CN101835510B - 近距疗法装置 - Google Patents

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Abstract

一种可植入敷药器(10)，其具有至少一个引导通道(12)，用于将放射性种子或源(66)引导到目标区域。多个可成像基准(40)，其配置用于与目标区域邻近地接附至患者。电磁传感器(18、20、22、20’、42)，其被安装于敷药器以及可成像基准。电磁跟踪系统，其确定所述敷药器上安装的传感器(18、20、22、20’)与所述基准上安装的传感器(42)的相对位置。定位处理器(52)生成与高分辨率图像(46)组合(56)的传感器图。比较处理器(70)，其监控传感器位置的变化、生成移动校正变换(72)，该移动校正变换将计划图像变换(74)到经变换的计划图像(76)。近距疗法处置处理器(60)，其根据计划图像或经变换的计划图像生成处置计划(60a)以控制将放射性源或种子(66)移动通过所述敷药器(10)的通道(12)的自动加载器(64)。

Description

近距疗法装置
本发明涉及治疗领域。其尤其与高剂量率(HDR)近距疗法结合使用，并将特别参考其进行描述。然而，应该理解，本发明也将与其他治疗处置结合使用，诸如低剂量近距疗法、定位其他处置源等。
通常利用诸如外科手术、化学疗法、放射疗法等的疗法的组合处置癌症。例如，通常以外科手术的方式移除肿瘤，之后，以化学疗法或放射疗法来处置患者以杀死任何没有移除的癌细胞。在一种放射处置中，将来自线性加速器的x射线束进行定向使之通过(一个或多个)目标区域。相反地，在近距疗法中，将(一个或多个)种子插入到目标区域以从内部辐照目标区域。
在HDR近距疗法中，将导管形式的敷药器置于患者体内，其延伸通过要被辐照的目标区域。例如铱192颗粒或种子的高剂量率源移动通过线端部的导管并停留于一个或多个预先计划位置持续计划的时间段。在几天的时间段之中，重复该处置，典型地，每天一次或两次。
在处置乳癌的示例中，在乳房肿瘤切除术之后，将敷药器以外科手术的方式植入要被辐照的目标区域。适合的敷药器为可以从Cianna Medical ofAliso Veijo，California获取的Cianna SA VITM HDR敷药器。CT扫描旨在生成敷药器以及目标区域中的组织的高分辨率图像。该图像用于近距疗法计划会话以计划种子应该被沿着敷药器放置在哪里以及放置多长时间。之后，在几天中每天应用一次或两次所计划的近距疗法处置。特别地，对于诸如乳房的软组织，存在敷药器相对于所处置的组织移位的可能性。为了确保敷药器在正确的位置上，从而递送所计划的处置，在每个近距疗法会话之前进行CT扫描。
本申请描述了克服了这些问题以及其他问题的一种新的以及改进的装置和方法。
根据一方面，提供了一种近距疗法装置。可植入敷药器提供了至少一个引导通道以将放射性源或种子引导到目标区域。将多个电磁传感器安装到敷药器上。包括电磁传感器的多个可成像基准配置为与目标区域邻近地接附于患者。电磁跟踪系统确定敷药器上安装的传感器与基准传感器的相对位置。
根据另一方面，提供了一种近距疗法方法。将具有至少一个放射源或种子接收通道以及多个电磁传感器的敷药器植入与要被辐照的目标区域相邻的软组织。将包含电磁传感器的可成像基准安装到与目标区域邻近的软组织。生成包括敷药器和基准的目标区域的高分辨率计划图像。对敷药器上安装的传感器相对于基准上安装的传感器的位置进行电磁跟踪。
一个优势在于降低放射曝光。
另一个优势在于所计划的近距疗法的确定精度。
其他优势和好处在本领域技术人员阅读并理解下面的详细描述之后将变得明显。
本发明将通过各部件及部件的布置以及各步骤及步骤的组合而变得明显。附图仅用于示出优选实施例，而不应该被理解为限制本发明。
图1为包括仪表化的敷药器的近距疗法系统的图解说明；
图2示出了仪表化的敷药器的可替代实施例；以及
图3描述了植入近距疗法敷药器的CT图像。
参照图1，多导管敷药器10包括多个套12，所述套12从放射种子接收端14延伸到相对植入端的顶端16。第一电磁传感器18置于敷药器的顶端16。至少一个附加电磁传感器20安装于套中的一个之上或之内。任选地，在其他套上提供一个或多个附加电磁传感器22。
在一种使用方法中，执行乳房肿瘤切除手术以移除癌肿块或潜在的癌肿块。在手术之后，敷药器10被插入到塌陷位置。即：所有套在最小横截面束中相互平行地并且紧邻地延伸。使用超声引导系统24定位敷药器以将所述敷药器放置在选定位置，通常具有体积由肿块腾空的头部26。操作诸如拉杆28a的扩展机构以扩展敷药器的插入头部26，例如，以使顶端16和环28b相互靠近，引起头部26的套部分相对于轴部30扩展。头部的套部分扩展到适当的球状结构以引起由邻近要被辐照的组织34的套限定的种子递送路径。
在插入套之后，多个基准40，例如三个基准或更多，与敷药器10的插入头部26和组织34邻近地安装于患者上。每个基准包括电磁传感器单元42并可由诸如CT扫描器44的高分辨率成像模态成像。通过CT扫描器44生成包括敷药器10和周围组织的目标区域的高分辨率图像并将其存储于CT图像存储器46中。
电磁位置系统48执行电磁定位操作。即：电磁信号由场生成器50生成，所述场生成器50发出由安装于敷药器的电磁传感器18、20、22和安装于患者的传感器42接收的电磁信号。定位处理器52确定敷药器上安装的传感器18、20、22相对于患者身上安装的传感器42的相对位置，并生成传感器图54。由于基准40也在CT图像中被成像，敷药器上的电磁传感器18、20、22相对于基准上安装的传感器42的位置也在CT扫描器的坐标系以及其所生成的CT图像46中已知。
在一个实施例中，根据传感器图54敷药器上的电磁传感器的位置或定位被迭加到CT图像46以生成存储于计划会话存储器58中的组合图像56。在另一实施例中，敷药器上安装的传感器可由CT扫描器成像并且，由此，出现于CT图像46中。
在近距疗法计划会话中利用组合图像56以计划近距疗法。该计划会话通常包括计划在哪个导管中放置放射性种子、放置在每个导管的何处以及种子在每个导管的每个定位驻留多长时间。每个放射性种子将在围绕种子的多个同心的大体为球形或卵形的区域的每个中生成已知的每单位时间剂量。通过将种子置于不同的定位，持续不同时间段，可以确定周围组织的区域中的总放射剂量。在计划会话中，由处置肿瘤学家确定要被递送到一个或多个所指定的周围组织区域中的每个中的期望剂量，并计算(一个或多个)种子的位置和持续时间以使得所递送的剂量分布与期望剂量分布相匹配。优选地由处置处理器60执行计算，所述处置处理器60被适当地编程以生成处置计划60并优化种子的定位以达到肿瘤学家在图形用户界面62输入的选定剂量分布。
后加载器(afterloader)64被编程以所计划的治疗会话，加载以(一个或多个)合适的放射性种子66，并接附至敷药器的杆30的加载端。在一个实施例中，每个种子66携带电磁传感器68。其后，后加载器移动种子通过所选定的导管的每个到所计算的定位的每个持续所计算的时间段的每个。
再次，近距疗法会话在几天，例如，1-2周，每天执行一次、两次或几次。在近距疗法会话期间，敷药器保持被植入。在每个近距疗法会话之前执行对准确认程序/重调程序。当下一个近距疗法会话开始时，电磁定位器系统48用于定位或确定敷药器的位置和取向。特别地，场生成器50生成电磁场，所述电磁场由敷药器上的传感器18、20、22以及患者身上的传感器42感测。通过比较处理器或算法70将在存储于计划图像存储器58中的计划图像54上的敷药器传感器和患者身上安装的传感器的相对定位与计划图像中的敷药器上安装的电磁传感器18、20、22和患者身上安装的电磁传感器42的当前相对定位进行比较。如果相对位置没有改变表示敷药器没有相对于软组织改变取向或定位，重新连接后加载器64并且开始下一近距疗法会话。
然而，如果比较处理器70确定位置改变，一个选择是随着对电磁传感器位置进行的附加测量试图将敷药器重新定位，以设法将敷药器带回或者与其初始位置和取向足够近。如果敷药器不在所计划治疗的初始位置，由变换处理器72确定敷药器相对于组织上安装的电磁传感器(相应的周围组织和目标区域)的当前和初始位置之间的变换。该变换由图像变换处理器74使用以操作来自计划图像存储器58的计划图像以根据所述变换对敷药器和目标区域的相对位置进行移位以形成变换的治疗计划图像76。该移位信息被馈送到自动治疗计划处理器60以生成新的近距疗法计划60a。该新的近距疗法计划被加载到后加载器64并开始下一近距疗法会话。
在另一可替代实施例中，接附至放射性源或种子66的电磁传感器68用于确定种子的当前位置。这确保遵循近距疗法计划。如果需要的话，处置计划处理器60可以调整处置计划或放射种子或敷药器在运行中的定位。
在一个近距疗法适应计划实施例中，植入敷药器，生成诊断图像并创建剂量计划。在剂量递送过程中，跟踪敷药器和/或种子并计算所递送的剂量。例如，可以将靶组织分为子区域的3D矩阵。通过将EM跟踪的种子位置映射到3D矩阵，可以基于时间和与源的距离对每个子区域中的累积剂量进行持续或间歇地更新或增加。所递送剂量可被计算机和/或临床医生监控。如果检测到与剂量计划的偏差，生成更新的剂量计划。
在另一实施例中，在对剂量计划进行管理的过程中对敷药器的位置进行监控。如果敷药器移动，使得种子不在计划位置或者如果敷药器的套不能将种子递送到剩余的计划位置，重新计算剂量计划。
不仅可以在每个治疗会话之前执行电磁跟踪，而且也可以在每个近距疗法会话过程中执行电磁跟踪。在近距疗法会话期间执行电磁跟踪确保在会话期间没有敷药器的运动，并且，如果发生任何运动，处置计划计算器在运行中重新计算近距疗法计划。
直接地跟踪放射性源或种子并将其位置与敷药器或患者身上安装的传感器进行比较来监控治疗递送并验证所述剂量被递送到正确位置。除了在程序内部修改剂量计划，这一反馈可以被用于创建处置计划的记录或者示出在每个会话中实际递送的放射的放射图。
预期可以使用各种类型的敷药器。例如，参照图2，敷药器可以具有从加载端14延伸到顶端16的单个套12。可扩展的气囊32设置在头部26周围，以与周围组织稳固相抵地选择性地扩展。电磁传感器18安装于顶端16上并且另一电磁传感器20’安装于与气球32的相对端邻近的套上。由于放射性种子仅仅可沿着由套12限定的一维轨道放置，两个电磁传感器足够确定导管相对于周围组织的三维位置。任选地，可以将附加的传感器置于气球32上。
图3描绘了植入软组织34的图2的敷药器的示例性CT扫描。当种子66被置于气球32的中心时，可以确定周围区域的剂量。在图2的示例中，由80指示的区域接收5.1Gy的剂量，周围组织82接收4.25Gy的剂量，并且外部区域84接收3.4Gy的剂量。
可以利用各种类型的电磁定位器系统。在一个示例中，场生成器具有在不同取向的多个天线。传感器从各个取向的天线拾取信号。从其相对信号特性，例如，相对信号强度、相对相位等，确定传感器相对于天线的位置。在另一实施例中，传感器具有接收线圈或者具有不同取向的天线。在一个实施例中，传感器通过沿着敷药器的杆30的线与定位器处理器52连接。在另一实施例中，使用无线通信路径。
也可以预期其他类型的敷药器或者其他类型的跟踪系统。
尽管参照乳房进行描述，但是也可以预期诸如前列腺、头颈部以及妇产科的其他近距疗法处置。
已经参考优选实施例对本发明进行描述。其他人在阅读并理解上面的详细描述之后可以进行修改和改变。本发明意在被解读为包括所有这些修改和改变，并将这些修改和改变包括在所附权利要求及其等价物的范围中。

Claims (11)

1.一种近距疗法装置，包括：
a)可植入敷药器(10)，其提供用于引导放射性源或种子(66)到目标区域的至少一个引导通道(12)；
b)能够被高分辨率成像模态成像的多个可成像基准(40)以及用于提供关于所述可植入敷药器(10)以及所述目标区域的位置的信息的多个电磁传感器(18、20、22、20’)，每个所述可成像基准(40)包括作为基准传感器的电磁传感器(42)，并且所述可成像基准配置用于与所述目标区域邻近地接附至患者，所述多个电磁传感器(18、20、22、20’)安装于所述可植入敷药器(10)；
c)电磁跟踪系统(48)，其包括一个或多个处理器，其中，所述电磁跟踪系统(48)配置用于：
i)从所述信息确定所述多个可成像基准(40)和所述多个电磁传感器(18、20、22、20’)中的至少一个的相对位置是否已改变；
ii)响应于改变的相对位置调整近距疗法剂量计划，其中，所述一个或多个处理器中的一个是配置用于生成经调整的近距疗法处置计划(60a)的自动疗法计划处理器(60)，以及
iii)根据变换对所述可植入敷药器(10)和所述目标区域的相对位置进行移位以形成变换的治疗计划图像(76)，所述变换的治疗计划图像存储在计划图像存储器(58)中，所述计划图像存储器与所述疗法计划处理器(60)通信，以便生成经调整的近距疗法处置计划(60a)并重新定位所述可植入敷药器(10)。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中，经调整的近距疗法剂量计划包括通过所述可植入敷药器的一个或多个引导通道(12)对所述放射源(66)进行定位、移动和移动的计时。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述一个或多个处理器配置用于确定所述多个电磁传感器(18、20、22、20’)和所述多个可成像基准(40)的相对位置，以形成经变换的治疗计划图像(76)。
4.根据权利要求1或2所述的装置，
还包括后加载器(64)，其与所述可植入敷药器(10)相连接，用于根据经调整的近距疗法处置计划(60a)移动所述放射源或种子(66)通过所述引导通道(12)。
5.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述跟踪系统(48)还配置用于确定在执行近距疗法剂量计划的近距疗法会话期间所述可植入敷药器上安装的电磁传感器(18、20、22、20’)和所述基准传感器(42)的图(54)，其中，所述图(54)指示所述可植入敷药器上安装的电磁传感器相对于所述基准传感器的相对位置，所述近距疗法剂量计划是在所述近距疗法会话期间的经调整的近距疗法剂量计划。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个处理器配置用于：
在执行所述剂量计划期间确定施加到所述目标区域的子区域的累积剂量，并且
响应于以下中的至少一个重新计算所述剂量计划：(1)所述子区域中的所述累积剂量偏离所述剂量计划和(2)感测到所述种子(66)或所述可植入敷药器(10)的移动。
7.根据权利要求5所述的装置，还包括：
连接到所述放射源或种子(66)的传感器(68)。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述计划图像存储器(58)适于存储由高分辨率成像系统(44)生成的高分辨率计划图像(46)，所述高分辨率计划图像(46)描绘所述可植入敷药器(10)、所述目标区域中的组织(34)以及至少一个所述可成像基准(40)。
9.根据权利要求8所述的装置，
其中，所述一个或多个处理器配置用于将安装于所述可植入敷药器(10)的电磁传感器(18、20、22、20’)的图(54)叠加到所述高分辨率计划图像(46)上，以生成组合图像(56)。
10.根据权利要求9所述的装置，还包括：
后加载器(64)，用于在所述多个引导通道(12)之间移动所述放射源(66)；并且
其中，所述一个或多个处理器还配置用于：
a)基于所述计划图像(56)和期望的放射剂量输入来计划近距疗法会话以及
b)将合适的电子指令传送到所述后加载器(64)。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个处理器配置用于：
确定(70、72)所述可植入敷药器(10)和所述多个可成像基准(40)中的至少一个之间的相对移动并生成校正变换；以及
根据所述校正变换来至少变换所述计划图像的一部分。
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