獲取患者的第二呼吸信號；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列；在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標；和在同步的第一和第二X線圖像序列中，確定目標在整個時間過程中的三維(3D)位置。
通過使用X光機獲取第一和第二X線圖像序列。X光機安裝在直線加速器(LINAC)設備上。X光機使用千電子伏特(KeV)和兆電子伏特(MeV)束中的一個獲取第一和第二X線圖像序列。使用呼吸監測帶和光跟蹤設備中的一個獲取第一和第二呼吸信號。
處理器進一步運行程序代碼以匹配目標的3D位置和目標的4D位置，上述目標的3D位置來自于同步的第一和第二X線圖像序列，上述目標的4D位置從患者的CT掃描中獲得。通過使用CT、螺旋CT、正電子發射斷層成像(PET)、熒光檢查法、超聲和磁共振(MR)成像設備獲取CT數據。
處理器進一步運行程序代碼以跟蹤內部標記物，同時獲取第一和第二X線圖像序列。內部標記物是金球(gold balls)。處理器進一步運行程序代碼以根據目標已經匹配的3D和4D位置，執行放射治療。
在本發明的另一個典型實施方案中，一種用于圖像引導輻射治療(IGRT)的患者定位方法包括使用CT成像技術，獲取與患者體內癌性目標有關的圖像數據；獲取目標在第一角度的第一X線圖像序列和患者的第一呼吸信號；獲取目標在第二角度的第二X線圖像序列和患者的第二呼吸信號；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列；從同步的第一和第二X線圖像序列的一個圖像中選擇目標，并在同步的第一和第二X線圖像序列的剩余圖像中跟蹤該目標；和從同步的第一和第二X線圖像序列中提取目標，并使用第一和第二角度執行三角測量，以便在同步的第一和第二X線圖像序列中確定目標在整個時間過程中的3D位置。
第一角度和第二角度彼此正交。上述方法進一步包括將來自于同步的第一和第二X線圖像序列的目標的3D位置和從患者的計算機斷層(CT)掃描中獲得的目標的4D位置進行匹配，根據目標的已經匹配的3D和4D位置確定患者的位置并執行IGRT。
上述特征屬于典型實施方案并且這些特征用來幫助理解發明。應當理解它們不應被看作對權利要求所限定的本發明的限制，或是對權利要求的等同替換方式的限制。因此，這些特征不應被看作在確定等同替換時是決定性的。通過下面對附圖和權利要求的描述，很容易理解本發明的其他特征。


圖1是根據本發明典型實施方案的用于放射治療的患者定位系統的框圖；圖2是說明圖像引導輻射治療(IGRT)方法的流程圖，IGRT使用了根據本發明典型實施方案的用于放射治療的患者定位方法；和圖3是說明根據本發明典型實施方案的用于放射治療的患者定位方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1是根據本發明典型實施方案的用于放射治療的患者定位系統100的結構圖，上述患者定位系統考慮了呼吸運動。如圖1所示，系統100包括直線加速器(LINAC)設備105，床110和治療單元115。LINAC設備105主要包括底座120和臺架125，其中底座120包括用于控制LINAC設備105的控制單元。臺架125包括LINAC 130和X線千電子伏特(KeV)成像源，位于治療頭135內部的射線束屏蔽設備(未顯示)，和附著在電子射野成像設備190上的KeV或兆電子伏特(MeV)成像板(imaging panel)195。
在輻射治療或放射治療的過程中，臺架125能夠關于水平軸旋轉。為了隨著臺架運動，治療頭135被安裝到臺架125上，并且LINAC 130或X線KeV成像源產生高能輻射，諸如電子、光子或任何其他可檢測的輻射。臺架125的運動和從LINAC 130發出的輻射的分布由控制單元控制，作為對治療單元115發出命令的響應。治療單元115或者放置在遠離LINAC設備105的房間中，或者放置在LINAC設備105所在房間的屏蔽區域180中。
如圖1所示，電子射野成像設備190被安裝到臺架125上。射野成像能夠在任何臺架125角度和在臺架125旋轉期間被獲得。射野成像設備190包括成像板195，該成像板可以是用作一個或多個光電傳感器陣列的平板非晶硅探測器。成像板195能夠測量透過患者140射出的輻射。透過患者140射出的輻射量能夠被用于收集患者140的出射劑量信息。然后使用由治療單元115產生的數字重建放射照片(DRRs)，將輸出的輻射劑量和計劃輸出劑量相比較以確定輸出輻射劑量是否按照計劃輸出。
治療單元115主要包括中央處理單元(CPU)145和存儲器150，它們兩個可以被連接到輸入設備155和輸出設備160。治療單元115包括模塊165，該模塊包括一個或多個考慮到呼吸運動的用于放射治療的患者定位方法。治療單元115也包括模塊170，該模塊包括以先前獲取的計算機斷層成像(CT)數據為基礎的患者治療信息。存儲器150可以包括隨機訪問存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。存儲器150也可以包括數據庫、磁盤驅動器、磁帶機或這些裝置的組合，以用于保存患者治療信息。輸入設備155可以由鍵盤或鼠標組成，并且輸出設備160可以由液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT)顯示器組成。
如圖1進一步所示，患者140包括緊縛在患者胸部的帶式呼吸監測器175。例如，呼吸監測器175可以是諸如應變計的呼吸監測帶，其產生和患者140胸廓呼吸運動同步的信號。該信號通過傳感器185或直接通過硬件連接可以被發送到治療單元115。呼吸監測器175也可以是附著在患者胸部或腹部的與傳感器185一起工作的光標記物，以便將和患者140的呼吸狀態有關的數據傳送到治療單元115，在本實施例中傳感器185是光電傳感器。
圖2是說明圖像引導輻射治療(IGRT)方法的流程圖，根據本發明的典型實施方案，IGRT使用了考慮到呼吸運動的用于放射治療的患者定位方法。如圖2所示，患者140到醫師(諸如腫瘤學家)處就診，接受癌癥診斷(210)。在本實施例中，患者140被診斷為患有癌性腫瘤。一旦患者140被診斷，對癌性區域的CT掃描就在醫師的指導下進行。所進行的CT掃描產生患者140的多幅X線圖像并將這些圖像轉化為患者140身體的二維(2D)橫截面圖像用于進行分析，然后，CT掃描數據可以被醫師使用，以便確定藥物治療方法(220)并對癌性腫瘤進行進一步診斷。例如，CT數據可以被用于描繪患病組織和有危險的健康器官，以確定治療等角點并設定施加到患者140身上的放射線的特定屬性。在確定患者140的治療腫瘤的藥物方法之后，可以進行治療的虛擬模擬(230)。
在這一步驟，執行治療過程的圖形模擬。這就提供了醫師治療腫瘤所需的靈活性，同時避開處于危險中的健康組織或器官。接著，為患者140接收輻射治療做準備(240)。例如，使用激光投影儀在患者140的皮膚上放置與癌性腫瘤相關的標記來完成上述過程。這些標記將被用于確定患者140在LINAC設備105下方的位置。在患者140被標記之后，該患者被轉送到輻射治療的房間，然后被定位在LINAC設備105下方。
在執行輻射治療之前，根據本發明典型實施方案，患者140被定位在LINAC設備105的下方(250)。這是這樣實現的首先，確定患者140的位置，通過對臺架125進行定向使被照射區域(例如目標解剖結構)的中心或患者140的等角點位于LINAC 130的等角點上，。然后，如圖3所示，從LINAC 130中投射高能射線束，并獲取目標的2D X線圖像序列(310)。從臺架125的第一角度獲得X線圖像序列。在這段時間期間，指示患者140呼吸模式的呼吸信號通過呼吸監測器175獲取，并被發送到治療單元115(320)。
在以第一臺架125角度獲取第一X線圖像序列及相應的呼吸信號之后，臺架125被移動到和第一角度垂直的另一個角度，并獲取另一個2DX線圖像序列(330)。在獲取第二X線圖像序列的同時，通過呼吸監測器175獲取呼吸信號并將其發送到治療單元115(340)。在治療單元115中，X圖像序列及其相關的呼吸信號被同步(350)。X線序列和呼吸信號能夠被同步是因為在獲取X線序列時使用了頻率固定的外部觸發信號，而且又使用了同一個觸發信號對呼吸監測器175進行數字化。因此，用外部觸發信號的計數增量對X線序列的幀和呼吸信號的采樣進行編號。
因此，如果獲取X線圖像的固有時間延遲已知，X線序列和呼吸信號就能夠被回溯性地同步化。因此，通過消除和呼吸信號相關的時間延遲，X線圖像序列及其相關呼吸信號被同步。但是，應當理解由于呼吸信號采樣周期的縮短，可以預料到呼吸信號的輪廓將保持一致，因而簡化了消除時間延遲的過程。在消除時間延遲之后，如果它們在第一和第二臺架125角度被同時獲取，代表第一和第二X線圖像序列的兩個同步的X線圖像序列被創建。
在同步的基礎上，然后通過每一個同步的X線圖像序列，目標可以被識別并被跟蹤(360)。例如，這可以通過醫師在治療單元115的輸出設備160上識別目標實現。然后醫師通過使用鼠標或記錄筆，可以在目標周圍繪制邊框，并通過使用圖像處理技術，目標可以在每一個同步X線圖像序列中被跟蹤。諸如可以在使用卡爾曼濾波施加時間一致性的同時在被選區域和X線圖像序列中的圖像之間查找最大互相關系數的圖像處理技術可以被使用。
接著，可以從每一個同步X線圖像序列中提取目標，并且能夠確定目標的三維(3D)位置(370)。這通過執行使用第一和第二角度的三角測量實現。通過利用X線束和LINAC設備105的像平面的幾何關系，第一和第二角度的三角測量產生目標的3D位置，上述幾何關系在LINAC設備105校準期間被預先獲取。通過將不確定性反映為所提取目標的不準確測量，三角測量方法也考慮到了與在X線圖像序列中定位目標相聯系的任何不確定性。
一旦目標的3D位置被確定，它們將和相應的CT數據比較以查看是否匹配(380)。通過使用目標的提取數據和來自于CT掃描的預先設計的目標四維(4D)軌跡或通過提供指示兩個軌跡間差別的度量，完成步驟380。如果3D位置和CT數據匹配，根據從這里導出的目標定位信息，患者140被定位，并且模擬輻射治療的方案繼續保持不變(260)。換句話說，根據從匹配的3D位置和CT數據中導出的位置信息執行射線束選通或跟蹤，因而能夠在治療期間從不同角度正確輸出輻射劑量。但是，應當理解如果在設計的治療中有明顯變化，該計劃不應當被使用，而是應當在執行輻射治療之前，使用新獲取的腫瘤軌跡調整計劃。
因此，根據本發明的典型實施方案，單個的X線系統可以被用于從不同的角度獲取患者的兩個X線圖像序列。X線圖像序列被相繼獲取，而且與患者相應的呼吸監測信號回溯性同步化。使用同步后的數據能夠確定關于呼吸監測信號的目標解剖結構的3D軌跡。一旦已經確定目標的3D軌跡，根據IGRT執行患者設置，而且根據目標的3D軌跡定位患者。然后使用目標的3D軌跡，可以執行帶有束跟蹤和/或束選通的輻射治療，因而考慮到了所有照射野的運動補償，在這些照射野中輻射劑量在治療期間從不同的角度被輸出。因此，輻射治療可以被動態調節以便在治療期間跟蹤器官的運動，使得能夠準確輸出輻射劑量，并使周圍組織的輻射照射最小化。
在本發明可選的實施方案中，X線系統或X線源可以被安裝到和LINAC臺架分離的C型臂上。例如，C型臂可以是遙控的機械臂。在本發明的另一個可選實施方案中，雙平面(biplane)X線系統可以被用于獲取兩個X線圖像序列。在本發明的另一個可選實施方案中，射野成像技術可以被用于測量患者的呼吸運動。
在本發明的另一個可選實施方案中，獲取X線圖像序列的角度可以是0度和90度。在本發明的另一個可選實施方案中，當僅在兩個照射野執行輻射治療時，角度可以接近90度。
在本發明的可選變換中，圖形用戶界面(GUI)可以被產生并被顯示在治療單元的計算機顯示器上，其具有顯示目標3D位置的窗口，上述目標的3D位置和目標的4D位置匹配。GUI還可以設計為包括另一個顯示度量的窗口，該度量表示目標3D位置和目標4D位置之間的差別。
在本發明的另一個變換中，在執行CT掃描之前內部標記物可以被引入到患者體內。例如，內部標記物可以是直徑幾個毫米的金球，可以被植入到目標附近。由于它們在執行CT掃描之前被植入，從CT數據中能夠獲知它們相對于目標的位置。此外，因為標記物在X線圖像中顯現出高對比度，因而它們將有助于定位目標。
應當進一步理解的是因為附圖中描述的部分系統組件和方法步驟可以用軟件實現，取決于本發明的編程方式，系統組件(或處理步驟)之間的實際連接可以不同。根據這里給出的本發明的提示，本領域的普通技術人員能夠想到本發明的這些和類似實現方式或結構。
也應當理解上述說明僅表示了示例的實施方案。為了便于讀者理解，上面的說明集中于可能的實施方案的有代表性的例子，這種有代表性的例子用于說明本發明的原理。這種說明不是用于完全列舉所有可能的變型形式。那些可能不是用于本發明的特定部分而提出的可選擇實施方案，或者那些可用于一部分的未說明的可選擇實施方案不視為是對那些可選擇實施方案的權利的放棄。可以實現其它的應用和實施方案而不超出本發明的精神和范圍。
因此，這意味著本發明不限于特定描述的實施方案，因為能夠產生無數的涉及對上述方案的排列組合和對上述方案進行非創造性置換的實現方式，但是本發明依據下面的權利要求所限定的保護范圍。應當理解，許多未進行說明的實施方案包括在下面權利要求的文字限定的范圍內，它們是等同的。
權利要求
1.一種用于放射治療的患者定位方法，包括在第一角度獲取患者體內目標的第一X線圖像序列；在獲取第一X線圖像序列的同時獲取患者的第一呼吸信號；在第二角度獲取目標的第二X線圖像序列；在獲取第二X線圖像序列的同時獲取患者的第二呼吸信號；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列；在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標；和在同步的第一和第二X線圖像序列中確定目標在整個時間過程中的三維(3D)位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其中第一和第二X線圖像序列是二維(2D)圖像序列。
3.根據權利要求1所述的方法，其中第一角度是0度且第二角度是90度。
4.根據權利要求1所述的方法，其中對第一和第二X線圖像序列進行同步的步驟包括消除第一和第二呼吸信號之間的時間延遲。
5.根據權利要求1所述的方法，其中如果同時獲取第一和第二X線圖像序列，那么同步的第一和第二X線圖像序列則代表上述兩個X線圖像序列。
6.根據權利要求1所述的方法，其中在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標的步驟包括從同步的第一和第二X線圖像序列的一個圖像中選擇目標；在同步的第一和第二X線圖像序列的剩余圖像中跟蹤該目標。
7.根據權利要求1所述的方法，其中確定目標在整個時間過程中的3D位置的步驟包括從同步的第一和第二X線圖像序列中提取目標；使用第一和第二角度執行三角測量。
8.根據權利要求1所述的方法，還包括將目標的3D位置和目標的四維(4D)位置相匹配，上述目標的3D位置來自于同步的第一和第二X線圖像序列，上述目標的4D位置從患者計算機斷層成像(CT)掃描中獲取。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括產生圖形用戶界面(GUI)，GUI具有顯示目標3D位置的第一窗口，其中目標的3D位置和目標的4D位置匹配。
10.根據權利要求9所述的方法，其中GUI包括用于顯示度量的第二窗口，上述度量表示目標3D位置和目標4D位置之間的差別。
11.根據權利要求8所述的方法，進一步包括產生目標3D位置的第一X線圖像序列和說明目標4D位置的第一數字重建放射照片(DRR)。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括將目標3D位置的第一X線圖像序列和第一DRR疊加，以確定匹配和不匹配的目標3D位置和目標4D位置中的一個。
13.根據權利要求8所述的方法，進一步包括根據目標已匹配的3D位置和4D位置，確定患者位置并執行放射治療。
14.根據權利要求1所述的方法，進一步包括跟蹤內部標記物同時獲取第一和第二X線圖像序列。
15.根據權利要求14所述的方法，其中和內部標記物有關的數據被用于使用三角測量方法確定目標的3D位置。
16.一種用于放射治療的患者定位系統，包括存儲程序的存儲設備；和存儲設備通信的處理器，該處理器運行程序以便在第一角度獲取患者體內目標的第一X線圖像序列；在獲取第一X線圖像序列的同時獲取患者的第一呼吸信號；在第二角度獲取目標的第二X線圖像序列；在獲取第二X線圖像序列的同時獲取患者的第二呼吸信號；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列；在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標；和在同步的第一和第二X線圖像序列中確定目標在整個時間過程中的三維(3D)位置。
17.根據權利要求16所述的系統，其中使用X光機獲取第一和第二X線圖像序列。
18.根據權利要求17所述的系統，其中X光機被安裝在直線加速器(LINAC)設備上。
19.根據權利要求17所述的系統，其中X光機使用千電子伏特(KeV)和兆電子伏特(MeV)束中的一種獲取第一和第二X線圖像序列。
20.根據權利要求16所述的系統，其中使用呼吸監測帶和光跟蹤設備獲取第一和第二呼吸信號。
21.根據權利要求16所述的系統，其中處理器進一步運行程序代碼，以便將目標的3D位置和目標的4D位置相匹配，上目標的3D位置來自于同步的第一和第二X線圖像序列，上述目標的4D位置從患者的計算機斷層成像(CT)掃描中獲取。
22.根據權利要求21所述的系統，其中通過使用CT、螺旋CT、正電子發射斷層成像(PET)、熒光檢查法、超聲和磁共振(MR)成像設備獲取CT數據。
23.根據權利要求16所述的系統，其中處理器進一步運行程序代碼，以便跟蹤內部標記物，同時獲取第一和第二X線圖像序列。
24.根據權利要求23所述的系統，其中內部標記物是金球。
25.根據權利要求16所述的系統，其中處理器進一步運行程序代碼，以便根據目標已經匹配的3D和4D位置，執行放射治療。
26.一種用于圖像引導輻射治療(IGRT)的患者定位方法，包括使用計算機斷層成像(CT)技術獲取和患者體內癌性目標相關的圖像數據；在第一角度獲取目標的第一X線圖像序列并獲取患者的第一呼吸信號；在第二角度獲取目標的第二X線圖像序列并獲取患者的第二呼吸信號；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列；從同步的第一和第二X線圖像序列的一個圖像中選擇目標，并在同步的第一和第二X線圖像序列的剩余圖像中跟蹤該目標；和從同步的第一和第二X線圖像序列中提取目標，并使用第一和第二角度執行三角測量，以便在同步的第一和第二X線圖像序列中確定目標在整個時間過程中的3D位置。
27.根據權利要求26所述的方法，其中第一角度和第二角度彼此正交。
28.根據權利要求26所述的方法，進一步包括將目標的3D位置和目標的4D位置相匹配，上述目標的3D位置來自于同步的第一和第二X線圖像序列，上述目標的4D位置從患者的計算機斷層成像(CT)掃描中獲取。
29.根據權利要求28所述的方法，進一步包括根據目標的已匹配的3D和4D位置，確定患者位置并執行IGRT。
全文摘要
本發明涉及在有呼吸運動的情況下用于放射治療的患者定位系統和方法。本發明提出一種用于放射治療的患者定位系統和方法，該方法包括在第一角度獲取患者體內目標的第一X線圖像序列(310)；在獲取第一圖像序列的同時獲取患者的第一呼吸信號(320)；在第二角度獲取目標的第二X線圖像序列(330)；在獲取第二X線圖像序列的同時獲取患者的第二呼吸信號(340)；用第一和第二呼吸信號使第一和第二X線圖像序列同步，以形成同步的第一和第二X線圖像序列(350)；在同步的第一和第二X線圖像序列中識別目標(360)；和在同步的第一和第二X線圖像序列中確定目標在整個時間過程中的三維(3D)位置(370)。
文檔編號A61N5/10GK1672651SQ200510056548
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月17日 優先權日2004年2月17日
發明者F·紹爾, A·哈米內 申請人:西門子共同研究公司