CN102686275A - 用于以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种近距离疗法方法和设备，包括在邻近被辐照的目标区域（40）的软组织中植入具有至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的施予器。生成包括所述施予器的所述目标区域的高分辨率规划图像（64），其中所述高分辨率规划图像用于确定三维处置规划（66）。追踪所述施予器相对于所述目标区域（40）和所述处置规划（66）的位置。追踪所述位置包括经由形状-感测来测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的定位和形状。

Description

用于以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法的方法和设备
本发明总体涉及医学系统，并且更具体地涉及用于以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法的方法和设备。
本申请涉及疗法领域。其在与高剂量率（HDR）近距离疗法的结合中具有特定应用，并且将具体参照该高剂量率近距离疗法来描述。然而，将意识到的是本公开的实施例也将在与其他疗法处置的结合中具有应用，例如，低剂量近距离疗法以及其他处置源的定位。此外，在本文中提出的各种例子涉及前列腺癌的近距离疗法处置。然而，在本文中描述的方法也可应用于除了前列腺之外的器官的处置，包括，例如乳房、肺部、肝脏、子宫、子宫颈和其中期望类似疗法以及改善的工作流程和患者护理的其他器官。
通常用组合疗法来处置癌症，例如外科手术、化学疗法、辐射疗法，等等。例如，通常通过外科手术来移除肿瘤，之后用化学疗法或者放射来处置患者以杀死不能被移除的任何癌细胞。在一个辐射处置中，将来自线性加速器的X射线束导向通过目标区域。相比之下，在近距离疗法中，将种子嵌入目标区域以从内部辐照该目标区域。
在HDR近距离疗法中，将导管形式的施予器定位于患者中，延伸通过将被辐照的目标区域。将高剂量率源（例如，铱192颗粒）或者种子移动通过导丝顶端上的导管，并在一个或多个预规划位置处停留计划的时间段。这一处置典型地在几天的时间期间内每天重复一到两次。
HDR近距离疗法程序取决于通过定时将小（例如，2-4mm长）的（例如，Ir-192）辐射源种子嵌入体腔或者肿瘤而向指定的目标体积递送分成部分的处置剂量。该Ir-192源附接于导丝并且经由先前通过外科手术被插入的导管而被推/拉。目前，HDR程序依赖于计算机控制的机械递送系统来追踪身体中源的定位。虽然这种源追踪方法一般是可接受的，但是在一些在情况下，插入时间和近距离疗法处置时间之间通过外科手术插入的导管已经移动了，导致种子源的误定位。这种移动可能归因于器官运动、肿胀、以及导管的移动。使用X射线和超声成像来在今天的每一部分之前实现导管组定位的校验过程。遗憾的是，这一过程是麻烦、乏味、冗长并且昂贵的。在发生未检测到的运动的极端情况下，患者健康组织对这种高辐射剂量的长时间段无意暴露可以导致患者的严重损伤或者死亡。
因而，十分需要一种用于种子源通道/施予器的实时、原位（in situ）追踪的装置和方法，以确保在近距离疗法处置期间辐射源或者种子的适当定位。
因此，期望一种用于克服现有技术中问题的改进的方法和系统。
本公开的实施例可采取各种部件和部件布置的形式，以及采取各种步骤和步骤安排的形式。因此，图是出于图示各种实施例的目的，并且不被解释为限制该实施例。在图中，类似附图标记涉及类似的元件。
图1是现有技术中已知的近距离疗法方法的流程图视图；
图2是根据本公开实施例的以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法方法的流程图视图；
图3是在根据本公开实施例中使用的近距离疗法处置期间被辐照的目标区域、邻近解剖结构、超声探头、以及模板的侧面透视示意性表示视图；
图4是超声图像的切片的图解性视图，示出了将在近距离疗法处置期间被处置的目标区域的一部分和邻近解剖结构；
图5是在根据本公开一个实施例中使用的将在近距离疗法处置期间被辐照的目标区域、邻近解剖结构、超声探头、模板、以及辐射源或者种子接收通道的阵列的三维示意性表示视图；
图6是超声图像的切片的图解性视图，示出了在近距离疗法处置期间将被处置的目标区域的一部分、在目标区域之内的多个规划处置定位，以及邻近解剖结构；
图7是示出了在近距离疗法处置期间将被处置的目标区域的一部分以及邻近解剖结构的体积的三维透视图，其中在各个通道中图示了在目标区域之内的多个规划处置定位，以及更具体而言，具有各种停留定位的辐射源或者种子接收通道的相应阵列；
图8是根据本公开一个实施例的用于近距离疗法方法和设备的源馈送装置的线缆的图解性视图，其具有与线缆的顶端耦连的辐射源或者种子；
图9是根据本公开一个实施例的用于追踪施予器相对于目标区域和处置规划的位置的光纤布拉格光栅（FBG）光缆的图解性视图，其中追踪该位置包括经由形状感测来测量在近距离疗法设备中的至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状；
图10是根据本公开实施例的以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法设备的方框视图；
图11是根据本公开一个实施例的以经由形状感测通过模拟馈送装置的部署和取出中的至少一个进行追踪为特征的近距离疗法设备的方框视图；
图12是根据本公开一个实施例的以经由形状感测通过源馈送装置的部署和取出中的至少一个进行追踪为特征的近距离疗法设备的方框视图。
如在本文中论述的，参考在附图中描述和/或图示并在以下描述中详述的非限制性例子来更加全面地说明了本公开的实施例以及各种特征和其有利细节。应注意在图中图示的特征不一定按比例绘制，并且即使在本文中未明确声明，但是本领域技术人员将意识到一个实施例的特征可与其他实施例一起使用。可省略对公知部件和处理技术的描述从而不会不必要地模糊本公开的实施例。例如，现有技术中已知使用光纤布拉格光栅（FBG）光纤的光学形状感测（OSS），因而在本文中对其只进行了简要的论述。在本文中使用的例子仅仅旨在促进理解本实施例可实践的方式，并且旨在进一步使得本领域技术人员能够将其进行实践。因此，在本文中的例子不应被解释为限制本公开实施例的范围，该范围仅由所附权利要求和适用法律来限定。此外，注意类似的附图标记代表几个附图视图中类似的部分。
可理解本公开的实施例并不受限于在本文中描述的特定方法学、协议、装置、设备、材料、应用等等，因为这些是可以变化的。也可理解的是在本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制所要求实施例的范围。必须注意的是，如在本文中以及在所附权利要求中使用的，单数形式的“一”，“一个”和“所述”包括复数指称，除非上下文中清楚地另外规定。
除非另外定义，否则在本文中使用的所有技术和科技术语具有本公开的实施例所属领域的普通技术人员之一所通常理解的相同含义。描述了优选的方法、装置和材料，但是与在本文中描述的那些类似或者等价的任何方法和材料可以用于该实施例的实践和测试中。
如在本文中论述的，在近距离疗法中，优选精确地将辐射种子或源递送至由处置规划所规定的定位。为了能够这么做，在患者中放置金属针组。然后将这些针一个接一个地与连接至与后装机链接的柔性导管。然后后装机在处置规划所计划的精确定位处通过导管和针发送辐射源。
当前可利用的后装机受限于对源沿着单轴导管/针构造的长度（也即，深度）的控制和监视。当前的后装机装置也提供（如果有的话）对相对于解剖结构以及相对于先前已经递送了源的其他定位的递送定位的不良控制。本公开的实施例有利地克服了该问题和当前可利用的后装机装置的限制。本公开的实施例有利地使得近距离疗法更加简单、改善了控制并且提供根据规划来递送疗法的保证。
本公开实施例的一个优点在于在近距离疗法期间减少了对健康组织的不期望的辐射暴露，以及对期望处置定位的更加精确的辐射。换言之，本公开的实施例给执行所规划的近距离疗法提供了更有把握的精度。本公开的实施例有利地使用（一个或多个）光纤布拉格光栅光纤作为现有后装机装置的附件，该（一个或多个）FBG光纤适于测量每个导管的定位和形状，并且收集关于整个导管组的3D信息以确保从一个导管到另一个没有发生显著的运动。在一个实施例中，首先部署FBG光纤，也就是，作为后装机的“虚拟”源，并且将其取出。一旦获取测量值（也即，在数秒内），那么将附接至线缆的辐射源部署至期望定位以提供期望的处置。在另一实施例中，辐射源的线缆也包括FBG光纤，该FBG线缆因而在近距离疗法处置期间也用于追踪辐射源。
根据本公开的实施例，光纤布拉格光栅技术有利地提供在HDR近距离疗法递送部分期间所利用的柔性导管的实时定位（<1mm）和应变信息。FBG光纤有利地提供了简单、快速和精确的方式来在近距离疗法处置的辐射递送之前和期间校验和监视植入导管的整个形状。此外，FBG光纤的尺寸、柔性和形状因子致使FBG光纤很适于在后装机中以及在导管中使用。此外，FBG光纤不受环境金属条件的影响（与电磁的相比）。此外，后装机装置的主动源线缆的外径为大约0.7mm。FBG光纤的外径为大约0.4mm，并且因而将很适于装入后装机。
在一个实施例中，近距离疗法设备和方法使用后装机中内置的形状感测。该形状感测实时检测顶端定位和施予器/针或者导管的3D形状，以及在辐射处置的递送中使用的针和导管之内的辐射源/种子。关于顶端定位以及针和导管形状的信息用于控制和调整处置的规划或递送以确保对辐射所递送的（一个或多个）定位的最优控制。光纤形状传感器也很适合于这一应用，因为其能够容易地内置于后装机内部并由后装机驱动。辐射源可设计为附接至作为现有线缆/导丝的替代的光纤，或者设计为基于光纤的“虚拟源”以正好在实际源递送之前模拟递送。
在操作中，随着主动源以预规划定位和停留参数被递送至身体内部的目标部位，可以将对位置、形状和辐射剂量测量的实时评估传输回控制器或者控制站。在目标部位的局部解剖结构和功能环境改变，并且可以与已有规划相比较而被评估的情况下，规划工作站考虑新的信息并且实时地和/或在必要时重新计算相应的3D剂量分布。当在当前通道和/或下一个通道中部署主动源时，监视剂量分布规划并且根据需要修改该规划以用于更加精确的辐射疗法以及减少对前列腺周围和/或邻近的健康组织（例如，尿道、神经、血管、括约肌、直肠和膀胱）的副作用。
根据又一实施例，FBG光纤用作在图像采集期间表现尿道的3D形状的器件，以帮助规划和剂量递送。注意到尿道是用于这一程序的关键部分/器官，并且用常规成像有点难以识别。
在另一实施例中，近距离疗法方法包括使用3D形状感测光纤来提供用原位配准来帮助共配准多个成像模态的器件。例如，在CT、MR、PET或者3D血管造影期间将FBG光纤插入尿道内部，并且例如可以使用尿道的3D形状来匹配3D尿道以（i）用于规划（因而，融合了几个成像模态），以及（ii）在介入期间与例如3D超声一起使用。
现在参照图1，流程图视图示出了现有技术中已知的近距离疗法方法10。该方法开始时执行目标区域的医学成像以用于处置规划，如附图标记12所指示的。在执行医学成像之后，该方法包括在近距离疗法处置的准备中将针放置到目标区域，如附图标记14所指示的。在放置针时，执行3D处置规划，如附图标记16所指示的。然后在18递送处置，并且其后该方法结束。近距离疗法方法的工作流程的细节取决于目标解剖结构和相关辐射分布。此外，该工作流程在不同解剖结构间可能是不同的。
图2是根据本公开实施例的以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法方法20的流程图视图。该方法开始时执行目标区域的医学成像以用于处置规划，如附图标记22所指示的。在执行医学成像之后，该方法包括在近距离疗法处置的准备中将通道放置到目标区域中，如附图标记24所指示的。如在本文中将进一步论述的，被放置的通道可以包括针对给定解剖结构和近距离疗法处置而配置的导管、连接器以及施予器的针中的一个或多个。在放置通道时，执行3D处置规划，如附图标记26所指示的。在执行3D处置规划之后，该方法包括使用FBG形状感测来校验实时的通道放置，如附图标记28所指示的。然后进行询问以确定放置是否根据3D处置规划，如附图标记30所指示的。如果放置在根据3D处置规划的阈值量之内，那么该方法继续进行递送处置，如附图标记32所指示的。当递送处置完成时，进行询问是否完成了给定的处置部分（或者是否完成了针对给定近距离疗法处置的所有处置部分），如附图标记34所指示的。假设完成了给定的处置部分（或者完成了针对给定近距离疗法处置的所有处置部分），那么该方法结束。另一方面，如果仍没有完成给定的处置部分，那么根据一个实施例，该方法返回步骤28以使用FBG形状感测来校验实时的通道放置。该方法然后继续在步骤30进行询问。再次参照步骤30，如果通道的放置是否根据规划的询问得到的结果是通道的放置不在阈值量之内，那么该方法继续进行至步骤36。在步骤36，根据通道的错误放置来调整处置（或者处置规划）。该方法接下来继续再次进行至步骤26以执行3D处置规划；然而，在此情况下，3D处置规划的执行考虑到了根据通道的错误放置的处置调整。因此，该方法有利地提供了实时的通道放置校验，不仅在处置递送之前，而且也在处置递送期间。此外，有利地针对单独的处置部分，以及多个处置部分来提供通道放置的校验。
图3是根据本公开实施例使用的近距离疗法处置期间被辐照的目标区域、邻近解剖结构、超声探头以及模板的侧面透视示意性表示视图38。在这一图示中，目标解剖结构40代表前列腺。邻近解剖结构包括靠近该目标解剖结构的解剖结构的一部分。例如，邻近解剖结构包括尿道42、膀胱44、以及直肠46。超声探头48示出为插入直肠46之内并且紧密接近前列腺40。超声探头48被配置为在近距离疗法程序的处置递送之前和/或期间生成一个或多个如附图标记50所指示的超声束。超声探头48用于获得目标区域或者解剖结构40的一个或多个超声图像（图4）。
仍然参照图3，超声探头48被配置为相对于目标区域40被移位或者移动，例如沿箭头52所指示的方向。例如通过使用适当的步进电机54来执行超声探头48的移动。此外，经由合适的耦连器件来将在相对于目标区域40放置施予器中使用的模板56相对于超声探头耦连，其中可以参照超声探头来容易地确定模板（和随后的施予器）之间的配准。换言之，如下文中将要论述的，可以获得超声探头48的成像系统和追踪施予器相对于目标区域40和处置规划的位置的成像系统之间的适当配准。图4是超声图像58的二维切片的图解性视图，示出了将在近距离疗法处置期间被处置的目标区域40的一部分和邻近解剖结构。
图5是根据本公开一个实施例使用的将在近距离疗法处置期间被辐照的目标区域40、邻近解剖结构（42，44，46）、超声探头48、模板56以及辐射源或者种子接收通道62的阵列的三维示意性表示视图。在一个实施例中，辐射源或者种子接收通道62的阵列包括施予器。因此，施予器具有将被植入与被辐照目标区域40相邻的软组织中的至少一个辐射源或者种子接收通道，如将在本文中参照图10-12进一步论述的。如在本文中使用的，措词“与目标区域40相邻地被植入”也可以被解释为包括被植入目标区域之内，因为可辐照目标区域的一些部分或者组织，而不辐照目标区域的其他部分或者组织。当参照图6和7阅读论述时，这一理解应当变得更加清楚。
图6是超声图像二维（2D）切片的图解性视图64，示出了在近距离疗法处置期间将被处置的目标区域40的一部分、在目标区域之内的多个规划处置定位，以及邻近解剖结构。在这一2D视图64中，可辨认的邻近解剖结构包括尿道42和直肠46。在这一2D视图64之内，目标区域40包括由具有参考名称L1，L2，……，L15的圆圈指示的多个处置定位。在该目标区域之内，处置定位的数量取决于在被诊断为有害（例如，癌）的目标区域的三维体积之内的部位数量。
图7是示出了在近距离疗法处置期间将被处置的目标区域40的一部分以及邻近解剖结构（42，44，46）的体积的三维透视图66，其中在相应通道中图示了在目标区域之内的多个规划处置定位，以及更具体而言，辐射源或者种子接收通道62的相应阵列以及各种停留定位。为了简单起见，通过附图标记68只识别了一个停留定位。如从图7可以理解的，辐射源或者种子接收通道62的阵列的每个通道可以包括多个停留定位68，对应于沿着辐射源或者种子接收通道62的一个或多个定位68，在该定位处可以保持、停止、或者设置辐射源给定的持续时间以给目标区域40之内的组织提供期望的局部辐射处置，如根据给定处置规划所确定的。注意到图3和5中示出的超声探头48可以在采集系列2D超声图像的同时沿着目标区域横穿（箭头52），其中系列2D超声图像可以用于创建目标区域的3D体积视图。
图8是根据本公开一个实施例的用于近距离疗法方法和设备的通常由附图标记70指示的源馈送装置的线缆的示意图，其具有与线缆的顶端耦连的辐射源或者种子72。在一个实施例中，线缆70的线缆部分74包括不锈钢。在另一实施例中，线缆部分74包括FBG光纤，如将在本文中进一步论述的。在线缆部分74的远端或者顶端，包含源（或者种子）72的舱体76牢固地耦连到该线缆。在通常由附图标记78所指示的相对的近端处，线缆70包括用于与后装机的源馈送装置一起使用的合适的末端配置，如将在本文中进一步论述的。线缆末端78可包括适合用于将线缆70识别为辐射源线缆的有颜色的末端（例如，红色）。此外，在一个例子中，舱体76具有大约1.1mm的外径，并且源72在舱体76之内以大约1mm的位置处为中心。根据给定近距离疗法应用或者实现方式的需要来确定线缆70的总长度。
图9是根据本公开一个实施例的用于追踪施予器相对于目标区域和处置规划的位置的光纤布拉格光栅（FBG）光缆80的图解性视图，其中追踪该位置包括经由形状感测来测量在近距离疗法设备中的至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。图9的FBG光缆80包括三通道FBG光缆，每个通道由附图标记82指示。FBG光缆80也可是一通道、二通道、或者四通道FBG光缆之一。此外，本公开的实施例可以包括一个或多个FBG光缆，其中该一个或多个FBG光缆可还包括一通道、二通道、三通道、四通道、或者其各种组合中的一个或多个。与FBG光缆80一起图示的是处理器84，其用于经由形状感测来测量相应FBG光缆的定位和形状。根据给定近距离疗法应用或者实现方式的需要来确定FBG光缆80的总长度。
图10是根据本公开实施例的以经由形状感测的追踪为特征的近距离疗法设备86的方框视图。近距离疗法设备86包括递送装置88，例如后装机装置。递送装置88包括源馈送驱动器或者装置90、模拟馈送驱动器或者装置92和馈送环94。控制器96与递送装置88耦连，其中该控制器包括被配置为实现和/或执行在本文中描述的各种功能和处理步骤的被合适编程的处理器、计算机、或者控制器。控制器96可与递送装置88为一体或者与其分离。
源馈送驱动器90耦连到线缆70并包括线缆70，线缆70具有耦连到该线缆的顶端的辐射源或者种子72。源馈送驱动器90由控制器96控制以在通道62的阵列的给定通道中部署和/或从该给定通道中取出，线缆70具有源或者种子72。当不用于辐射处置时，源或者种子72被保持在位于递送装置88之内的安全器98之内。模拟馈送驱动器92耦连至并包括光纤布拉格光栅光缆80。模拟馈送驱动器92由控制器96控制以在通道62的阵列的给定通道中部署FBG光缆80和/或从该给定通道中取出FBG光缆80。此外，馈送环94包括例如可旋转环，其中具有孔径以用于将来自相应模拟或者源馈送驱动器的一个或多个馈送线缆或者源线缆重新引导至通道62的阵列的一个或多个期望通道中。由控制器96来控制馈送环94的旋转以按路线运送给定的馈送或者源线缆。控制器96控制馈送环94以根据给定近距离疗法处置的细节将源线缆70和/或FBG光缆80之一引导至通道62的阵列的一个或多个通道中。
为了提供对以三维空间布置的通道62的阵列的更加清楚的理解，在图10中已经提供了坐标符100。通道62的阵列可以包括针对给定的解剖结构和近距离疗法处置而配置的导管102、连接器104以及施予器的针106中的一个或多个。连接器104将导管102耦连至相应的针106。针106被植入目标区域40的软组织之内。
图11是根据本公开一个实施例的以经由形状感测通过模拟馈送装置的部署和取出中的至少一个进行追踪为特征的近距离疗法设备86的方框视图。如在本文中以上所论述的，控制器96被配置为控制模拟馈送驱动器92以通过旋转模拟馈送驱动器以在通道62的阵列的给定通道中部署FBG光纤线缆80和/或从该给定通道中取出FBG光纤线缆80而进行操作。此外，控制器96被配置为控制馈送环94从而将FBG光纤线缆80按路线运送至通道62的阵列中期望的一个以用于追踪位置。追踪位置包括根据给定近距离疗法处置的细节经由形状感测来测量至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。可以经由图9的处理器84和/或结合控制器96来执行经由形状感测的测量。也就是，用于经由形状感测来测量相应FBG光缆的定位和形状的处理器84可并入控制器96之内或者与控制器96分离。
图12是根据本公开一个实施例的以经由形状感测通过源馈送装置的部署和取出中的至少一个进行追踪为特征的近距离疗法设备的方框视图。如在本文中以上所论述的，控制器96被配置为控制源馈送驱动器90以通过旋转源馈送驱动器以在通道62的阵列的给定通道中部署源线缆70和/或从该给定通道中取出源线缆70而进行操作。此外，控制器96被配置为控制馈送环94从而将源线缆70按路线运送至通道62的阵列的期望的一个。因此，源72根据给定近距离疗法处置的细节被部署在至少一个辐射源或者种子接收通道中。在可选实施例中，线缆72包括FBG光缆，如在本文中论述的。在后者实施例中，包括FBG光缆的线缆72使得能够追踪源的位置。追踪位置包括根据给定近距离疗法处置的细节经由形状感测来测量至少一个辐射源或者种子的定位和形状，以及至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。可以经由与图9的处理器84类似的处理器和/或结合控制器96来执行经由形状感测的测量。
在操作时，给递送装置（或者后装机）88编程规划的近距离疗法过程、装载线缆70、在预定义的位置上（所谓的停留位置）装载放射性颗粒/源72，并且附接至通道62的施予器的装载末端。其后，后装机通过每个选定的导管102移动源至每个计算出的定位（68，图7）达每个计算出的持续时间。此外，近距离疗法过程或者部分典型地在几天内例如1-2周内每天施予一、二或者几次。在近距离疗法过程期间，施予器保持被植入。在每个近距离疗法过程之前执行对准确认/重新调整程序。当将要启动下一个近距离疗法过程时，使用经由形状感测的对穿过FBG光纤的相应通道的定位和形状的测量来定位或者确定施予器，尤其是患者中的施予器的位置和取向。通过控制器/处理器96来将存储在规划图像存储器中的规划图像上的施予器和患者的相对定位与规划图像中施予器的当前相对定位相比较。如果相对位置的改变没有超过阈值量，指示施予器没有相对于软组织改变取向或者定位，那么重新连接后装机64并且启动下一个近距离疗法过程。
然而，如果控制器/处理器96确定位置已经改变，那么一个选择是随着进行对相应FBG光纤和通道的定位和形状的另外测量来尝试着重新定位施予器，设法将施予器移回或者尽可能地接近其原始位置和取向。如果施予器不在将处置所规划的原始位置，那么处理器96确定施予器的当前位置和原始位置，因而周围（或者邻近）组织和目标区域之间的变换。处理器96之内的图像变换处理使用这一变换以在来自规划图像存储器的规划图像上操作从而根据该变换来移动施予器与目标区域的相对定位以形成经变换的疗法规划图像。这一移动信息被馈送给处理器96的自动疗法规划处理以生成经调整的近距离疗法规划。将该经调整的近距离疗法规划载入后装机88中并且启动下一个近距离疗法过程。
在一个近距离疗法调整规划实施例中，植入施予器，生成诊断3D图像组，并且创建剂量规划。在剂量递送期间，追踪施予器和/或放射性颗粒，并且计算递送剂量。例如，可以将目标组织划分为子区域的3D矩阵。通过将被追踪的源定位映射到该3D矩阵，可以基于时间以及与源的距离来连续地或者间断地更新或者增加在每个子区域中的累积剂量。可以通过计算机和/或临床医师来监视递送剂量。如果检测到与剂量规划的偏差，那么生成更新的剂量规划。此外，可使用光纤来测量辐射剂量。换言之，FBG光纤可用于适应性规划的闭环目的。
迄今为止，应当意识到已经提供了一种根据一个实施例的近距离疗法方法，包括：在与被辐照的目标区域相邻的软组织中植入具有至少一个辐射源或者种子接收通道的施予器；生成包括该施予器的该目标区域的高分辨率规划图像，该高分辨率规划图像用于确定三维处置规划；以及追踪该施予器相对于该目标区域和该处置规划的位置，其中追踪该位置包括经由形状感测来测量该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。此外，在一个实施例中，生成该高分辨率规划图像包括使用从包括超声、CT、MRI、X射线、PET以及其他医学成像的组中选定的一个或多个。此外，在另一实施例中，确定该三维处置规划包括生成辐射剂量分布图。此外，在又一实施例中，追踪还包括使用基于（i）光纤布拉格光栅或者（ii）瑞利散射，或者其组合的光纤感测装置来经由形状感测进行测量。
在另一实施例中，该方法还包括从包括以下的组中选择的至少一个：（i）经由该至少一个辐射源或者种子通道而在该目标区域中部署至少一个辐射源或者种子，以及（ii）经由该至少一个辐射源或者种子通道而从该目标区域中取出该至少一个辐射源或者种子。该至少一个辐射源或者种子根据该处置规划横穿该目标区域之内的该通道。在一个实施例中，追踪该位置可包括从包括以下的组中选择的至少一个：经由该至少一个辐射源或者种子通道（i）在该目标区域中部署光纤布拉格光栅光纤，以及（ii）从该目标区域中取出该光纤布拉格光栅光纤。追踪该位置也包括获取经由该光纤布拉格光栅光纤测量的该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状信息。
在另一实施例中，经由该至少一个辐射源或者种子通道的在该目标区域中部署以及从该目标区域中取出该至少一个辐射源或者种子包括使用递送装置，该递送装置被配置为经由该至少一个辐射源或者种子通道在该目标区域中部署以及从该目标区域中取出该至少一个辐射源或者种子。该递送装置包括一个或多个源馈送装置，其中该一个或多个源馈送装置包括线缆，该线缆具有与其顶端耦连的辐射源或者种子。
在又一实施例中，该递送装置还包括一个或多个模拟馈送装置，该一个或多个模拟馈送装置包括至少一个光纤布拉格光栅光缆，其中该光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于（i）被部署到至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少该目标区域，和/或（ii）被从至少该目标区域从该至少一个辐射源或者种子接收通道中取出，来执行经由形状感测来测量该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。在进一步的实施例中，该至少一个辐射源或者种子接收通道包括通道的阵列，该一个或多个模拟馈送装置包括多个模拟馈送装置，仍进一步地，其中该多个模拟馈送装置根据从包括以下的组中选择的至少一个而被部署在该通道的阵列中和从该通道的阵列中取出：（i）相继的部署和取出，以及（ii）同时的部署和取出。
在又一实施例中，该一个或多个源馈送装置的该线缆包括光纤布拉格光栅光缆。该光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于从包括（b）（i）被部署到至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少该目标区域，（b）（ii）被从至少该目标区域从该至少一个辐射源或者种子接收通道中取出的组中选择的至少一个来在处置期间执行经由形状感测来测量（a）（i）该至少一个辐射源或者种子接收通道以及（a）（ii）该辐射源或者种子的定位和形状。
根据仍进一步实施例，该至少一个辐射源或者种子接收通道包括通道的阵列。该一个或多个源馈送装置包括多个源馈送装置。仍进一步地，该多个源馈送装置根据该处置规划而被部署在该通道的阵列中和从该通道的阵列中取出，其中该多个源馈送装置的部署和取出包括从包括以下的组中选择的一个：（c）（i）相继的部署和取出，以及（c）（ii）同时的部署和取出。
根据又一实施例，该方法还包括确定处置规划以及在执行该处置规划的每个部分之前校验该施予器相对于该目标区域的位置。该处置规划包括多个部分，其中每个部分包括通过经由该至少一个辐射源或者种子通道而在该目标区域中部署或者取出该至少一个辐射源或者种子从而辐照该目标区域。该至少一个辐射源或者种子根据该处置规划部分来横穿该目标区域之内的相应通道。在执行每个处置规划部分之前，校验该施予器相对于该目标区域的该位置。响应于该施予器相对于该目标区域的该位置被校验为处于阈值量之内，该方法继续进行该处置规划部分。响应于该施予器相对于该目标区域的该位置未被校验为处于该阈值量之内，该方法包括修改该处置规划以执行校正度量。
在一个实施例中，修改该处置规划包括根据该施予器的该位置的变化来适应性地调整该近距离疗法处置规划的该对应部分和任意另外的部分。在另一实施例中，校验包括经由形状感测来测量该施予器的该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。
在另一实施例中，该至少一个辐射源或者种子通道包括通道的阵列，并且其中校验该施予器的该位置包括（a）（i）校验该至少一个辐射源或者种子通道相对于彼此的相应位置，和（a）（ii）校验该至少一个辐射源或者种子通道相对于该目标区域的相应位置。校验还包括追踪该施予器相对于该目标区域的该位置以及将所追踪的位置与从包括以下的组中选择的至少一个相比较：（i）先前追踪位置，和（ii）处置规划指定的追踪位置。
在仍进一步的实施例中，该施予器包括辐射源或者种子接收通道的阵列。在这一实施例中，通过经由形状感测进行测量的追踪包括测量该阵列的辐射源或者种子接收通道的预定组的定位和形状。该方法还包括基于追踪该施予器的位置来收集关于该阵列的三维追踪位置信息，以确保从一个辐射源或者种子接收通道到另一个没有发生与指定放置相比超出阈值量的放置变化。此外，根据从包括以下的组中选择的至少一个来执行收集关于该阵列的三维位置信息：（i）在处置期间实时收集位置信息，和（ii）在该处置的部分之间收集位置信息。
在另一实施例中，该近距离疗法方法还包括经由形状感测来测量靠近该目标区域的解剖结构的一部分的定位和形状，其中解剖结构的该部分在该目标区域的处置期间易于受到不期望辐照的影响。经由形状感测来测量该解剖结构的该部分的定位和形状包括在易于受到该不期望辐照影响的该解剖结构的该部分之内部署光纤布拉格光栅光纤。例如，在该解剖结构的该部分包括尿道的情况下，可以在该尿道之内部署该FBG光纤，以在近距离疗法处置的一个或多个部分中的至少一个部分期间经由形状感测来测量该尿道的定位和形状。因此，利用该尿道的定位和形状，可以进行针对该处置规划的适当测量从而给该尿道提供保护以防止不期望的辐照。在另一实施例中，该近距离疗法方法还包括生成该目标区域的该高分辨率规划图像，并结合了通过在易于受到该不期望辐照影响的该解剖结构的该部分之内部署该光纤布拉格光栅光纤而经由形状感测来测量该解剖结构的该部分的定位和形状。
根据又一实施例，一种近距离疗法方法包括将具有至少一个辐射源或者种子接收通道的施予器植入与将被辐照的目标区域相邻的软组织中；生成包括该施予器的该目标区域的高分辨率规划图像，该高分辨率规划图像用于确定处置规划；追踪该施予器相对于该目标区域和该处置规划的位置，其中追踪包括经由形状感测来测量该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状，其中追踪包括经由该至少一个辐射源或者种子通道来在该目标区域中部署或者取出光纤布拉格光栅光纤，以及获取经由该光纤布拉格光栅光纤测量的该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状信息；确定该处置规划，其中该处置规划包括多个部分，其中每个部分包括通过经由该至少一个辐射源或者种子通道来在该目标区域中部署或者取出该至少一个辐射源或者种子而辐照该目标区域，其中该至少一个辐射源或者种子根据该处置规划部分横穿该目标区域之内的相应通道；以及在包括以下的组中选择的至少一个来校验该施予器相对于该目标区域的位置：（a）（i）在执行处置规划部分之前，和（a）（ii）在处置规划部分期间实时地，其中校验包括：通过经由形状感测测量该施予器的该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状进行追踪；以及将该校验追踪的结果与从包括以下的组中选择的至少一个相比较（b）（i）先前追踪位置，和（b）（ii）处置规划指定的追踪位置。
在一个实施例中，一种近距离疗法设备包括：施予器，其具有至少一个辐射源或者种子接收通道，所述施予器被配置为被植入到与将被辐照的目标区域相邻的软组织中；用于生成包括该施予器的该目标区域的高分辨率规划图像的器件，该高分辨率规划图像用于确定三维处置规划；以及追踪装置，其用于追踪该施予器相对于该目标区域和该处置规划的位置，其中该追踪装置被配置为通过经由形状感测测量该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状来追踪该施予器的该位置。
在另一实施例中，该近距离疗法设备还包括递送装置，其被配置为执行从包括以下的组中选择的至少一个：（i）经由该施予器的该至少一个辐射源或者种子通道在该目标中部署该至少一个辐射源或者种子，和（ii）经由该施予器的该至少一个辐射源或者种子通道从该目标区域中取出该至少一个辐射源或者种子。该递送装置包括一个或多个源馈送装置，其中该一个或多个源馈送装置包括线缆，该线缆具有与其顶端部分相耦连的辐射源或者种子。该递送装置还包括一个或多个模拟馈送装置，该一个或多个模拟馈送装置的每个均包括光纤布拉格光栅光缆。该光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于从包括（i）被部署到至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少该目标区域以及（ii）被从至少该目标区域从该至少一个辐射源或者种子接收通道中取出的组中选择的至少一个来执行经由形状感测测量该至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。在一个实施例中，该递送装置包括后装机装置。
在另一实施例中，该一个或多个源馈送装置的该线缆包括光纤布拉格光栅光缆。该光纤布拉格光栅光缆被配置为在处置期间执行经由形状感测测量该至少一个辐射源或者种子接收通道和辐射源或者种子的定位和形状。通过该光纤布拉格光栅光缆的经由形状感测的测量响应于从包括以下的组中选择的至少一个：（i）被部署到至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少该目标区域，以及（ii）被从至少该目标区域从该至少一个辐射源或者种子接收通道中取出。
虽然以上仅详细描述了一些示例性实施例，但是本领域技术人员将容易地意识到在该示例性实施例中很多修改是可能的而没有本质上脱离本公开实施例的新颖性教导和优点。例如，本公开的实施例可以应用于低剂量辐射（LDR）近距离疗法以及辐射种子源在目标区域之内的永久放置。此外，在近距离疗法处置期间可利用不同于超声的成像模态（例如，CT、MR、PET或者3D血管造影，等等），或者除了超声之外还利用其它成像模态。因此，由以下权利要求限定的本公开实施例的范围旨在包括所有的这种修改。在权利要求中，装置加功能从句旨在覆盖在本文中描述的执行所记载功能的结构，并且不仅结构上等价，而且也等价结构。
此外，在一个或多个权利要求中，放入圆括号中的任何附图标记不应被解释为限制该权利要求。措辞“包括”等等不排除除了在作为整体的任何权利要求或者说明书中列出的那些之外的元件或步骤的存在。元件的单数指称不排除这种元件的复数指称，并且反之亦然。一个或多个实施例可借助于包括几个截然不同的元件的硬件来实现，和/或借助于适当的编程计算机来实现。在列举几个装置的产品权利要求中，这些装置中的几个可以通过硬件中的一件和相同件来具体实现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的这一仅有事实，并不表示不能将这些措施的组合加以利用。

Claims (31)

1.一种近距离疗法方法，包括：
在与被辐照的目标区域（40）相邻的软组织中植入具有至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的施予器；
生成包括所述施予器的所述目标区域的高分辨率规划图像（64），所述高分辨率规划图像用于确定三维处置规划（66）；以及
追踪所述施予器相对于所述目标区域（40）和所述处置规划（66）的位置，其中，追踪所述位置包括经由形状感测来测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的定位和形状。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
从包括以下的组中选择的至少一个：（i）经由所述至少一个辐射源或者种子通道（62）而在所述目标区域（40）中部署至少一个辐射源或者种子（72），以及（ii）经由所述至少一个辐射源或者种子通道而从所述目标区域中取出所述至少一个辐射源或者种子，其中，所述至少一个辐射源或者种子根据所述处置规划（66）横穿所述目标区域之内的所述通道。
3.如权利要求2所述的方法，其中，追踪所述位置包括从包括以下的组中选择的至少一个：经由所述至少一个辐射源或者种子通道（62）（i）在所述目标区域（40）中部署光纤布拉格光栅光纤（80）以及（ii）从所述目标区域中取出所述光纤布拉格光栅光纤，以及获取经由所述光纤布拉格光栅光纤测量的所述至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状信息。
4.如权利要求2所述的方法，其中，经由所述至少一个辐射源或者种子通道（62）在所述目标区域（40）中部署以及从所述目标区域中取出所述至少一个辐射源或者种子（72）包括使用递送装置（88），所述递送装置被配置为经由所述至少一个辐射源或者种子通道在所述目标区域中部署以及从所述目标区域中取出所述至少一个辐射源或者种子。
5.如权利要求4所述的方法，进一步其中，所述递送装置（88）包括一个或多个源馈送装置（90），其中，所述一个或多个源馈送装置包括线缆（70），所述线缆具有与所述线缆的顶端耦连的辐射源或者种子（72）。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述递送装置（88）还包括一个或多个模拟馈送装置（92），所述一个或多个模拟馈送装置包括至少一个光纤布拉格光栅光缆（80），其中，所述光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于（i）被部署到所述至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少所述目标区域（40）和/或（ii）被从至少所述目标区域通过所述至少一个辐射源或者种子接收通道取出，来执行经由形状感测来测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状。
7.如权利要求6所述的方法，进一步其中，所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）包括通道的阵列，所述一个或多个模拟馈送装置（92）包括多个模拟馈送装置，仍进一步其中，所述多个模拟馈送装置根据从包括以下的组中选择的一个而被部署在所述通道的阵列中和通过所述通道的阵列取出：（i）相继的部署和取出，以及（ii）同时的部署和取出。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述一个或多个源馈送装置（90）的所述线缆（74）包括光纤布拉格光栅光缆，其中，所述光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于从包括（b）（i）被部署到所述至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少所述目标区域（40）和（b）（ii）被从至少所述目标区域从所述至少一个辐射源或者种子接收通道中取出的组中选择的至少一个来在处置期间执行经由形状感测测量（a）（i）所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）以及（a）（ii）所述辐射源或者种子（72）的定位和形状。
9.如权利要求8所述的方法，进一步其中，所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）包括通道的阵列，所述一个或多个源馈送装置（90）包括多个源馈送装置，仍进一步其中，所述多个源馈送装置根据所述处置规划（66）而被部署在所述通道的阵列中和通过所述通道的阵列取出，其中，所述多个源馈送装置的部署和取出包括从包括以下的组中选择的一个：（c）（i）相继的部署和取出，以及（c）（ii）同时的部署和取出。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定所述处置规划（66），其中，所述处置规划包括多个部分，其中，每个部分包括通过经由所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）来在所述目标区域（40）中部署和从所述目标区域（40）中取出至少一个辐射源或者种子（72）而辐照所述目标区域（40），其中，所述至少一个辐射源或者种子根据所述处置规划部分来横穿所述目标区域之内的相应通道；以及
在执行每个处置规划部分之前，校验所述施予器相对于所述目标区域的位置，其中，（i）响应于所述施予器相对于所述目标区域的位置被校验为处于阈值量之内，那么继续进行所述处置规划部分，以及（ii）响应于所述施予器相对于所述目标区域的位置未被校验为处于所述阈值量之内，那么修改所述处置规划以执行校正度量。
11.如权利要求10所述的方法，其中，修改所述处置规划（66）包括根据所述施予器的位置的变化来适应性地调整所述近距离疗法处置规划的对应部分和任意另外的部分。
12.如权利要求10所述的方法，其中，校验包括经由形状感测来测量所述施予器的所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的定位和形状。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述至少一个辐射源或者种子通道（62）包括通道的阵列，并且其中，校验所述施予器的位置包括（a）（i）校验所述至少一个辐射源或者种子通道相对于彼此的相应位置，和（a）（ii）校验所述至少一个辐射源或者种子通道相对于所述目标区域（40）的相应位置。
14.如权利要求13所述的方法，其中，校验还包括追踪所述施予器相对于所述目标区域（40）的位置以及将所追踪的位置与从包括以下的组中选择的至少一个相比较：（i）先前追踪位置，和（ii）处置规划指定的追踪位置。
15.如权利要求1所述的方法，其中，生成所述高分辨率规划图像（64）包括使用从包括超声、CT、MRI、X射线、PET以及其他医学成像的组中选择的一个或多个。
16.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述三维处置规划（66）包括生成辐射剂量分布图。
17.如权利要求1所述的方法，其中，追踪还包括使用基于（i）光纤布拉格光栅或者（ii）瑞利散射的光纤感测装置来经由形状感测进行测量。
18.如权利要求1所述的方法，其中，所述施予器包括辐射源或者种子接收通道（62）的阵列。
19.如权利要求18所述的方法，其中，通过经由形状感测进行测量的追踪包括测量所述阵列的辐射源或者种子接收通道（62）的预定组的定位和形状。
20.如权利要求18所述的方法，还包括：
基于追踪所述施予器的位置来收集关于所述阵列的三维追踪位置信息，以确保从一个辐射源或者种子接收通道到另一个没有发生与指定放置相比超出阈值量的放置变化。
21.如权利要求20所述的方法，其中，根据从包括（i）在处置期间实时收集位置信息和（ii）在所述处置的各部分之间收集位置信息的组中选择的至少一个来执行关于所述阵列的三维位置信息的所述收集。
22.如权利要求1所述的方法，还包括：
经由形状感测来测量靠近所述目标区域（40）的解剖结构（42）的一部分的定位和形状，其中，解剖结构的所述部分在所述目标区域的处置期间易于受到不期望的辐照的影响。
23.如权利要求22所述的方法，其中，经由形状感测来测量所述解剖结构（42）的所述部分的定位和形状包括在易于受到所述不期望的辐照的影响的所述解剖结构的所述部分之内部署光纤布拉格光栅光纤（80）。
24.如权利要求23所述的方法，还包括：
生成所述目标区域（40）的所述高分辨率规划图像（64），并结合了通过在易于受到所述不期望的辐照的影响的所述解剖结构的所述部分之内部署所述光纤布拉格光栅光纤（80）而经由形状感测来测量所述解剖结构（42）的所述部分的定位和形状。
25.一种近距离疗法方法，包括：
将具有至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的施予器植入到与将被辐照的目标区域（40）相邻的软组织中；
生成包括所述施予器的所述目标区域的高分辨率规划图像（64），所述高分辨率规划图像用于确定处置规划（66）；
追踪所述施予器相对于所述目标区域和所述处置规划的位置，其中，追踪包括经由形状感测来测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的定位和形状，其中，追踪包括经由所述至少一个辐射源或者种子通道来在所述目标区域中部署和从所述目标区域中取出光纤布拉格光栅光纤（80），以及获取经由所述光纤布拉格光栅光纤测量的所述至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状信息；
确定所述处置规划，其中，所述处置规划包括多个部分，其中，每个部分包括通过经由所述至少一个辐射源或者种子通道来在所述目标区域中部署和从所述目标区域中取出至少一个辐射源或者种子（72）而辐照所述目标区域，其中，所述至少一个辐射源或者种子根据所述处置规划部分横穿所述目标区域之内的相应通道；以及
从包括（a）（i）在执行处置规划部分之前和（a）（ii）在处置规划部分期间实时的组中选择的至少一个来校验所述施予器相对于所述目标区域的位置，其中，校验包括通过经由形状感测测量所述施予器的所述至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状来追踪，以及将校验追踪的结果与从包括（b）（i）先前追踪位置和（b）（ii）处置规划指定的追踪位置的组中选择的至少一个相比较。
26.一种近距离疗法设备，包括：
施予器，其具有至少一个辐射源或者种子接收通道（62），所述施予器被配置为被植入到与将被辐照的目标区域（40）相邻的软组织中；
用于生成包括所述施予器的所述目标区域的高分辨率规划图像（64）的器件，所述高分辨率规划图像用于确定三维处置规划（66）；以及
用于追踪所述施予器相对于所述目标区域和所述处置规划的位置的追踪装置（80），其中，所述追踪装置被配置为通过经由形状感测测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道的定位和形状来追踪所述施予器的位置。
27.如权利要求26所述的设备，还包括：
递送装置（88），其被配置为执行从包括以下的组中选择的至少一个：（i）经由所述施予器的所述至少一个辐射源或者种子通道（62）在所述目标区域（40）中部署至少一个辐射源或者种子（72），和（ii）经由所述施予器的所述至少一个辐射源或者种子通道从所述目标区域中取出所述至少一个辐射源或者种子，其中，所述递送装置包括一个或多个源馈送装置（90），其中，所述一个或多个源馈送装置包括线缆（70），所述线缆具有与所述线缆的顶端部分耦连的辐射源或者种子（72）。
28.如权利要求27所述的设备，其中，所述递送装置还包括一个或多个模拟馈送装置（92），所述一个或多个模拟馈送装置的每个均包括光纤布拉格光栅光缆（80），其中，所述光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于包括（i）被部署到所述至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少所述目标区域（40）和（ii）被从至少所述目标区域从所述至少一个辐射源或者种子接收通道中取出的组中选择的至少一个来执行经由形状感测来测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的定位和形状。
29.如权利要求27所述的设备，其中，所述递送装置（88）包括后装机装置。
30.如权利要求27所述的设备，其中，所述一个或多个源馈送装置（90）的所述线缆（70）包括光纤布拉格光栅光缆，其中，所述光纤布拉格光栅光缆被配置为响应于从包括（i）被部署到所述至少一个辐射源或者种子接收通道中至至少所述目标区域（40），和（ii）被从至少所述目标区域从所述至少一个辐射源或者种子接收通道中取出的组中选择的至少一个来在处置期间执行经由形状感测来测量所述至少一个辐射源或者种子接收通道（62）以及所述辐射源或者种子（72）的定位和形状。
31.一种递送装置（88），其包括用于感测至少一个辐射源或者种子接收通道（62）的形状的器件，所述装置（88）被配置为通过至少一个辐射源或者种子接收通道（62）来在目标区域中部署或从其中取出至少一个辐射源或者种子。
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