用于門控放射治療的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明為用于門控放射治療的方法和系統，其提供了一種用于門控放射治療系統的方法，包括：進行4D-CT掃描以獲得CT圖像；對CT圖像進行處理以提取特征信號，其中特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系；及基于特征信號與外部信號的相關關系來控制門控放射治療的放射線束。通過本發明，門控放射治療不僅能夠使用A4D-CT的掃描結果也能夠使用D4D-CT的掃描結果，并且門控放射治療的成本能夠被降低，和/或放射治療的效率能夠被提高。
【專利說明】用于門控放射治療的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及放射治療，尤其是涉及用于門控放射治療的方法和系統。
【背景技術】
[0002]隨著醫療技術的發展，放射治療在疾病治療中的應用越來越廣泛。對于放射治療而言，治療的成功與否取決于對病變組織描繪的準確性。其中一個主要的問題是諸如病人呼吸引起的目標運動會導致傳統自由呼吸計算機斷層(CT)掃描中的顯著偽影。為了克服該問題，四維計算機斷層(4D-CT)技術被運用以描繪運動的目標或為目標運動建模。
[0003]通過在每個床位處進行過采樣CT數據并將掃描圖像檢選(sorting)到對應于不同呼吸相位的多個CT體來實現4D-CT。當前較常研究的有兩種4D-CT，一種是基于外部裝置的4D-CT (A4D-CT)，而另一種則是無裝置4D-CT (D4D-CT)。A4D-CT使用由CT掃描儀外的外部儀器記錄的外部信號來進行檢選。D4D-CT則基于病人內部身體構造進行檢選，其呼吸信號從CT圖像特征中提取。
[0004]在現有技術中存在大量關于4D-CT掃描及檢選的介紹，例如，Ruijiang Li等人在“4D CT sorting based on patient internal anatomy” (Phys.Med.Biol.54 (2009)4821-4833) 一文中提出了一種基于四個內部解剖學特征的D4D-CT檢選方法。其它關于4D-CT的介紹還可參見美國專利申請US10/599，084、US12/290, 200、US12/754, 824等。這些現有技術的內容通過 引用而結合到本申請中。
[0005]另外，在與本申請具有相同發明人的另一尚未公開的中國專利申請(申請號:201110358351.6 ;發明名稱“D4D-CT成像方法、設備和系統”)中，還公開了使用肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例來生成呼吸曲線及其相應的CT圖像(B卩，CT切片)檢選。該申請的全部內容也通過引用而結合到本專利申請中。
[0006]在放射治療中，還要求精確地將預定劑量的輻射投放到病變體(例如，癌)并且最小化投放到病變體周圍的正常組織的輻射劑量。目前的研究已經能夠在一定程序上實現以上要求，但是由于病人的呼吸會造成病變體的運動，所以在輻射精確性和輻射劑量方面還是會經常發生錯誤。
[0007]通常，使用門控放射治療能夠避免放射治療中涉及輻射精確性和輻射劑量的問題。在門控放射治療中，在病人處于呼吸周期中的特定相位時，病變體位于放射線束被投放的治療區域，并且只有在該特定相位時才發射放射線束。在病人呼吸處于其它相位時，由于病變體發生了運動，放射線束無法被準確投放到病變體，所以不需要投放放射線束。
[0008]呼吸門控放射治療通常涉及兩種方式。在第一種方式中，內部代理器官(surrogate organ)被用于檢測病變體的運動。其中，使用實時成像系統，如X射線成像系統來提供用于指示病變體運動的標記體的位置信息。在第二種方式中，使用了外部代理。其中，各種外部代理，如綁在病人身體上的應變計、氣囊、實時位置管理RPM模塊等被使用。
[0009]在現有技術中也存在大量關于門控放射治療的介紹，例如，參見PCT專利申請PCT/US2007/017443。該現有技術的內容通過引用也結合到本申請中。[0010]使用外部門控系統的一個優點是，其是非侵入性的。然而，由于外部門控系統需要使用外部代理所提供的外部信號，而只有在A4D-CT掃描中才提供外部信號，所以現有技術中只存在將A4D-CT掃描結果用于門控放射治療的應用。另外，在門控放射治療所需的A4D-CT掃描中必須要安裝外部裝置，所以也存在成本高、使用不方便等問題。
[0011]現有技術的門控放射治療中還存在著一些其它方面的不足。因此，期望存在改進的方案以對現有技術中的一個或多個方面進行提高。例如，使得門控放射治療不僅能夠使用A4D-CT的掃描結果也能夠使用D4D-CT的掃描結果，減低門控放射治療的成本，和/或提高門控放射治療的效率。

【發明內容】
[0012]本發明旨在解決現有技術中存在的一個或多個問題，尤其是，旨在于使得門控放射治療能夠使用A4D-CT和D4D-CT的掃描結果，降低門控放射治療的成本，和/或提高門控放射治療的效率。
[0013]根據本發明的第一方面，提供了一種用于門控放射治療系統的方法，包括:進行4D-CT掃描以獲得CT圖像；對(^圖像進行處理以提取特征信號，特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系；及基于特征信號與外部信號的相關關系來控制用于門控放射治療的放射線束。
[0014]根據一個實施例，基于特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束包括:對CT圖像進行檢選以獲得4D-CT圖像；根據4D-CT圖像和特征信號來設置門控放射治療系統；測量門控放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及基于當前呼吸相位和特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。
[0015]根據一個實施例，根據4D-CT圖像和特征信號來設置門控放射治療系統包括:根據4D-CT圖像能夠使得在特征信號表示的特定呼吸相位發射射線束時只對病人體內的病變體進行輻射，這是因為通過4D-CT圖像能夠確定病變體在特定相位時的確切位置。
[0016]根據一個實施例，基于當前呼吸相位來控制放射線束包括:在當前呼吸相位與特定呼吸相位相同時或當前呼吸相位鄰近特定呼吸相位時，在當前呼吸相位發射放射線束。
[0017]根據一個實施例，門控放射治療的外部信號是由實時位置管理RPM模塊所提供的實時位置管理RPM信號。
[0018]根據一個實施例，特征信號表不病人的體表運動。
[0019]根據一個實施例，體表運動包括:4D_CT掃描的特定床位處的選定區域中的體表高度。
[0020]根據一個實施例，體表高度包括:選定區域中的病人體表高度的最大高度值、平均
高度值等。
[0021]根據一個實施例，在進行4D-CT掃描時，將標記體固定在病人身體上；根據所獲得4D-CT圖像來確定標記體與病變體的相對位置；根據所確定的相對位置，在病變體正上方的身體表面上固定病變標志；及在進行放射治療時，在病變標志處設置RPM模塊。
[0022]根據一個實施例，特征信號與門控放射治療的外部信號具有的相關關系包括:特征信號與外部信號相匹配等。
[0023]根據一個實施例，特征信號被用于對CT圖像進行檢選以獲得D4D-CT圖像。[0024]根據一個實施例，特征信號基于如下參數之一或其組合而獲得:空氣含量、肺部面積、肺部密度、身體面積等、肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例，等。
[0025]根據本發明的第二方面，提供了一種用于門控放射治療的系統，包括:4D_CT掃描部件，用于進行4D-CT掃描以獲得CT圖像；特征信號提取部件，用于對CT圖像進行處理以提取特征信號，特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系；及射線控制部件，用于基于特征信號與外部信號的相關關系來控制門控放射治療的放射線束。
[0026]根據本發明的第三方面，提供了一種用于放射治療系統的方法，包括:進行4D醫療掃描以獲得圖像；對圖像進行處理以提取特征信號，特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信號與放射治療的外部信號具有相關關系；及基于特征信號與外部信號的相關關系來控制放射治療的放射線束。
[0027]本發明的改進方案能夠解決現有技術中存在的一個或多個問題。通過本發明，使得門控放射治療不僅能夠使用A4D-CT的掃描結果也能夠使用D4D-CT的掃描結果，并且減低了門控放射治療的成本，和/或提高了門控放射治療的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過以下結合附圖對本發明【具體實施方式】的描述，可以進一步理解本發明的優點、特點和特征。附圖包括:
圖1示出了 4D-CT檢選重建的過程；
圖2示出了根據本發明一個實施例的用于門控放射治療系統的方法的流程框圖；
圖3示出了非門控放射治療與根據本發明一個實施例的門控放射治療之間的比較；
圖4示出了根據本發明一個實施例的利用體表運動來得到特征信號；
圖5示出了根據本發明一個實施例的在病人身體上設置RPM模塊；
圖6示出了根據本發明一個實施例的設置RPM模塊的可操作區域；
圖7示出了根據本發明一個實施例的RPM模塊位于病變體正上方時的特征信號與RPM信號的匹配情況；
圖8示出了根據本發明一個實施例的RPM模塊位于操作區域中但并不處于病變體正上方時的特征信號與RPM信號的匹配情況；
圖9示出了根據本發明一個實施例的用于門控放射治療的系統。
【具體實施方式】
[0029]下面將參照附圖更加完整地描述本發明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。但是，本發明可按照其它不同的形式實現，并且不應該被理解為限制于這些具體闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使得本發明的公開變得更徹底和完整，從而將本發明的構思完全傳遞給本領域技術人員。在全文中，相同或相似的數字表示同一裝置或單元。
[0030]為了消除或者減少呼吸運動偽影對胸腹部臟器CT掃描的影響，并反映胸腹部腫瘤隨時間變化的規律，達到準確診斷和治療的目的，提出了四維CT的概念，將時間因數納入CT掃描圖像的三維重建中，可形成動態的四維CT圖像。
[0031]以基于外部裝置的A4D-CT為例，在CT機上實現胸腹部A4D-CT的一般過程是:在圖像采集時利用與CT機相連接的呼吸監控系統來檢測患者的呼吸，同步采集CT圖像和呼吸信號，在采集的每層CT圖像上均“烙上”在呼吸周期中所處的時間信息(即相位)，然后按相位分別對所有CT圖像出現進行分組和三維重建，其中各相位的三維圖像構成一個隨時間變化的三維圖像序列，即4D-CT。4D-CT系統主要采用肺活量計來測患者的呼吸量，用紅外攝像裝置來測量患者體表隨呼吸起伏的高度差，或者用壓力傳感器等測量患者呼吸導致的壓力差，將這些測量信號轉換為呼吸信號。采集CT圖像的方式大多采用電影模式(即CINE模式)，在每個掃描床位處按某個持續時間連續進行CT圖像采集，在一個床位完成一次CINE模式掃描之后，CT床行進至下一個掃描床位，重復同樣的CINE模式掃描，反復進行，直到覆蓋整個需要掃描的范圍為止。
[0032]上述A4D-CT重建方法要求在圖像采集過程中，呼吸檢測裝置必須與CT機進行數據通信，并且要求呼吸信號與CT圖像采集同步。并且，由于患者體表監測信號與體內臟器運動不同步，加上呼吸運動重復性較差，因此，經檢選重建的CT圖像往往不是很準確，例如，常常發生沿Z軸方向的失配等。
[0033]D4D-CT掃描能夠在一定程度上避免A4D-CT掃描的缺點。
[0034]圖1簡略地示出了 4D-CT檢選重建的過程。圖1中，在CINE掃描過程中，總共存在N個床位，在每個床位的病人呼吸的不同呼吸相位處進行M次采樣。將N個不同床位在相同相位處的采樣取出就能夠形成一個新序列。如果在一個周期內共考慮P個相位，則能夠形成P個新序列，其中每個新序列都對應于掃描對象在一個呼吸相位處的3D-CT圖像。采樣的總時間通常大于掃描對象的一個呼吸周期，所以一般存在如下:M>=P。當然在特殊情況下，也可以是M〈 P。
[0035]相應地，在經過4D-CT (A4D-CT或D4D-CT)掃描之后，形成的CINE圖像被挑選和分成多個相位組。該多個相位組分別對應于被掃描對象的多個呼吸相位。多個相位組中的每個都分別對應于掃描對象在一個呼吸相位處的3D-CT圖像。以上形成新序列或相位組的過程被稱為“檢選”。
[0036]呼吸周期信號、檢選等是D4D-CT成像中所熟知的，在此不再進一步展開。
[0037]圖2示出了根據本發明一個實施例的用于門控放射治療系統的方法。在該方法中，首先進行4D-CT掃描以獲得CT圖像(B卩，CT切片)；然后，對CT圖像進行處理以提取特征信號；最后，基于特征信號與外部信號的相關關系來控制門控放射治療的放射線束。
[0038]特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位。與呼吸信號類似的，特征信號表示的是，呼吸周期中的不同呼吸相位時的所選特征的特征值大小。因此，通過測量所選特征的當前特征值，基于特征信號曲線就能夠確定病人處于呼吸周期中的哪個相位。另外，特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系，其中外部信號在門控放射治療中可以用于控制門控相位，即，根據外部信號的相位來對放射線束的發射與否進行控制。
[0039]這里的相關關系包括但不限于:特征信號與門控放射治療所用的外部信號存在著對應關聯，例如，兩者完全相同、近似相同，或者特征信號與外部信號的呼吸信號是一致或近似一致的(如，幅度不相同但波形形狀相同或近似相同)，或者基于外部信號的相位能夠確定特征信號的相位或相反，等。能夠理解的是，這里特征信號的提取可以發生在CT圖像的檢選之前，也可以發生在CT圖像的檢選之后。
[0040]另外，由于在門控治療階段可能會使用不同的外部信號類型，因此可以針對于不同的外部信號來選取最適合的內部圖像特征以生成特征信號。例如，在外部信號是由圍繞身體的呼吸綁帶提供時，采用身體面積特征獲得的特征信號就能夠較好地相關于(甚至相同于)該外部信號。
[0041]然而，可以理解的是，即使是對于并非基于最適合的內部特征而生成的特征信號而言，只要其與門控放射治療的外部信號具有相關關系，則也能夠被用于門控放射治療。
[0042]圖3示出了非門控放射治療與根據本發明一個實施例的門控放射治療之間的比較。在圖3的左側所示的是非門控放射治療，其中放射治療針對的是病變體的整個運動區域。如圖所示的，在非門控放射治療中，病變體周圍較大面積的正常組織會受到輻射。相反，如圖3的右側所示的，在門控放射治療中，能夠精確地將輻射投放到病變體，并且能夠最小化病變體周圍受到輻射的正常組織面積。
[0043]根據本發明的一個實施例，基于特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束包括:對CT圖像進行檢選以獲得4D-CT圖像；根據所獲得的4D-CT圖像來設置門控放射治療系統；測量門控放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及基于當前呼吸相位和特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。根據一個實施例，基于所獲得的4D-CT圖像來設置門控放射治療系統還包括:根據所獲得的4D-CT圖像和特征信號來設置門控放射治療系統。對CT圖像進行檢選所用的呼吸信號可以是該特征信號，也可以不同于該特征信號。
[0044]能夠理解的是，也可以采用與以上不一致的方式來實現基于特征信號與外部信號的相關關系而控制放射線束。本發明對現有技術的創造性貢獻體現在多個方面，其中一個方面的貢獻表現為:使得在門控放射治療中也能夠使用D4D-CT的掃描結果。其中，利用從CT圖像本身中提取的內部特征信號替換了原本只能從外部裝置獲得的外部信號。因此，雖然本申請公開了創造性的控制放射線束的方式，但是用于現有技術的門控放射治療的其它方面也同樣適用于本發明，包括:僅在4D-CT掃描階段將外部信號替換為本發明的特征信號，而保持現有門控放射治療中的其它方面不改變。
[0045]根據本發明的一個實施例，根據4D-CT圖像和特征信號來設置門控放射治療系統包括:使得在特征信號所表示的特定呼吸相位或其相鄰相位發射射線束時只對病人的病變位置進行輻射，這是因為通過4D-CT圖像能夠確定病變體在特定相位時的確切位置。在控制放射線束時，需要根據特征信號與外部信號的相關關系來確定當前呼吸相位是否與該特定呼吸相位相同或鄰近于該特定呼吸相位。在病人處于呼吸周期的特定呼吸相位時，其身體內的病變體位置處于固定位置。使該固定位置落在治療區(即，輻射到達的區域)，并且只在病變體到達該固定位置的特定呼吸相位(或其鄰近相位)時才發射放射線束，而在其它呼吸相位則不發射放射線束。由于輻射到達的區域能夠被設置地盡可能與病變體的大小一致，所以能夠最小化病變 體周圍受到輻射的正常組織的面積。在門控放射治療中，根據4D-CT圖像和特征信號(呼吸信號)來設置門控放射治療系統以實現以上目的的各種具體手段本身是熟知的，在此不再贅述。
[0046]需要注意的是，當前呼吸相位鄰近特定呼吸相位是指，當前呼吸相位與特定呼吸相位相差N個相位以內，N可以根據實際應用的要求而取適當整數，如1、2、3、4、5、6...根據本發明的一個實施例，在治療階段中，在測量當前外部信號及確定外部信號所表示的當前呼吸相位后，如果基于特征信號與外部信號的相關關系確定當前呼吸相位與特征信號所表示的病變體位于治療區時的特定呼吸相位相同(或鄰近)時，則使射線束在當前相位被發射，而該射線束則正好能夠投射到當前處于治療區的病變體。
[0047]在門控放射治療階段，可以采用不同的外部裝置所提供的外部信號，包括但不限于:實時位置管理模塊所提供的實時位置管理信號、肺活量計提供的呼吸量信號、紅外攝像裝置提供的病人體表隨呼吸起伏的高度差信號或者壓力傳感器等提供的病人呼吸導致的壓力差信號等。
[0048]根據本發明的一個實施例，門控放射治療階段使用的外部信號是由模塊所提供的信號，其中信號用于控制門控相位。相應地，特征信號(或呼吸信號)能夠基于從40-01掃描所獲得的圖像中提取的如下參數之一，包括但不限于:空氣含量、肺部面積、肺部密度、身體面積、肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例等。
[0049]或者，為了使得所提取的特征信號能夠更好地相關于治療階段使用的信號，也可以使特征信號基于兩個或多個以上提及的參數。并且，在獲得了特征信號后，該特征信號就能夠被用于門控治療階段。基于空氣含量、肺部面積、肺部密度、身體面積、肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例或其組合來提取呼吸信號(或特征信號)的方法是已知的，在此不再展開。
[0050]可以理解的是，所采用的參數不限于以上所提及的。實際上，只要據此得到的特征信號能夠相關于信號，則其它參數或組合也能夠被用于本發明。
[0051]然而，雖然通過以上參數獲得的特征信號能夠被用于信號作為外部信號時的門控放射治療，但是這些特征信號往往與信號存在相移，所以無法精確地對發射放射線束的相位進行確定。
[0052]因此，根據本發明的一個實施例，提供了基于病人體表運動的特征信號。尤其是，利用了 4041'掃描的特定床位(例如，病變體所處的掃描床位)處的選定區域中的體表高度。通過這種方式所得到的特征信號能夠比其它方式更好地匹配(或相同)于信號。并且，由于利用體表高度得到的特征信號能夠很好地匹配于信號，所以其能夠在0404丁掃描(或八40-01掃描)和門控放射治療之間創造性地建立起橋梁。即使是040-(:1掃描后檢選所采用的呼吸信號與門控放射治療的外部信號存在較大相移，也能夠精確地確定要發射放射線束的相位。
[0053]圖4示出了根據本發明一個實施例的利用體表運動來得到特征信號的方法，其中示出的是平行于系統中的XI平面的一個切片。切片中淺色前景和黑色背景的邊界表示病人體表輪廓。在該方法中，首先，為該特定床位確定一個矩形區域(如，針對于該特定床位處的多張切片而計算出)；然后，為該特定床位中的每個切片計算落入該矩形區域中的體表高度。由此，就能夠得到特征信號(或呼吸信號)，其表示呼吸相位與體表高度的對應關系。矩形區域能夠確保始終采用與模塊運動規律相似的相同區域來捕捉人體表面的上下運動。能夠理解的是，該矩形區域中的體表高度包括但不限于:該區域中的病人體表高度的最大值、平均值等。
[0054]根據本發明的一個實施例，選定的矩形區域沿X軸的中心線可以與病人身體在X軸上的中心線重合，而矩形區域沿V軸的中心線通過身體在V軸上的最高位置。對于每張
'切片而言，矩形區域的形狀、大小和位置都可以是固定的。這能夠保證始終使用相同區域來捕捉人體表面的上下運動，從而提取出與運動規律一致的特征信號。[0055]圖4示意性地表示出了特定矩形區域，但是這并不對本發明形成限制。實際上，在能夠使得特征信號相關于(如，相同或近似相同于)RPM信號的情況下，所選定矩形區域的大小、形狀、位置等都能夠被改變，甚至也可以選擇其它形狀(例如，菱形、圓形等)的區域。
[0056]圖5示出了根據本發明一個實施例的在病人身體上設置RPM模塊的方法，包括:在掃描室進行4D-CT掃描時，將標記體501固定在病人身體上；在獲得4D-CT圖像后，確定標記體501與身體內病變體503的相對位置；再根據所確定的相對位置，在病變位置正上方的身體表面上固定病變標志；最后，在治療室進行放射治療時，在病變標志處設置RPM模塊502。圖5中RPM模塊502下方小圓形表示的是病變標志。標記體501在病人身體上固定的位置可以是估計的病變體503正上方位置，并且該估計位置可以與實際位置存在偏差。以上方法使得治療時RPM模塊能夠準確地放置在病變體的身體正上方。
[0057]根據本發明的一個實施例，在RPM模塊并非設置在病變體正上方(或兩者不在同一床位)時，特征信號也能夠較好地匹配RPM信號。
[0058]圖6示出了可設置RPM模塊的可操作區域。其中，RPM模塊602設置在病變體603的正上方。圖6中的虛線區域示出了可以設置RPM模塊的可操作區域。在一個實施例中，可操作區域能夠偏離病變體至少9個床位。
[0059]圖7示出了 RPM模塊702位于病變體703正上方時，特征信號與RPM信號的匹配情況。可以看出，在RPM模塊位于病變體702正上方時，特征信號能夠很好地匹配于RPM信號。
[0060]圖8不出了 RPM模塊802位于操作區域中但并不處于病變體正上方時,特征信號與RPM信號的匹配情 況。可以看出，位于操作區域中但并不處于病變體正上方時，特征信號也能夠較好地匹配于RPM信號。
[0061]根據本發明的一個實施例，除了在治療階段作為外部特征信號的替代外，特征信號(例如，基于體表運動、空氣含量、肺部面積、肺部密度和身體面積或其組合而提取的呼吸信號)在4D-⑶掃描階段還可以被用于D4D-CT圖像的檢選過程。
[0062]圖9示出了根據本發明一個實施例的用于門控放射治療的系統，包括:4D_CT掃描部件，用于進行4D-CT掃描以獲得CT圖像；特征信號提取部件，用于對CT圖像進行處理以提取特征信號，其中特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系；及射線控制部件，用于基于特征信號與外部信號的相關關系來控制門控放射治療的放射線束。
[0063]根據一個實施例的系統，射線控制部件被配置為:對CT圖像進行檢選以獲得4D-CT圖像；根據所獲得的4D-CT圖像和特征信號來設置門控放射治療的系統；測量門控放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及基于當前呼吸相位和特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。
[0064]根據一個實施例的系統，根據4D-CT圖像和特征信號來設置門控放射治療的系統包括:根據4D-CT圖像，使得在特征信號表示的特定呼吸相位或其相鄰相位發射射線束時只對病人的病變位置進行輻射。
[0065]根據一個實施例的系統，基于當前呼吸相位來控制放射線束包括:在當前呼吸相位與特定呼吸相位相同時或當前呼吸相位鄰近特定呼吸相位時，在當前呼吸相位發射放射線束。根據一個實施例的系統，門控放射治療的外部信號是由實時位置管理RPM模塊所提供的實時位置管理信號。
[0066]根據一個實施例的系統，特征信號表不病人的體表運動。
[0067]根據一個實施例的系統，體表運動包括:4041掃描的特定床位處的選定區域中的體表高度。
[0068]根據一個實施例的系統，體表高度表示為選定區域中的最大高度值、平均高度值
坐寸。[0069]根據一個實施例的系統，在進行40-01掃描時，將標記體固定在病人身體上；在獲得圖像后，確定標記體與病變位置的相對位置；根據所確定的相對位置，在病變位置正上方的身體表面上固定病變標志；及在進行放射治療時，在病變標志處設置模塊。
[0070]根據一個實施例的系統，特征信號與門控放射治療的外部信號具有的相關關系包括:特征信號與外部信號相匹配。
[0071]根據一個實施例，特征信號被用于對口圖像進行檢選以獲得04041圖像。
[0072]根據一個實施例的系統，特征信號基于如下參數或其組合而獲得:空氣含量、肺部面積、肺部密度、身體面積、肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例等。
[0073]本領域技術人員可以理解，除了之外，本發明的用于放射治療系統的方法還能夠用于其它類型的放射治療系統，包括但不限于:核磁共振系統、線性加速器(口嫩0系統等。相應地，本申請也公開了通用的用于放射治療系統的方法，包括:進行40醫療掃描以獲得圖像；對圖像進行處理以提取特征信號，其中特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信號與放射治療的外部信號具有相關關系；最后，基于特征信號與外部信號的相關關系來控制放射治療的放射線束。
[0074]根據一個實施例的用于放射治療系統的方法，基于特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束包括:對圖像進行檢選以獲得40圖像；根據所獲得的40圖像和特征信號來設置放射治療系統；測量放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及基于當前呼吸相位和特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。
[0075]根據一個實施例的用于放射治療系統的方法，設置放射治療系統包括:使得在特征信號表示的特定呼吸相位或其相鄰相位發射射線束時只對病人的病變體進行輻射。
[0076]根據一個實施例的用于放射治療系統的方法，基于當前呼吸相位來控制放射線束包括:在當前呼吸相位與特定呼吸相位相同時或當前呼吸相位鄰近特定呼吸相位時，在當前呼吸相位發射放射線束。
[0077]根據一個實施例的用于放射治療系統的方法，門控放射治療的外部信號是由實時位置管理卩？1模塊所提供的實時位置管理卩？1信號。
[0078]根據一個實施例的用于放射治療系統的方法，特征信號表示醫療掃描的特定床位處的選定區域中的病人體表高度。
[0079]根據一個實施例的用于放射治療系統的方法，在進行40醫療掃描時，將標記體固定在病人身體上；在獲得40圖像后，確定標記體與病變體的相對位置；根據所確定的相對位置，在病變體正上方的身體表面上固定病變標志；及在進行放射治療時，在病變標志處設置尺？1模塊。
[0080]通過本發明的用于放射治療系統的方法，能夠減低了放射治療的成本并提高了放射治療的效率。[0081]本領域技術人員能夠理解，本發明能夠以本領域中各種熟知的方式來實現，包括但不限于:硬件、固件、計算機程序、邏輯器件等。
[0082]借助上面給出的說明以及相應的附圖，已經對本發明的較佳實施例做了詳細的揭示。另外，盡管在描述中采用了一些特定的術語，但它們僅是示例性的。本領域技術人員將領會，還可以對本發明進行各種修改、等同替換、變化等。例如將上述實施例中的一個步驟或模塊分為兩個或更多個步驟或模塊來實現，或者相反，將上述實施例中的兩個或更多個步驟或模塊或裝置的功能放在一個步驟或模塊中來實現。只要這些變換沒有背離本發明的精神，則都應落 入本申請要求的保護范圍內。本發明的保護范圍由所附的權利要求書來限定。
【權利要求】
1.一種用于門控放射治療系統的方法，包括: 進行4D-CT掃描以獲得CT圖像； 對所述CT圖像進行處理以提取特征信號，其中所述特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且所述特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系；及 基于所述特征信號與所述外部信號的所述相關關系來控制門控放射治療的放射線束。
2.如權利要求1所述的方法，其中，基于所述特征信號與所述外部信號的相關關系來控制放射線束包括: 對CT圖像進行檢選以獲得4D-CT圖像； 根據4D-CT圖像和所述特征信號來設置所述門控放射治療系統； 測量門控放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及 基于所述當前呼吸相位和所述特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。
3.如權利要求2所述的方法，其中，根據4D-CT圖像和所述特征信號來設置門控放射治療系統包括:使得在所述特征信號表示的特定呼吸相位發射射線束時只對病人體內的病變體進行輻射。
4.如權利要求3所述的方法，其中，基于所述當前呼吸相位和所述相關關系來控制放射線束包括:在所述當前呼吸相位與所述特定呼吸相位相同時或所述當前呼吸相位鄰近所述特定呼吸相位時，在所述當前呼吸相位發射放射線束。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述門控放射治療的外部信號是由實時位置管理RPM模塊所提供的實時位置管理RPM信號。
6.如權利要求5所述的方法,其中,所述特征信號表不病人的體表運動。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述體表運動包括:4D-CT掃描的特定床位處的選定區域中的病人體表高度。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述病人體表高度表示為所述選定區域中的病人體表的最大高度值或平均高度值。
9.如權利要求5-8中任一項所述的方法，其中， 在進行4D-CT掃描時，將標記體固定在病人身體上； 在獲得4D-CT圖像后，確定所述標記體與病變體的相對位置； 根據所確定的相對位置，在病變體正上方的身體表面上固定病變標志；及 在進行放射治療時，在病變標志處設置所述RPM模塊。
10.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述特征信號與門控放射治療的外部信號具有的相關關系包括:所述特征信號與所述外部信號相匹配。
11.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述特征信號能夠被用于對所述CT圖像進行檢選以獲得D4D-CT圖像。
12.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述特征信號基于如下參數之一或其組合而獲得:空氣含量、肺部面積、肺部密度、身體面積、肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例。
13.一種用于門控放射治療的系統，包括: 4D-CT掃描部件，用于進行4D-CT掃描以獲得CT圖像； 特征信號提取部件，用于對所述CT圖像進行處理以提取特征信號，其中所述特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且所述特征信號與門控放射治療的外部信號具有相關關系；及 射線控制部件，用于基于所述特征信號與所述外部信號的所述相關關系來控制門控放射治療的放射線束。
14.如權利要求13所述的系統，其中，所述射線控制部件被配置為: 對CT圖像進行檢選以獲得4D-CT圖像； 根據所獲得的4D-CT圖像和所述特征信號來設置所述門控放射治療的系統； 測量門控放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及 基于所述當前呼吸相位和所述特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。
15.如權利要求14所述的系統，其中，根據所獲得的4D-CT圖像和所述特征信號來設置門控放射治療的系統包括:使得在所述特征信號表示的特定呼吸相位發射射線束時只對病人的病變體進行輻射。
16.如權利要求15所述的系統，其中，基于所述當前呼吸相位和所述相關關系來控制放射線束包括:在所述當前呼吸相位與所述特定呼吸相位相同時或所述當前呼吸相位鄰近所述特定呼吸相位時，在所述當前呼吸相位發射放射線束。
17.如權利要求16所述的系統，其中，所述門控放射治療的外部信號是由實時位置管理RPM模塊所提供的實時位置管理RPM信號。
18.如權利要求17所述的系統，其中，所述特征信號表示病人的體表運動。
19.如權利要求18所述的系統，其中，所述體表運動包括:4D-CT掃描的特定床位處的選定區域中的體表高度。
20.如權利要求19所述的系統，其中，所述體表高度表示為所述選定區域中的最大高度值或平均高度值。
21.如權利要求17-20中任一項所述的系統，其中， 在進行4D-CT掃描時，將標記體固定在病人身體上； 在獲得4D-CT圖像后，確定所述標記體與病變體的相對位置； 根據所確定的相對位置，在病變體正上方的身體表面上固定病變標志；及 在進行放射治療時，在病變標志處設置所述RPM模塊。
22.如權利要求13-20中任一項所述的系統，其中，所述特征信號與門控放射治療的外部信號具有的相關關系包括:所述特征信號與所述外部信號相匹配。
23.如權利要求13-20中任一項所述的系統，其中，所述特征信號被用于對所述CT圖像進行檢選以獲得D4D-CT圖像。
24.如權利要求13-20中任一項所述的系統，其中，所述特征信號基于如下參數之一或其組合而獲得:空氣含量、肺部面積、肺部密度、身體面積、肺擴展與收縮運動矢量、肺腔與身體面積比例。
25.一種用于放射治療系統的方法，包括: 進行4D醫療掃描以獲得圖像； 對所述圖像進行處理以提取特征信號，其中所述特征信號關聯于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且所述特征信號與放射治療的外部信號具有相關關系；及 基于所述特征信號 與所述外部信號的所述相關關系來控制所述放射治療的放射線束。
26.如權利要求25所述的方法，其中，基于所述特征信號與所述外部信號的相關關系來控制放射線束包括: 對所述圖像進行檢選以獲得4D圖像； 根據所述4D圖像和所述特征信號來設置所述放射治療系統； 測量放射治療的當前外部信號以確定當前呼吸相位；及 基于所述當前呼吸相位和所述特征信號與外部信號的相關關系來控制放射線束。
27.如權利要求26所述的方法，其中，根據所述4D圖像和所述特征信號來設置所述放射治療系統包括:使得在所述特征信號表示的特定呼吸相位發射射線束時只對病人的病變體進行輻射。
28.如權利要求27所述的方法，其中，基于所述當前呼吸相位來控制放射線束包括:在所述當前呼吸相位與所述特定呼吸相位相同時或所述當前呼吸相位鄰近所述特定呼吸相位時，在所述當前呼吸相位發射放射線束。
29.如權利要求28所述的方法，其中，所述門控放射治療的外部信號是由實時位置管理RPM模塊所提供的實時位置管理RPM信號。
30.如權利要求29所述的方法，其中，所述特征信號表示醫療掃描的特定床位處的選定區域中的病人體表高度。
31.如權利要求29-30中任一項所述的方法，其中， 在進行4D醫療掃描時，將標記體固定在病人身體上； 在獲得4D-圖像后，確定所述標記體與病變體的相對位置； 根據所確定的相對位置，在病變體正上方的身體表面上固定病變標志；及 在進行放射治療時，在病變標志處設置所述RPM模塊。
32.如權利要求29-30中任一項所述的方法，其中，所述放射治療系統包括:CT放射治療系統、MRI放射治療系統和線性加速器。
【文檔編號】A61N5/10GK103830848SQ201210489932
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優先權日:2012年11月27日
【發明者】劉平, 董加勤, 史軼倫 申請人:Ge醫療系統環球技術有限公司