CN101267770A - 监视医疗设备操作的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监视医疗设备的操作的系统，该医疗器械包含可动部分和用于控制该可动部分的控制器。该系统包括直接耦合到可动部分的运动检验设备。该系统被配置为为该运动检验设备确定运动数据。在一种操作的方法中，该方法包含：运动可动部分；为运动检验设备确定运动数据；和监视该运动数据。

Description

监视医疗设备操作的系统和方法

相关申请

[0001]本申请要求美国临时专利申请No.60/701,588的优先权，该申请于2005年7月22日提出且标题为“System and method ofdetermining position of an object and delivering radiation therapytreatment”；同时还要求美国临时专利申请No.60/701,580的优先权，该申请于2005年7月22日提出且标题为“System and method forfeedback guided quality assurance and adaptations to radiation therapytreatment”；以上两篇文献均通过参考结合到本申请中。

背景技术

[0002]过去的几十年，计算机和网络、放射疗法规划软件和医学成像器械(CT、MRI、US和PET)的改进逐渐被结合到放射疗法实践中。通常，设备用于跟踪实施治疗的装置的运动和位置。为了将正确剂量(例如放射量)实施到适当的靶治疗区域，在治疗中需监视实施到患者的放射量。典型地，通过与控制计算机硬接线的机械传感器来采集装置和患者的位置信息。

发明内容

[0003]在一个实施例中，本发明提供了用来控制、检验、同步和/或质量评价放射治疗系统或成像设备系统的局部定位系统(“LPS”)。这可实时地或作为后续程序完成。该实施例的一方面包括：在LPS和其它定位系统之间的接口，以及使用该用于机器控制、同步、和/或诸如成像或治疗的患者过程的信息。在另一实施例中，LPS可以与其他的患者监视设备通讯，以获取用于机器控制、同步、和/或患者过程的信息。

[0004]本发明的另一实施例包括在患者成像或治疗的情况下跟踪不同硬件部件的方法。这些部件可以包括机架、治疗床、准直仪(基座和/或各个叶片)或期望其反馈的其他部件。用于该系统的传感器也可附于患者上。

[0005]定位反馈的一种方法利用典型地硬接线到控制计算机的机械传感器。其他反馈方法集中在患者监视上，并且这些方法包含能够插入患者体内的可植入RF设备。这些设备的一些应用MOSFET技术来提供对于接收剂量的反馈，而其他设备提供位置的读出。

[0006]在另一实施例中，本发明提供用于监视医疗设备操作的系统，该医疗设备包含可动部分和用于控制该可动部分的控制器。该系统包括直接耦合到可动部分的运动检验设备。该系统配置为为该运动检验设备确定运动数据。

[0007]在另一实施例中，本发明提供了监视医疗设备操作的方法，其中该医疗设备包含可动部分、控制该可动部分的控制器和直接耦合到可动部分的运动检验设备。该方法包含以下行为：运动可动部分，为运动检验设备确定运动数据，以及监视该运动数据。

[0008]通过考虑详细的描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。

附图说明

[0009]图1为局部透视图，根据本发明一个实施例的放射治疗系统的局部示意图示。

[0010]图2为局部透视图，可在图1所示的放射治疗系统中使用的多叶准直仪的局部示意图示。

[0011]图3示意性示出根据本发明一个实施例并与图1的放射治疗系统结合的局部定位系统。

[0012]图4为可应用于图3的局部定位系统的多个设备的框图。

[0013]图5为根据本发明一个实施例利用可变强度种子实施放射疗法治疗的方法的流程图。

[0014]图6为根据本发明一个实施例利用来自植入或临近靶的MOSFET型标记物的反馈的方法的流程图。

具体实施方式

[0015]在详细地解释本发明的任何实施例之前，需要了解的是本发明在其申请中并不仅限于下列描述中阐明或附图中示出的结构细节和部件布置。本发明还可有其它实施例并能以多种方式实践或执行。还需要了解的是，这里使用的措词和术语是用于描述并且不应被视为限制。这里“包括”、“包含”或者“具有”及其变体的使用，意为包括其后所列出的项目及其等效物以及附加项。除非另外指出或者限制，术语“安装的”、“连接的”、“支撑的”和“耦合的”以及变体被广泛地使用，并包括所有直接和间接的安装、连接、支撑及耦合。更进一步地，“连接的”和“耦合的”并不限于物理或机械的连接或耦合。

[0016]尽管在描述附图时可以在这里进行诸如上面、下面、向下、向上、向后、底部、前面、后面等方向的参考，为了方便相对于附图(如正常视角)进行这些参考。这些方向不意图照字面意义或以任何形式限制本发明。另外，为了描述的目的而在此使用如“第一”、“第二”和“第三”的术语，而不意图显示或暗示相对的重要性或意义。

[0017]另外，需要了解的是，本发明的实施例包括硬件、软件和电子部件或模块，为了讨论，其可被描述和示出为就像大部分部件单独以硬件实现。然而，本领域技术人员基于对该详细描述的阅读，可以认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可能以软件实现。由此，应该注意：许多基于硬件和软件的设备以及许多不同结构的部件都可能被用于实现本发明。此外，正如后续段落中所描述的，在附图中所示的详细的机械结构是为了例示本发明的实施例，并且其他可选择的机械结构是可以的。

[0018]图1示出可以为患者14提供放射疗法的放射治疗系统10。放射疗法可以包括基于光子的放射治疗、短程治疗、电子束治疗、质子、中子或粒子治疗或者其他类型的治疗方法。放射治疗系统10包括具有机架18的放射治疗设备，其中，机架18由机架控制器20控制。尽管在图中所示的机架18是环状机架，也就是其延伸通过完整的360度弧以建立完整的环或圆，也可以使用其他类型的安装布置。例如，可以使用C型、部分环形机架或者机器臂。

[0019]机架18可以支撑放射模块，该放射模块具有放射源22和可操作以产生光子射线束30的线性加速器26。放射模块也可以包括可操作以修改或调节射线束30的调节设备34。调节设备34提供射线束30的调节并引导射线束30朝向患者14。具体地，射线束30朝向患者的一部分。一般来说，这一部分可以包括整个身体，但一般小于整个身体，并可以由二维面积和/或三维体积来定义。期望接收放射的部分，该部分可以被称为靶或靶区域(如46所示)，是感兴趣区域的例子。另一感兴趣的区域类型为危险区域。如果该部分包括危险区域，则射线束优选从危险区域转移。患者14可能会有多于一个的需要接受放射治疗的靶区域46。这种调节有时称为强度调节放射治疗(“IMRT”)。

[0020]其他能够在相对于患者14的多种转动位置和/或轴位置定位放射模块的框架也可使用。另外，放射源22可以在不遵循机架18形状的路径中运动。例如，即便图示的机架18为通常的圆形，放射源24也可在非圆形路径中运动。

[0021]在如图2所示的一种结构中，调节设备34包括准直设备。准直设备包括具有一组夹件(jaw)39的主准直仪。夹件定义并调节射线束30可以通过的孔40的大小。夹件39包括由致动器41控制的上夹和下夹。上、下夹可动以调节孔40的大小。准直设备进一步包括多叶准直仪(MLC)38，该多叶准直仪包括多个可操作以从一个位置运动到另一个位置的交错(interlaced)叶42。叶42和夹件39的运动可以用定位设备(如下更详细所述)跟踪。需要注意的是，叶42可以被运动到在最小打开位置与最大打开位置之间的任何位置。在射线束30到达患者14上的靶46之前，多个交错叶42调节射线束30的强度、大小和形状。每一个叶42均由诸如电机或空气阀的致动器50独立控制，从而使得叶42可以快速打开和关闭以允许或阻挡射线的通过。致动器50可由MLC计算机和/或控制器54控制。

[0022]放射治疗系统(图1)也可以包含检测器58(如千伏或兆伏检测器)，该检测器可操作以接收来自治疗放射源22或独立放射源的射线束。线性加速器26和检测器58也可以操作作为计算机X射线断层摄影(简称为CT)系统以产生患者14的CT图像。线性加速器26向患者14中的靶46发射射线束30。CT图像可以通过具有扇形几何形状、多切片几何形状或锥形光束几何形状的射线束30来获得。另外，CT图像可通过实施兆伏能量或千伏能量的线性加速器26来获得。靶46及其周围组织吸收一些放射。检测器58检测或测量被靶46及其周围组织吸收的放射量。当线性加速器26旋转并向患者14发射射线时，检测器58从不同的角度收集吸收数据。收集的数据被传输给计算机54来处理吸收数据并产生患者身体组织和器官的截面图像或“切片”。图像也可显示骨头、软组织和血管。

[0023]放射治疗系统10也可包含患者支撑件，例如支撑患者14的治疗床62。治疗床62沿着x、y或z轴其中的一个方向运动。在其他结构中，患者支撑件可为适于支撑患者身体的任何部分的设备，并且不被限制为必须支撑患者的整个身体。系统10也包括可操作以操纵治疗床70的位置的驱动系统66。驱动系统66可由治疗床计算机和/或控制器70进行控制。可选择地，可以使用治疗系统10的另一计算机和/或控制器来控制驱动系统66。

[0024]如上面所描述的放射治疗系统10包括许多为了向患者14实施期望剂量(例如预期的放射量)而可以从一个位置运动到另一位置的部件和机构(例如治疗床62、MLC 38、机架18等)。例如，可以移动MLC 38的叶42，从而调节实施到患者14的放射强度。另外，可以运动治疗床62以恰当地定位靶46。因此治疗系统10的每个部件的运动可以被精确地控制以实施适当剂量到患者14。可以利用多个计算机和/或控制器(例如机架控制器20、治疗床控制器70、MLC控制器54等)来控制治疗系统10的部件和机构的运动(及操作)。也可以执行其他控制器例如剂量控制器75(图3所示)以在治疗期间实施适当剂量到患者14。剂量控制器75可以从多个定位和剂量检验设备(如下面详细所述)接收信号，从而确定要实施到患者14的适当剂量。

[0025]可选择地，单个系统计算机(未示出)也能用于控制整个治疗系统10，该单个系统计算机合并所有各个控制器和/或计算机的处理程序和操作。

[0026]图3示出LPS 100的一种实施例，该系统与多个放射治疗系统部件及其各自的控制器相连接。LPS 100也可用于跟踪患者14和靶46的运动(如图4所示)。在其他实施例中，LPS 100能够在其他类型的成像装置(如CT、MRI、PET等)中实现，而不限于图1所示的放射治疗系统10。在图3所示的实施例中，LPS 100包括综合(integration)计算机105、系统监视模块110和多个位置检验设备125。

[0027]在更进一步地进行之前，需要了解的是，这里也可以将多个位置检验设备125称为多个运动检验设备125。如这里所讨论的，位置检验设备125可用于为设备125获取速度(或速率)、加速度或时间序列。这里，可以将位置信息、速度信息、加速度信息和时间序列信息总称为运动信息，因此可以用术语“运动检验设备”来代替“位置检验设备”。也正如这里所讨论的，位置检验设备125(或运动检验设备125)可被用于监视向位置检验设备125的放射。

[0028]如图3所示，治疗系统10的每个控制器(如机架控制器20、治疗床控制器70、MLC控制器54、剂量控制器75等)可以向它们相应的治疗系统部件传输信号，以控制它们的运动和操作。需要了解的是，如在图3中被接收和传输的信号能够通过有线和无线通讯部件(例如铜线、同轴电缆、射频(“RF”)、红外(“IR”)信号、Wi-Fi信号等)维持。治疗系统部件也向系统监视模块110传输信号。那些信号可以与部件的实际位置和操作相对应。系统监视模块110也可以从位置检验设备125接收信号。

[0029]仍参考图3，LPS100的位置检验设备125耦合到治疗系统10的各个部件。位置检验设备125可用于从治疗系统10的部件收集相对的和绝对的位置数据，这些位置数据可以帮助优化放射疗法的实施。例如，位置检验设备125可以耦合到治疗床62以提供治疗床62的位置、速度和/或下陷(sag)。作为其他例子，位置检验设备125可以在战略上定位以检测机架位置、速度和下陷以及叶的位置和速度。

[0030]位置检验设备125也可以提供相对于其他部件的位置数据，例如，相对于机架位置的治疗床位置。相似地，也可以将位置检验设备125耦合到治疗系统的多个其他部件(例如MLC 38的叶42、机架18、线性加速器26等)，以提供其他位置数据。另外，在一些实施例中，可以将定位设备和信标(beacon)耦合到患者14或植入患者14内，以提供患者14和靶位置信息(如参考图4详细所述)。

[0031]在一些实施例中，LPS100也可用于跟踪治疗系统10的部件运动的速度。更具体地，部件的速度可以通过使用位置检验设备125的信号以多种方法来确定。在一个实施例中，应用多普勒效应来跟踪每个运动部件的速度。在另一实施例中，可以完成位置/时间比较计算来确定治疗系统10的每个部件的速度。例如，应用多普勒效应，通过跟踪固定于线性加速器上的位置检验设备125，可以检测线性加速器26围绕机架18从一个位置运动到另一个位置的速度。

[0032]为了跟踪每个检验设备125的位置和速度，将通过系统监视模块110接收到的信号分程传递给综合计算机105。在一些实施例中，从系统监视模块110传输给综合计算机105的信号被直接分程传送并且没有改变。在其他实施例中，从系统监视模块110传输给综合计算机105的信号在被发送之前被调制或改变。可选择地，系统监视模块110可以直接合并到综合计算机105中。

[0033]接收到来自系统监视模块110的信号后，综合计算机105可以完成由LPS 100创建的控制回路，并将信号传回多个系统控制器(例如机架控制器20、治疗床控制器70、MLC控制器54、剂量控制器75等)的每一个。然后，可以使用从综合计算机105传输给每个系统控制器的信号来改变系统部件的位置和操作。因此，综合计算机105能够有效地控制整个治疗系统10。

[0034]在一个实施例中，可以使用LPS 100的综合计算机105来将治疗系统每个部件的信号(例如诸如位置信号、速度信号、加速度信号等的运动信号)与位置检验设备125的信号进行比较。例如，耦合到治疗床62的位置检验设备125的位置信号可以利用硬接线位置信号进行再核对(cross-check)，从治疗床62直接传输该硬接线位置信号。如果位置检验设备的信号与由治疗床62产生的信号不同，则综合计算机105可以判定是否需要改变治疗床位置。然后，综合计算机105传递校正信号给治疗床控制器70以将治疗床62移动到恰当的位置。

[0035]在另一实施例中，利用使用综合计算机105的LPS 100可以校正部件的速度。例如，可以将利用位置检验设备125监视的速度与由线性加速器26的硬接线部件产生的速度相比较。如果利用位置检验设备125监视的速度不同于硬接线连接的速度，则可使用综合计算机105进行对于线性加速器26的运动的改变。

[0036]因此，可以使用LPS 100来从治疗系统10的部件收集多个信息，从而使用绝对和相对参考点来在时间和空间上监视并校正每个部件的运动。这种做法中，由位置检验设备125跟踪的治疗系统10的每个部件可以彼此协调和同步，以向患者14实施正确的剂量和治疗。例如，治疗床62、线性加速器26和MLC 42均可被同步并利用综合计算机105来实时检验它们的运动，以对患者14实施治疗。如果需要，可以对治疗系统10的部件的速度和位置进行校正。

[0037]在另一实施例中，LPS 100和/或其他目标定位系统可以与治疗系统10接口和/或通讯，以引导后处理检验操作。需要注意的是，患者监视设备也可与治疗系统10接口和/或通讯以执行后处理检验操作。治疗完成之后，可以查看位置检验设备125的信号。也可以查看治疗系统10每个部件的硬接线信号。然后，可以将来自位置检验设备125的信号与相应的硬接线信号进行比较。比较的结果可用作质量保证检查以验证治疗系统10的所有部件操作正确。应用该对比，可以潜在地识别故障部件和需要替换的部件。

[0038]LPS 100的位置检验设备125不限于监视机械设备和部件(也就是机架18、MLC 38、治疗床62等)。并且，本发明的检验方面也不限于上面所描述的LPS设备。在另一个实施例中，为了监视、检测和/或改变在治疗期间实施的剂量115，可以将多个位置监视设备耦合到患者14或植入患者14内。图4示出协助实施放射治疗的示例性位置设备的组200。位置设备可以包含反射器标记物205、发射器标记物210、可变强度种子215和晶体管标记物220。其他类型的位置设备可以包括射频种子和可变频率种子。在组200中包括的每个位置设备均可合并到LPS 100中。在其他实施例中，位置设备205-220不需要包含在LPS 100中，并可在分开独立的监视系统中实现。进一步进行之前，需要了解的是，这里广泛使用的术语“标记物”包含术语种子。例如，这里可将可变强度种子215称为可变强度标记物215。

[0039]在一些实施例中，反射器标记物205被植入在患者14的靶46附近，并被用作被动跟踪和定位信标。反射器标记物205也可被布置在接近患者14的位置(例如治疗床62)。当反射器标记物205被诸如放射源的触发源触发时，反射器标记物205的位置可用于“局部化”靶46的位置。在一些实施例中，反射器标记物也可在放射治疗之前或期间与CT成像结合使用。用反射器标记物205获取的位置数据可以确认患者14和靶46相对于患者解剖结构的位置。因此，反射器标记物可以帮助引导朝着靶46的放射治疗。反射器标记物205也可植入患者14的其他的区域中(或安置于附近)。例如，为了避免极易受攻击的区域暴露在射线中，可以将标记物205植入已经确认的危险区域(“RAR”)附近。

[0040]发射器标记物210是另一种类型的定位器，并可与反射器标记物205类似地使用。然而，发射器标记物210不需要触发源以被激活。因此，基于结构，可以在治疗过程中的任何时间(并且不仅是当患者被暴露于射线中时)定位该发射器标记物210。发射器标记物可以发射多种信号(例如射频、蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4及类似)，这些信号由相应的接收器接收。

[0041]在另一实施例中，可变强度种子215既可用于跟踪患者14的位置，也可用于跟踪实施到患者14的剂量。例如，射频定位种子可配置为产生特殊信号，该特殊信号对应于实施到患者14的某个预期剂量。然后，可以将配置好的射频种子植入到患者14的靶46中或植入该靶46附近。每次射频种子被暴露于放射治疗中时，从种子传输来的射频信号会变弱。当实施完全部的预定剂量之后，种子将会停止传输信号。

[0042]对于需要多次实施会话(delivery session)的放射治疗，每一次治疗之前，都需要探测可变强度种子215的信息。通过这种做法，可以检验在该实施会话之前已经实施到患者的放射量。此外，已经由种子215接收到的放射量可以通过已经由治疗系统10实施的放射量进行检验。然后，可以比较那些值，并可以检验治疗系统10的操作。在其他实施例中，种子215可以使用多种其他技术(包括无线和有线连接)来传输它们的可变信号，这些技术如WiFi、IEEE802.15族中包括的信号、光纤连接器或者传统的导线连接器。此外，可以以可选择方式改变种子215以确定实施到患者14的剂量。例如，在一些实施例中，从种子215传输的信号可以根据接收到的放射量而增加或变强。

[0043]在一些实施例中，可变强度种子215能够帮助确定靶46的变形(例如靶46对放射治疗如何反应)。例如，诸如可变强度种子215的标记物可被用做用于变形计算的参照点(fiduciary point)。最初可以使用CT图像或者用一个或多个标记物跟踪靶46，来进行变形计算。在2005年7月22日提交且标题为“System and method for feedbackguided quality assurance and adaptations to radiation therapy treatment”中的美国临时专利申请No.60/701,580，描述了变形计算的例子，并且该申请的全部内容通过参考被包括在这里。然后，可以将靶46的变形与实施到患者14的放射量相对比，其中，放射量可以通过种子215进行计算。当将接收的放射量与已经发生的变形量对比时，放射治疗策略可以根据接收到的放射量来改变。

[0044]图5示出利用可变强度种子215实施放射治疗的方法的流程图。首先利用治疗系统10对患者14进行注册(方框250)。通过这样做，可变强度种子215可以传输对于患者14和靶46唯一的注册信号，其可以帮助确保执行正确的治疗。一旦注册，则可以确定要实施到患者14的剂量(方框255)。从(多个)种子215传输的信号强度可以根据确定的剂量来调节。一剂中实施的放射量可以取决于患者14、靶46及靶46的变形。在确定了要实施到患者14的剂量后，可以确定靶46的位置(方框260)。在一些实施例中，从种子215传输的信号可以用于计算靶46的位置。在其他实施例中，标记物(如标记物205和210)可以用于确定靶46的定位。另外，其他区域的位置(例如在治疗床62上的患者身体的位置)也可如上述那样被跟踪。

[0045]一旦已经收集到位置数据，可以将预期剂量实施到患者14(方框265)。在实施期间，种子215可用于计算已经由患者14接收到的剂量(方框270)。在一些实施例中，连续地跟踪正在从种子215传输的信号，从而可以在整个治疗期间跟踪正在被患者接收的放射量。在其他实施例中，以预期间隔来读取或轮询来自种子215的信号。为了验证患者正在接收正确剂量，可以将正在实施的剂量与根据种子215正在接收到的剂量相对比(方框275)。如果患者正在接收到的放射量与正在实施的放射量相对相等，则可以判定是否继续治疗(方框280)。如果来自种子215的信号不再出现，则治疗可以结束(方框285)。然而，如果需要额外的治疗，过程可以回到方框255以确定要实施到患者14的正确剂量。

[0046]再次参考方框275，如果患者正在接收的放射量与由治疗系统10正在实施的放射量并不相对相等，则可以判定是否继续治疗(方框290)。在一些实施例中，在实施到患者14的放射量与患者14接收到的放射量之间的差别可以发信号通知治疗系统故障。这样的差异也能指示：正在治疗不正确的区域。在这样的实施例中，治疗可以终止(方框295)。然而，在一些实施例中，需要进行调节来改变实施的剂量、改变治疗系统10的部件的位置、或改变患者14的位置(方框300)。这种改变可以校正治疗的实施从而使治疗可以继续执行。在调节必要的部件后，过程可以回到方框255，从而使得可以为随后实施完成剂量计算。在美国临时专利申请No.60/701,580中也描述了剂量计算的例子。

[0047]在一个实施例中，图5所示的过程可以用在LPS 100中包括的剂量控制器75(图3所示)来实现。在另一实施例中，图5所示的过程可以用分开的独立系统来实现。过程步骤的完成速度可以取决于执行这些步骤的系统的性能。在一些实施例中，过程实质上连续更新，从而可以在治疗过程中进行对于剂量和实施的治疗系统改变。

[0048]返回参考图4，晶体管标记物220也可用于跟踪患者14的位置以及由患者14接收到的剂量。然而，与可变强度种子215不同，晶体管标记物220的信号可用于监视剂量的强度，也可监视已经被患者接收到的放射量。更具体地，可以编译来自晶体管标记物220的强度信号以提供已经被患者14接收到的剂量的指示。

[0049]在一个实施例中，金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)标记物220，诸如来自美国北卡罗来纳州的Morrisville的Sicel Technologies公司的传感器或标记物，可与其他定位器标记物(如标记物205和210)结合使用以帮助优化对于患者14的剂量实施。定位器标记物可用于确定靶46的定位和变形特征，以及MOSFET型标记物220可用于监视正在被患者14接收的剂量。然后，可以将由患者14所接收到的并被MOSFET标记物220跟踪的剂量与从治疗系统10实际实施的剂量相比较。治疗之后的剂量比较可以用于检测在治疗期间的系统错误或随机错误，并为将来的补救治疗或治疗修改作准备。在其他实施例中，整个治疗期间可以由MOSFET标记物220实时地监视剂量，并在同一治疗中对于实施策略进行改变。

[0050]图6示出利用来自植入靶46内或植入在靶46附近的MOSFET标记物220的反馈的方法的流程图。在图6所示的实施例中，过程结合日常CT扫描来完成，该过程在实施治疗之前完成。然而在其他实施例中，标记物220可以在治疗前、期间、后的任何时间被使用，并与多种其他治疗(MRI、PET等)相结合。

[0051]如图6所示，首先确定标记物220的定位(方框350)。其他信标和种子(例如标记物205-220)也可以被定位以提供患者14和靶46的整套(complete set)位置数据。在将标记物205-220定位后，可以将它们当前的位置与过去治疗的标记物位置相比较(方框355)。通过这样做，可以跟踪标记物220(如果有任何)的移动。标记物220由于外力或靶46的运动可以从一个位置移动到另一个位置。在任何一种情形下，如果标记物在接下来的治疗中从一个位置充分地移动到另一个位置，则需要调节。确定了标记物的位置(方框355)之后，可以记录已经由治疗系统10实施的剂量，并且可以计算患者14实际接收到的预测放射量(方框360)。还可以利用标记物200测量实际已经接收的放射量和强度(方框365)。

[0052]可以将预测剂量计算(方框360)可与利用标记物220所监视的剂量(方框365)进行比较。在判定实施到患者14的治疗是否与患者14接收到的治疗相等(方框370)之后，可以考虑靶46的定位(方框375)。要通过放射疗法治疗的靶46的益处(conduciveness)可以在全身各处变化。因此，在一些情形下，由治疗系统10实施的放射量会比由靶46所接收到的剂量更大。可以生成报告(方框380)，其基于对靶46和过去治疗的现有知识，指示对于特定实施应由患者接收的剂量。也可以考虑可能发生的变形效应。使用确定性报告的信息和来自标记物220的剂量数据，可以决定是否需要后续治疗(方框385)。用这种方法使用标记物220可以改进变形计算并确认投影的变形图。如果不需要后续治疗则结束过程(方框390)。如果需要另一治疗，则可以调节治疗系统10的设定(方框395)并且过程可以回到方框360。治疗系统10的部件的位置和其实施的剂量可能需要基于治疗的类型、变形或患者位置来调节。

[0053]再次参考图4，在另一实施例中，可以选择和使用组200的一套标记物和种子以将治疗实施到运动中的靶10(例如肺、消化道等)。从组200中选择的标记物和种子205-220的组合可以根据治疗系统10、实施的治疗类型和患者14来确定。

[0054]在一个实施例中，靶46的运动既可以用标记物和种子的组200跟踪，也可用其他设备(例如荧光透视法、MVCT、kVCT等)跟踪。然后，在剂量的实施期间，可以根据靶的位置来调整或中断治疗。例如，患者14的肺可能需要被放射。由于患者在治疗过程中呼吸，所以靶46(即肺)可能有相关的持续运动。为了跟踪肺的运动，组200的标记物和种子可以被植入肺中或布置在肺附近。肺的运动也可用诸如上面列出的其他设备监视。通过跟踪肺的运动，可以根据正在发生的运动类型来调整正在实施的治疗以包括不同的剂量。更具体地，当患者吸气时实施的剂量可能不同于患者呼气时实施的剂量。另外，通过将组200的标记物和种子的信号与其他设备的信号进行比较，可以检验肺的运动和实施的治疗。如果比较的结果彼此不一致，可以识别治疗中的错误或仪器故障。也可以利用组200的标记物和种子来识别肺的不稳定行为(例如咳嗽)，从而可以暂停或中断治疗直到运动变得更加稳定。

[0055]在另一实施例中，用于跟踪治疗系统10的部件的设备和种子与标记物的组200的全部集合可用于向患者14实施治疗。在一个这样的实施例中，使用四维计算机X线断层摄影术(4D CT)图像来使用治疗系统10的部件和靶46的运动以提供优化治疗。4D CT图像可以表示3D图像容积的集合，每个3D图像容积表示运动模式的“相(phase)”，该运动模式例如呼吸。这些4D CT图像可以用于作构造轮廓，也可用于产生预期某个周期的相的治疗计划。然而，病人的运动模式会经常偏离由4D CT成像装置识别的理想可再生模式。在治疗期间，通过监视患者和/或系统部件的运动，可以使用组200的种子和标记物来更准确地计算用于每个容积的剂量。使用种子和标记物跟踪的运动可以是无规律或者非期望的，并不需要遵循平滑或可再生的轨迹。也可在实施过程中检验治疗系统10的每个部件的位置。使用利用多种设备获得的测量结果，可以为患者的实际运动模式重新计算最优剂量。在另一实施例中，患者14、靶46和治疗系统10部件的运动可用于在治疗过程中实时地为4D CT的每个相重新计算剂量。变形监视技术(如上所述的)也可作为在不同相之间计算和改变剂量的参数。利用所有可利用的数据资源可以得到优化治疗。

[0056]因此，其中，本发明提供了确定对象的位置和实施放射疗法的新型且有用的系统和方法。在以下的权利要求中阐述了本发明的多个特征和优点。

Claims (47)

1.一种用于监视医疗设备的操作的系统，所述医疗设备包括可动部分和控制所述可动部分的控制器，该系统包含：

直接耦合到所述可动部分的运动检验设备；并且

其中，所述系统配置为为所述运动检验设备确定运动数据。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述可动部分包含放射源。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述医疗设备包含具有所述可动部分的放射源。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述可动部分包含机架、治疗床、放射调节设备和检测器中的至少一种。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述运动数据包含以下数据中的至少一项：相对位置数据、绝对位置数据、相对速度数据、绝对速度数据、相对加速度数据、绝对加速度数据和时间序列数据。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器至少部分地根据所述运动数据来控制所述可动设备。

7.如权利要求1所述的系统，进一步包含直接耦合到所述可动部分的第二运动检验设备，其中，所述系统进一步配置为为所述第二运动检验设备确定第二运动数据。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述第二运动数据包含以下数据中的至少一项：在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对位置数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间相对速度数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对加速度数据和在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的时间序列数据。

9.如权利要求7所述的系统，其中所述第二运动检验设备直接耦合到所述可动部分。

10.如权利要求7所述的系统，其中，所述医疗设备还包含第二可动部分，并且其中，所述第二运动检验设备直接耦合到所述第二可动部分。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述医疗设备还包含用于控制所述第二可动部分的第二控制器，以及其中，所述第二控制器至少部分地根据所述第二运动数据来控制所述可动设备。

12.如权利要求1所述的系统，进一步包含与所述运动检验设备通讯的系统监视模块，并且其中，所述系统监视模块被配置为为所述运动检验设备确定所述运动数据。

13.如权利要求12所述的系统，其中，在所述系统监视模块与所述运动检验设备之间的通讯包括无线通讯。

14.如权利要求12所述的系统，其中，所述系统进一步包含直接耦合到所述可动部分的第二运动检验设备，其中，所述系统监视模块进一步配置为为所述第二运动检验设备确定第二运动数据。

15.如权利要求12所述的系统，其中，所述医疗设备包含第二可动部分和用于控制所述第二可动部分的第二控制器，其中，所述系统进一步包含直接耦合到所述第二可动部分的第二运动检验设备，并且其中，所述系统监视模块进一步配置为为所述第二运动检验设备确定第二运动数据。

16.如权利要求15所述的系统，进一步包含与所述第一控制器和所述第二控制器通讯的综合计算机，其中，所述系统监视模块与所述综合计算机通讯，并且其中，所述系统监视模块将所述运动数据传送到所述综合计算机。

17.如权利要求12所述的系统，其中，所述系统监视模块与所述控制器通讯，并且其中，所述系统监视模块将所述运动数据传送给所述控制器。

18.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统适于与第二运动检验设备进行通讯，所述第二运动检验设备与接收放射的患者相关联，其中，所述系统进一步配置为为所述第二运动检验设备确定运动数据。

19.如权利要求18所述的系统，其中，所述第二运动数据包含以下数据中的至少一项：在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对位置数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对速度数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对加速度数据和在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的时间序列数据。

20.如权利要求18所述的系统，其中，所述第二运动检验设备包含以下数据中的至少一项：反射器标记物、射频标记物、发射器标记物、可变强度标记物、可变频率标记物和晶体管标记物。

21.如权利要求18所述的系统，其中，所述医疗设备进一步包含第二控制器，所述第二控制器被配置为控制由放射源所实施的放射，其中，所述第二运动检验设备进一步配置为感应与由所述第二运动检验设备所接受到的放射相关的参数，以及其中，所述系统进一步配置为接收与所述放射参数相关的数据。

22.如权利要求21所述的系统，进一步包含与所述第一运动检验设备和所述第二运动检验设备通讯的系统监视模块，以及其中，所述系统监视模块被配置为：为所述第一运动检验设备确定所述运动数据；为所述第二运动检验设备确定所述运动数据；以及确定与所述放射参数相关的所述数据。

23.如权利要求22所述的系统，其中，所述第一运动检验设备进一步被配置为感应与由所述第一运动检验设备接收的放射相关的参数，并且其中，所述系统监视模块被进一步配置为接收与由所述第一运动检验设备接收到的所述放射参数相关的数据。

24.如权利要求1所述的系统，进一步包含耦合到所述控制器并且被配置为感应所述可动部分的位置的位置传感器。

25.如权利要求1所述的系统，其中，所述运动检验设备包括以下标记物中的至少一项：反射器标记物、射频标记物、发射器标记物、可变强度标记物、可变频率标记物和晶体管标记物。

26.一种监视医疗设备的操作的方法，所述医疗设备包含可动部分、用于控制所述可动部分的控制器和直接耦合到所述可动部分的运动检验设备，所述方法包含：

移动所述可动部分；

为所述运动检验设备确定运动数据；以及

监视所述运动数据。

27.如权利要求26所述的方法，进一步包含：

利用运动传感器获取所述可动部分的运动信号，所述运动传感器与所述运动检验设备不同；

获取与所述运动信号相关的数据；

从所述被监视的运动数据中获取与所述运动检验设备相关的数据；以及

将所述运动信号的所述数据与所述运动检验设备的所述数据进行比较。

28.如权利要求27所述的方法，进一步包含基于所述比较来判定所述可动部分是否在预期的定位。

29.如权利要求27所述的方法，进一步包含基于所述比较来判定所述运动传感器是否与所述运动检验设备正确地同步。

30.如权利要求29所述的方法，进一步包含：如果所述运动传感器未与所述运动检验设备正确地同步，则生成信号。

31.如权利要求29所述的方法，进一步包含：如果所述位置传感器未与所述运动检验设备正确地同步，则校正所述运动传感器的所述信号。

32.如权利要求26所述的方法，至少部分地基于所述被监视的运动数据来判定所述可动部分是否在预期的定位。

33.如权利要求32所述的方法，其中，所述判定动作包括将所述运动数据和所述预期的定位进行比较。

34.如权利要求32所述的方法，进一步包含：如果所述可动部分没有在所述预期的定位，则产生信号。

35.如权利要求32所述的方法，进一步包含：如果所述可动部分没有在所述预期的定位，则运动所述可动部分。

36.如权利要求26所述的方法，其中，所述运动数据包含以下数据中的至少一项：相对位置数据、绝对位置数据、相对速度数据、绝对速度数据、相对加速度数据、绝对加速度数据和时间序列数据。

37.如权利要求26所述的方法，其中，所述医疗设备进一步包含直接耦合到所述可动部分的第二运动检验设备，并且其中，所述方法进一步包含：

为所述第二运动检验设备确定第二运动数据；以及

监视所述第二运动数据。

38.如权利要求37所述的方法，其中，所述第二运动数据包括以下数据中的至少一项：在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对位置数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对速度数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对加速度数据和在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的时间序列数据。

39.如权利要求26所述的方法，其中，所述医疗设备进一步包含第二可动部分和直接耦合到所述第二可动部分的第二运动检验设备，并且其中，所述方法进一步包含：

为所述第二运动检验设备确定第二运动数据；以及

监视所述第二运动数据。

40.如权利要求39所述的方法，其中，所述第二运动数据包含以下数据中的至少一项：在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对位置数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对速度数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对加速度数据和在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的时间序列数据。

41.如权利要求26所述的方法，其中，所述医疗设备适于与与接收放射的患者相关联的第二运动检验设备进行通讯，并且其中，所述方法进一步包含：

为所述第二运动检验设备确定第二运动数据；以及

监视所述第二运动数据。

42.如权利要求41所述的方法，其中，所述第二运动数据包含以下数据中的至少一项：在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对位置数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对速度数据、在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的相对加速度数据和在所述第二运动检验设备与所述第一运动检验设备之间的时间序列数据。

43.如权利要求41所述的方法，其中，所述第二运动检验设备包含以下标记物中的至少一项：反射器标记物、射频标记物、发射器标记物、可变强度标记物、可变频率标记物和晶体管标记物。

44.如权利要求41所述的方法，进一步包含：向所述患者实施放射；为所述第二运动检验设备确定放射相关数据；以及监视所述放射相关数据。

45.如权利要求44所述的方法，进一步包含：为所述第一运动检验设备确定第二放射相关数据；以及监视所述第二放射相关数据。

46.如权利要求45所述的方法，进一步包含：将所述第一放射相关数据与所述第二放射相关数据进行比较。

47.如权利要求26所述的方法，其中，所述运动检验设备包含以下标记物中的至少一项：反射器标记物、射频标记物、发射器标记物、可变强度标记物、可变频率标记物和晶体管标记物。

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