CN104641247A - 磁共振引导的linac - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种医学仪器(200、300、400、500、502、600、700、702、800、802)，所述医学仪器包括由磁共振成像系统(204)引导的LINAC。由处理器对控制所述医学仪器的指令的执行令所述处理器：接收(100)用于辐照目标区的处置规划(260)；根据附件的X射线发射模型来修改(102)所述处置规划；使用所述磁共振成像系统来采集(104)磁共振数据；根据所述磁共振数据来重建(106)磁共振图像(268)；在所述磁共振图像中对所述目标区的定位(272)进行配准(108)；根据所述目标区的所述定位和所述X射线发射模型来生成(110)控制信号(274)；并且使用所述控制信号来控制(112)所述LINAC以辐照所述目标区。

Description

磁共振引导的LINAC

技术领域

本发明涉及磁共振引导的LINAC，具体地涉及对补偿或校正通过射频线圈的X射线发射的模型的使用。

背景技术

在标准磁共振成像(MRI)系统中，来自患者的信号接收所需的后线圈和前线圈被放置在患者周围，并且随患者行进。这意味着，每当患者正在被检查时这些线圈能够具有不同的位置。对于与LINAC(线性加速器)或MR-LINAC组合的磁共振(MR)成像系统，来自LINAC的辐射射束能够潜在地损害RF线圈和RF线圈电子设备。线圈能够被设计使得其对辐射射束不太敏感。由于在线圈放置中具有太多自由度，所以设计在所有情况下对辐射不敏感的线圈能够变得困难。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了一种医学仪器和一种计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。

如本领域的技术人员将认识到的，本发明的方面可以被实现为一种装置、一种方法或一种计算机程序产品。因此，本发明的方面可以采取以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或对本文中大体全部称为“电路”、“模块”或“系统”的软件方面和硬件方面进行组合的实施例。另外，本发明的方面可以采取在具有实现在其上的计算机可执行代码的一个或多个计算机可读介质中实现的计算机程序产品的形式。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。如本文中使用的‘计算机可读存储介质’包括可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非暂态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪存、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指代能够由计算机设备经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制解调器上、在因特网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来传送在计算机可读介质上实现的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤线缆、RF等，或前述的任何适当的组合。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的具有实现在其中的计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的传播的信号可以采取各种形式中的任何，包括但不限于：电磁、光学或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以为不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序的任何计算机可读介质。

‘计算机存储器’或‘存储器’是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可由处理器直接访问的任何存储器。‘计算机存储设备’或‘存储设备’是计算机可读存储介质的又一范例。计算机存储设备是任何非易失计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备还可以是计算机存储器，或者反之亦然。

如本文中使用的‘处理器’包括能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解释为能够包含超过一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器还可以指代处于单个计算机系统内或分布于多个计算机系统当中的处理器的集合。术语计算设备还应当被解释为能够指代每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可以由多个处理器执行，所述多个处理器可以在相同计算设备内或者所述多个处理器甚至可以分布在多个计算设备当中。

计算机可执行代码可以包括机器可执行指令或令处理器执行本发明的方面的程序。用于执行本发明的方面的操作的计算机可执行代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写并且被编译成机器可执行指令，所述一种或多种编程语言包括：诸如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言和诸如“C”编程语言或类似的编程语言的传统过程式编程语言。在一些实例中，计算机可执行代码可以是以高级语言的形式或预编译的形式的，并且结合联机生成机器可执行指令的解释器来使用。

计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为独立的软件包部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络而被连接到用户的计算机、或可以(例如，通过因特网使用因特网服务提供商)对外部计算机进行连接。

参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)和计算机程序产品的框图来描述本发明的方面。将理解，当适用时流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分能够由以计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施。还应当理解，当互不排斥时，不同流程图、图示和/或框图中的框的组合可以被组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令也可以被存储在能够引导计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备以特定方式工作的计算机可读介质中，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制造品。

计算机程序指令也可以被加载到计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上以使在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。

如本文中使用的‘用户接口’是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。‘用户接口’还可以被称为‘人类接口设备’。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或接收来自操作者的信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且所述接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指点杆、绘图板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式耳机、排挡杆、方向盘、脚踏板、有线手套(wired glove)、跳舞毯、遥控器和加速度器来接收数据是用户接口部件的所有范例，所述用户接口部件使得能够接收来自操作者的信息或数据。

如本文中使用的‘硬件接口’包括使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口和数字输入接口。

如本文中使用的‘显示器’或‘显示设备’包括适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：计算机监视器、电视屏、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光透视显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪和头戴式显示器。

本文中磁共振(MR)数据被定义为对在磁共振成像扫描期间由原子自旋通过磁共振装置的天线发射的射频信号的记录的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。本文中磁共振成像(MRI)图像被定义为对在磁共振成像数据内包含的解剖数据的经重建的二维或三维可视化。该可视化能够使用计算机来执行。磁共振数据的一部分也可以被称为一次“射击(shot)”。导航器数据是磁共振数据的范例，并且通常表示对象的定位或运动的状态。

在本发明的一个方面中提供了包括具有用于将X射线/伽马辐射指向目标区的X射线源的LINAC或线性加速器的医学仪器。LINAC适于绕轴旋转X射线源。通常LINAC被安装在机架上，所述机架能够绕轴旋转。医学仪器还包括用于利用一个或一群射频线圈来采集来自成像区的磁共振数据的磁共振成像系统。所述目标区在所述成像区内。所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区内生成磁场的磁体。放射治疗源适于至少部分地绕所述磁体旋转。在一些实施例中，X射线辐射将穿过所述磁体或所述磁体的一部分。在其他实施例中，所述磁体被设计为例如分离式磁体使得X射线辐射能够避免击中所述磁体。

所述医学仪器还包括用于控制医学仪器的处理器。所述医学仪器还包括用于存储附件的X射线发射模型以及用于存储用于由处理器执行的机器可执行指令的存储器。对所述指令的执行令所述处理器接收用于辐照所述目标区的处置规划。如本文中使用的处置规划是指定对象的一个或多个特定区域的处置的数据。所述处置规划也可以包含解剖标志，所述解剖标志能够被用于将所述处置规划与诸如磁共振图像的医学图像进行配准。对所述指令的执行还令所述处理器根据所述X射线发射模型来修改所述处置规划。由于所述X射线源生成X射线，当所述X射线穿过所述附件时，可能存在不应当被辐照的关键部件和/或所述射频线圈也可能衰减X射线。所述处置规划也能够被修改以避免破坏所述射频线圈的敏感部分，和/或也能够被修改以确保准确地执行对目标区的辐射。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述磁共振成像系统来采集所述磁共振数据。对所述指令的执行还令所述处理器根据所述磁共振数据来重建磁共振图像。对所述指令的执行还令所述处理器在所述磁共振图像中对所述目标区的定位进行配准。即，在所述磁共振图像中定位所述目标区。这使得所述处置规划能够与所述磁共振成像系统和所述LINAC的坐标系进行配准。对所述指令的执行还令所述处理器根据所述目标区的所述定位和所述X射线发射模型来生成控制信号。之后已经生成用于控制对所述LINAC的操作的详细的控制信号。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述控制信号来控制所述LINAC以辐照所述目标区。本发明的实施例可以是有利的，因为通过考虑X射线穿过所述附件的衰减，可以避免损坏所述附件和/或提供对所述目标区的更准确的辐射。

在另一实施例中，所述附件是射频线圈。所述射频线圈被附接到具有预定义几何结构的所述磁共振成像系统。所述控制信号是至少部分地使用所述预定义几何结构被生成的。即，所述预定义几何结构、所述目标区的所述定位和所述X射线发射模型被用于生成所述控制信号。在该实施例中，所述射频线圈被附接到所述磁共振成像系统，使得存在预定义几何结构。以这种方式，所述X射线发射模型具有以已知方式相对于所述医学仪器的坐标定义的其坐标。

在另一实施例中，所述射频线圈包括在对象支撑物下面的第一线圈。

在另一实施例中，所述射频线圈包括在对象支撑物下面的固定的后线圈。

在另一实施例中，所述射频线圈包括固定在对象支撑物上面的第二线圈。

在另一实施例中，所述射频线圈包括在对象支撑物上面的前线圈。

在另一实施例中，所述第二线圈包括用于调节所述第二线圈相对于所述对象的高度的高度调节机构。该实施例可以是有利的，因为所述第二线圈能够被预定位在磁体的膛中。在所述对象已经被放置或被定位在磁体内部之后，所述第二线圈之后能够被调节到磁体与对象之间的最佳距离。这在维持相对于磁体的预定义几何结构的同时维持所述线圈的有效性。

在另一实施例中，所述射频线圈包括固定的系统线圈。

在另一实施例中，所述射频线圈包括具有调整的后线圈部分的固定的系统线圈。

在另一实施例中，所述射频线圈能用于被附接到所述对象。

在另一实施例中，所述附件是以下中的任何一种：射频线圈、发射线圈和/或接收线圈、面罩、呼吸管、传感器、患者支撑物、固定元件、电极以及头戴式耳机。

在另一实施例中，所述附件包括磁共振基准标记。对所述指令的执行还令所述处理器识别在所述磁共振图像中的附件。所述控制信号是至少部分地使用所述附件定位被生成的。该实施例可以是有利的，因为如果所述附件被附接到对象，所述附件的定位相对于所述医学仪器的坐标系不可以被参考或被获知。然而，使用标准图像处理技术，在磁共振图像中可以识别所述基准标记的定位。这使得能够将所述X射线发射模型的定位与所述医学仪器的坐标系进行配准。

在另一实施例中，所述线圈包括具有定位测量设备的线缆。例如，所述定位测量设备可以是能够被附接到结构以测量所述附件的位置的一个或多个电位器。所述定位测量设备也可以是例如形状感测纤维。如本文中使用的形状感测纤维是具有形状感测技术并且能够沿着其整个长度高准确度地跟踪线缆的位置的线缆。例如，Luna Innovations制造了可以被嵌入在线缆中或被附接到诸如外科手术工具或其他设备的形状感测线缆。所述线缆具有光纤，所述光纤具有沿着其长度的许多纤维布拉格光栅应变传感器。使用光频域反射计技术允许以非常高的空间分辨率来读取具有相同标称反射波长的成千上万个传感器。这使得能够对线缆的位置进行跟踪。

对所述指令的执行还令所述处理器使用所述形状感测纤维来确定线缆路径。所述控制信号是至少部分地使用线缆路径被生成的。在一些实施例中，对所述线缆路径的定位可以被用于避免辐射所述线缆。在其他实施例中，对所述线缆路径的定位可以被用于识别所述附件的定位或取向。形状感测纤维也可以被用于识别在磁体的膛中的其他部件或传感器的定位。例如，温度、EEG电极或诸如呼吸管之类可以使得所述医学仪器能够确定其定位并且避免辐射其的识别的其定位。

在另一实施例中，所述形状感测纤维包括尖端。所述尖端具有相对于所述附件的预定义取向。所述控制信号是至少部分地使用线缆路径和预定义取向被生成的。

在另一实施例中，所述控制信号能用于使所述X射线源避开关键部件。在一些实施例中，所述关键部件能够是关键射频部件。这些实施例可以是有利的，因为能够避开所述关键部件，这排除了所述关键部件被X射线源损坏的可能性。

在另一实施例中，所述控制信号能用于使所述X射线源补偿由所述附件对所述X射线源的衰减。

在另一实施例中，所述射频线圈是发射线圈和/或接收线圈。

在另一方面中，本发明提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于由处理器执行控制医学仪器和附件的X射线发射模型的机器可执行指令。所述医学仪器包括具有用于将X射线辐射指向目标区的X射线源的LINAC。所述LINAC适于绕旋转点旋转所述X射线源。所述医学仪器还包括用于利用所述附件来采集来自成像区的磁共振数据的所述磁共振成像系统。所述目标区在所述成像区内。所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区内生成磁场的磁体。所述X射线源适于至少部分地绕所述磁体旋转。对所述指令的执行令所述处理器接收用于辐照所述目标区的处置规划。

对所述指令的执行还令所述处理器根据X射线发射模型来修改所述处置规划。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述磁共振成像系统来采集所述磁共振数据。对所述指令的执行还令所述处理器根据所述磁共振数据来重建所述磁共振图像。对所述指令的执行还令所述处理器在磁共振图像中对所述目标区的定位进行配准。对所述指令的执行还令所述处理器根据所述目标区的定位和所述X射线发射模型来生成控制信号。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述控制信号来控制LINAC以辐照所述目标区。

在另一方面中，本发明提供了一种用于操作医学仪器的方法。所述医学仪器包括具有用于将X射线辐射指向目标源的X射线源的LINAC。所述LINAC适于绕旋转点旋转所述X射线源。所述医学仪器还包括用于利用所述射频线圈来采集来自成像区的磁共振数据的磁共振成像系统。所述目标区在所述成像区内。所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区内生成磁场的磁体。所述X射线源适于至少部分地绕所述磁体旋转。所述方法包括接收用于辐射所述目标区的处置规划的步骤。

所述方法还包括根据所述X射线与所述X射线发射模型来修改所述处置规划的步骤。所述方法还包括使用所述磁共振成像系统来采集所述磁共振数据。所述方法还包括根据所述磁共振数据来重建磁共振图像。所述方法还包括在所述磁共振图像中对所述目标区的所述定位进行配准。所述方法还包括根据所述目标区的所述定位和所述X射线发射模型来生成控制信号。所述方法还包括使用所述控制信号来控制所述LINAC以辐照所述目标区。

应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个，只要组合的实施例不相互排斥。

附图说明

在下文中，将仅通过举例的方式并且参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图；

图2图示了根据本发明的实施例的医学仪器；

图3图示了根据本发明的又一实施例的医学仪器；

图4图示了根据本发明的又一实施例的医学仪器；

图5示出了具有在对象支撑物的下面的后线圈的理想的医学装置；

图6示出了具有安装在对象支撑物上面的固定的前线圈的理想的医学装置；

图7示出了在磁体的膛内具有系统发射线圈和/或接收线圈的理想的医学装置；

图8示出了在磁体的膛内具有修改的后部分的系统发射线圈和/或接收线圈的理想的医学装置；以及

图9示出了形状感测线缆的实施例。

附图标记列表

200 医学装置

202 LINAC

204 磁共振成像系统

206 机架

208 X射线源

210 可调节的准直器

212 磁体

214 低温恒温器

216 超导线圈

222 膛

224 磁场梯度线圈

226 磁场梯度线圈电源

228 射频线圈

229 底座

230 收发器

232 成像区

234 对象支撑物

236 对象

237 机械定位系统

238 目标区

240 机架旋转的轴

242 辐射射束

443 间隙

244 计算机系统

246 硬件接口

248 处理器

250 用户接口

252 计算机存储设备

254 计算机存储器

260 处置规划

262 X射线发射模型

264 脉冲序列

266 磁共振数据

268 磁共振图像

270 图像配准

272 目标区的定位

274 控制信号

280 控制模块

282 处置规划修改模块

284 图像重建模块

286 图像配准模块

288 目标区定位模块

290 控制信号生成模块

300 医学装置

328 射频线圈

330 基准标记

360 附件定位

400 医学装置

428 射频线圈

430 形状感测纤维

432 形状感测纤维电子设备

434 射频线缆

460 线缆路径

500 医学装置的端视图

502 医学装置的侧视图

504 固定的后线圈

506 辐射窗

508 辐照的区域

600 医学装置的端视图

602 固定的前线圈

700 医学装置的端视图

702 医学装置的侧视图

704 系统发射线圈和/或接收线圈

800 医学装置的端视图

802 医学装置的侧视图

804 系统发射线圈和/或接收线圈

806 后部分

900 线缆

902 线缆体

904 形状感测纤维

906 电线

具体实施方式

这些附图中的相同的附图标记是等价的元件或执行同样的功能。先前已经讨论过的元件在功能等价时在稍后的附图中将不必进行讨论。

图1示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图。在框100中，接收处置规划，所述处置规划描述了如何辐照目标区。接下来在步骤102中，根据附件的X射线发射模型来修改处置规划。接下来在步骤104中，使用磁共振成像系统来采集磁共振数据。在步骤106中，根据磁共振数据来重建磁共振图像。接下来在步骤108中，在磁共振图像中对目标区的定位进行配准。在步骤110中，根据目标区的定位和X射线发射模型来生成控制信号以控制LINAC。最后在步骤112中，使用控制信号来控制LINAC以辐照目标区。

图2示出了根据本发明的医学装置200的实施例。医学装置200包括LINAC 202和磁共振成像系统204。LINAC 402包括机架206和X射线源208。机架206绕机架旋转的轴240旋转X射线源208。邻近X射线源208的是可调节的准直器210。例如，可调节的准直器210可以具有用于调节X射线源208的射束轮廓的可调节的板。例如，可调节的准直器可以是多叶准直器。磁共振成像系统204包括磁体212。

也能够使用永久或常导磁体。也能够使用不同类型的磁体，例如，也能够使用分离式圆柱磁体和所谓的开放式磁体两者。分离式圆柱磁体类似于标准圆柱磁体，除了低温恒温器已经被分离成两段以允许进入磁体的等平面，这样的磁体例如可以结合带电粒子射束治疗一起被使用。开放式磁体具有两个磁体段，一个在另一个的上面，其中其间的空间足够大以接纳对象：对两段区域的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是受欢迎的，因为对象受较少的限制。在圆柱磁体的低温恒温器内部存在超导线圈的集合。在该实施例中示出的磁体212是标准圆柱超导磁体。磁体212具有低温恒温器214，低温恒温器214在其内具有超导线圈216。磁体412具有膛422。在圆柱磁体212的膛222内存在成像区，在成像区中磁场足够强且均匀以执行磁共振成像。

在磁体212的膛222内是用于采集磁共振数据以对磁体的成像区内的磁自旋在空间上进行编码的磁场梯度线圈224。磁场梯度线圈224被连接到磁场梯度线圈电源226。磁场梯度线圈224旨在是代表性的，以允许辐射穿过而不被衰减，其通常将是分离式线圈设计。磁场梯度线圈通常包含用于在三个正交空间方向上进行空间编码的三个单独的线圈组。磁场梯度电源226向磁场梯度线圈供应电流。向磁场线圈供应的电流被控制为时间的函数，并且可以是倾斜的或脉冲的。

存在被连接到收发器230的射频线圈228。射频线圈228邻近磁体212的成像区232。成像区232具有足以执行磁共振成像的高磁场和均匀性的区域。射频线圈228可以用于操纵成像区内的磁自旋的取向，并且用于接收来自也在成像区内的自旋的无线电发射。射频线圈228也可以被称为天线或通道。射频线圈228可以包含多个线圈元件。射频天线也可以被称为通道。

射频线圈228和射频收发器230可以由单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来替换。应当理解，射频线圈和射频收发器仅是代表性的。射频天线也旨在表示专用发射天线和专用接收天线。类似地，收发器也可以表示单独的发射器和接收器。

也在磁体222的膛内的是用于支撑对象236的对象支撑物234。可以由机械定位系统237来定位对象支撑物234。在对象236内存在目标区238。在该特定实施例中，机架旋转的轴240与磁体212的圆柱轴是同轴的。对象支撑物234已经被定位使得目标区238位于机架旋转的轴240上。X射线源208被示出为生成辐射射束242，辐射射束242穿过准直器210并且穿过目标区238。当辐射源208绕轴240旋转时，辐射射束242将总是瞄准目标区238。辐射射束242穿过磁体的低温恒温器214。磁场梯度线圈224具有间隙243，间隙243将磁场梯度线圈分成两段。间隙243减少了由磁场梯度线圈224对辐射射束242的衰减。在备选实施例中，分离式或开放式磁体设计被用于减少由磁体212对X射线射束的衰减。

射频线圈228能够被看作通过若干底座229被附接到磁体222的膛的内部。在一些实施例中，底座229可以包括允许射频线圈228上升或下降的机构。在任何情况下，底座229定义射频线圈228相对于磁体212的定位。

收发器230、磁场梯度线圈电源226和机械定位系统237全部被示出为被连接到计算机系统244的硬件接口246。计算机系统244被示出为还包括用于执行机器可执行指令并且用于控制医学装置的操作和功能的处理器248。硬件接口246使得处理器248能够与医学装置200交互并且控制医学装置200。处理器248被示出为还被连接到用户接口250、计算机存储设备252和计算机存储器254。

计算机存储设备252被示出为包含处置规划260。计算机存储设备252还被示出为包含射频线圈228的X射线发射模型262。X射线发射模型262可以包括射频线圈228的敏感部件的定位以及还有射频线圈228的X射线发射属性。计算机存储设备252还被示出为包含脉冲序列264。如本文中使用的脉冲序列是用于控制磁共振成像系统204的各种部件以采集磁共振数据266的命令组。计算机存储设备252被示出为包含使用磁共振成像系统204采集的磁共振数据266。

计算机存储设备252还被示出为包含根据磁共振数据266重建的磁共振图像268。计算机存储设备252还被示出为包含磁共振图像268的图像配准270。图像配准270对图像相对于磁共振成像系统204和LINAC 202的定位进行配准。计算机存储设备252还被示出为包含目标区238的定位272。这在磁共振图像268中被识别。计算机存储设备252还被示出为包含控制信号274。控制信号274是用于控制LINAC 202来辐照目标区238的控制信号。

计算机存储器被示出为包含控制模块280。控制模块包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码使得处理器248能够控制医学装置200的操作和功能。例如，控制模块280可以使用脉冲序列264来采集磁共振数据266。控制模块280也可以使用控制信号274来控制LINAC 202。计算机存储器254还被示出为包含处置规划修改模块282。处置规划修改模块282使用在X射线发射模型262中包含的信息来修改处置规划260。计算机存储器254还被示出为包含图像重建模块284。图像重建模块284包含使得处理器248能够根据磁共振数据266来重建磁共振图像268的代码。

计算机存储器254还被示出为包含图像配准模块286。图像配准模块286包含使得处理器248能够使用磁共振图像268在目标区272的定位生成图像配准270的代码。计算机存储器254还被示出为包含目标区定位模块288。目标区定位模块288包含使得处理器248能够使用图像配准270来生成目标区272的定位的代码。计算机存储器254还被示出为包含控制信号生成模块290。控制信号生成模块290包含使得处理器248能够根据处置规划260和目标区272的定位来生成控制信号274的代码。在已经根据X射线发射模块修改处置规划260之后使用处置规划260。

图3示出了根据本发明的又一实施例的医学装置。在图3中示出的实施例类似于在图2中示出的实施例，除了在该实施例中的射频线圈328不被安装或不被固定在磁体212的膛222的内部。代替射频线圈328具有若干基准标记330。射频线圈328和至少基准标记330被定位在成像区232内。在该实施例中，图像配准模块286被用于检测在磁共振图像268中的基准标记330的定位以生成附件定位360，附件定位360被存储在计算机存储设备252中。在该实施例中，控制信号生成模块290额外地使用附件定位360。

在常规辐射治疗中，基于示出包括目标治疗区域的患者解剖结构的静止图像来规划辐射图样。假定患者解剖结构对应于通常在执行治疗之前进行规划成像的时间期间的情形，执行治疗。通常，人类解剖结构不是静止的，因此额外的边缘被添加到治疗，使得目标区域被充分覆盖。这增加了对健康组织的辐射剂量。更准确地瞄准剂量的一个方法是在图像引导(IMRT)下进行辐射治疗。

在许多情况下，成像或治疗要求在辐射正在经过的体积中具有附件。这样的附件的范例是在MR成像中使用的解剖结构特异性接收线圈。这些线圈优选地被定位靠近被成像/被跟踪的解剖结构以实现足够的图像质量。线圈的定位通常在患者之间以及在治疗之间不同。附件可能对辐射敏感和/或可能影响辐射。因此，获知辐射影响部分的定位以将其考虑到治疗中是有利的。本发明提出了如何追踪这样的附件的定位并且将其考虑到图像引导辐射治疗中的解决方案。

在图3中，射频线圈228或其他附件具有一个或多个基准标记330。对这些标记进行成像并且评估其位置。基于基准标记330的位置和X射线发射模型，计算相对于图像坐标和治疗坐标的完整附件的定位。附件定位的信息被用于调节治疗。这些调节可以包括：

·操纵辐射射束方向和辐射源定位，使得附件的敏感部分不被暴露于辐射；

·操纵辐射剂量和方向，使得补偿定义的附件定位的影响和附件对辐射射束的干扰；

·指导用户重新定位附件或患者，使得减少附件对辐射射束的干扰并且优化治疗执行；

·自动地(例如，使用电动台定位)重新定位附件或患者，使得减少附件对辐射射束的干扰；以及

·检测能够是实时的以在治疗期间将附件定位考虑在内，并且基于所述附件定位来调节治疗执行。

对在图3中示出的实施例的实施可以具有以下特征中的一个或多个：

1、附件或射频线圈具有对于成像系统可视的基准标记

a、存在足够的基准标记来定义相对于成像坐标的附件位置、取向和形状

i、在相对于成像系统固定附件的取向时，单点类基准能够是足够的。

ii、两点类基准或一条线类基准足以确定圆柱对称附件或具有一个旋转被固定的附件的位置和取向。

iii、三点类基准或具有适当三维形状的一个基准足以确定附件的三个位置和三个取向坐标

iv、能够存在更多的基准标记以使得能够确定非刚性附件的形状变化，或使得能够进行更鲁棒的位置和取向检测，或扩展追踪能力以覆盖更大的区(即，保证足够量的基准在成像系统的视场中)。

b、基准标记能够是无源的，即仅对于使用的成像模态可视的材料。

i、在MRI成像的情况下，所述基准能够例如是利用适当的MRI可视材料填充的胶囊。检测的核能够是1H或另一MRI敏感核。

c、基准标记能够是有源的，即，其仅当被激活时可视。

i、在MRI成像的情况下，有源标记能够是被专用基准标记线圈包围的标记。

2、成像设备对能够用于定义所述附件的位置的图像进行扫描

a、成像序列能够是单独地示出所有基准标记的三维成像序列

b、成像序列能够是具有单独地示出所有基准的多个切片的二维成像序列

c、成像序列能够包括多个二维投影，根据所述多个二维投影来识别所述基准的定位

d、成像序列能够包括多个一维投影，根据所述多个一维投影来识别所述基准

e、成像模态能够是MRI。

3、控制软件具有包括以下的附件的模型

a、所述基准标记位置的信息

b、所述附件的几何形状的信息

c、影响所述辐射的附件的不同部分的信息(例如，空间衰减)

d、所述附件的不同部分的辐射敏感性的信息

4、控制软件根据相对于辐射治疗射束方向的图像信息来评估所述附件的位置，并且基于所述信息所述控制软件能够

a、在辐射经过对辐射敏感的附件区域时，切断或减少辐射

b、计算所述附件对所述射束的衰减，以及

i、增加所述辐射来补偿衰减的影响

ii、或当估计在解剖结构的不同部位中递送的辐射剂量时，将所述衰减考虑在内

c、指导用户重新定位所述附件或患者，使得其不干扰规划的辐射治疗，或最小化对治疗的干扰。

i、备选地，系统能够例如使用电动卧榻自动地进行重新定位

d、尤其当所述附件位置取决于所述患者位置时，能够重复进行检测以监测附件定位中的变化。

i、与预期运动相比附件追踪的重复能够是实时的，使得能够“联机”进行以上校正。

图4示出了根据本发明的实施例的医学装置400的又一实施例。在图4中示出的实施例类似于在图2和图3中示出的实施例，除了在该实施例中，射频线圈或附件428具有由诸如位置电位器或形状感测纤维430的机械或光学定位测量设备确定的其位置。所述定位测量设备被连接到定位测量设备电子设备432。例如，形状感测纤维电子设备432可以包含在形状感测纤维430内与布拉格衍射梯度一起使用的激光器。在收发器230与射频线圈428之间存在射频线缆434。定位测量设备430能够被附接到射频线缆434。以这种方式，获知射频线缆434的位置并且因此获知射频线圈428的定位和取向。定位测量设备430能够被直接附接到附件428。形状感测纤维电子设备432被示出为被连接到硬件接口246。定位测量设备432提供具有线缆路径460的计算机系统。线缆路径460被示出为被存储在计算机存储设备252中。在该实施例中，控制信号生成模块290使用线缆路径460来定义附件428相对于磁共振成像系统222和LINAC 202的定位。

本发明的实施例可以提供减少自由度的方式，以便方便线圈设计和线圈预期寿命。本发明的实施例也可以方便校准用于处置的系统必需的衰减计算。本发明的实施例可以解决以下问题中的一个或多个：

·减少RF线圈的预期寿命

·难以确定由RF线圈引起的LINAC系统的衰减。这对辐射剂量的(反向)计算是必需的。

·线圈设计困难

·线圈放置困难

·患者空间限制

本发明的实施例可以具有与RF线圈相关的以下特征中的一个或多个，所述RF线圈被定位在相对于LINAC系统的固定的位置，使得：

a、为了预期寿命优化被暴露于辐射(辐射窗)的线圈部分。这能够例如通过尽可能多地从辐射窗移除对辐射敏感的线圈电子设备进行。在辐射窗外部的部分不必被设计成对辐射射束不敏感。

b、所述线圈仍然靠近所述患者以优化接收(或发射)行为

c、最小化所述线圈的厚度以允许在膛中具有尽可能多的空间

由于具有对于LINAC系统的固定的位置，应当一直获知关于LINAC的衰减。这方便对辐射处置的正确剂量沉积的(反向)计算。图5到图8图示了若干实施例，其中，相对于LINAC系统的位置固定射频线圈的位置。

图5示出了理想的医学装置的端视图500和侧视图502。用于支撑对象236的对象支撑物234是可视的。在对象支撑物234的下面存在后线圈504，后线圈504在医学装置500、502的膛222内的固定的位置。侧视图502示出了辐射进入膛222中的辐射窗506或区域。标记的区508是固定的后线圈504被暴露于辐射的区域。

图6示出了理想的医学装置的端视图。由对象支撑物234支撑对象236。在这种情况下，存在使用若干底座229被安装在对象236的上面的固定的前线圈602。

图7示出了理想的医学装置的端视图700和侧视图702。在该实施例中，在膛222内存在系统发射线圈和/或接收线圈704。

图8示出了理想的医学装置的端视图800和侧视图802。在该实施例中，在膛222中也存在系统发射线圈和/或接收线圈804。然而，在该实施例中，存在修改的后部分806。后线圈已经被并入到系统和/或接收线圈804。

在MR引导的LINAC中，辐照射束可以穿过线圈和支撑设备(例如，呼吸或心脏设备)以及其线缆：这些项必须自由地被定位并且被定位到处置体积的附近中。这要求柔性线缆。

柔性线缆可以以不可预测的方式来衰减X射线射束。衰减导致到目标体积的不均匀的辐射剂量，和/或可以损坏线缆和设备自身。

将光学形状感测导管放置在线缆里面/将导管附接到线缆，和/或所述设备能够被用于以高准确度估计线缆和设备位置。光学电子设备能够被定位在射束和定位坐标系统外部，所述定位坐标系统被固定到在LINAC坐标系统中的先验已知的定位。位置信息能够被反馈给具有已知线缆/设备衰减的剂量规划，使得射束形状和功率能够被调节以将阻挡项考虑在内/避开敏感设备部分。

另一实施例是使用所述位置数据以完全地通过防止在辐照将与线缆或设备相撞的角度的辐照来避开线缆。

最简单的情况是利用光学传感器来替换线缆芯以定位在图9中图示的线缆。图9示出了根据本发明的形状感测线缆900的实施例。该线缆具有线缆体902。在线缆体902内存在嵌入的形状感测纤维904。在形状感测纤维904周围存在若干电线906。这例如能够被用于在射频天线与收发器之间的线缆。在其他实施例中，形状感测纤维904相对于电线906的精确位置可以是不同的。例如，形状感测纤维904可以被应用到线缆900的外表面。也可以存在更多或更少的电线906，并且也可以利用诸如用于传送流体或液体的管和/或光纤线缆来替换电线906。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域技术人员在实践所主张的本发明的过程中，能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且量词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布在与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的诸如光学存储介质或固态介质的适当的介质上，但是计算机程序也可以以其他的形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统。在权利要求中的任何附图标记不得被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种医学仪器(200、300、400、500、502、600、700、702、800、802)，包括：

-LINAC(202)，其具有用于将X射线辐射(242)指向目标区(238)的X射线源(208)，其中，所述LINAC适于绕旋转轴(240)旋转所述X射线源；

-磁共振成像系统(204)，其用于利用射频线圈(228、328、428、504、602、704、804)来采集来自成像区(232)的磁共振数据(266)，其中，所述目标区在所述成像区内，其中，所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区内生成磁场的磁体(212)，其中，所述X射线源适于至少部分地绕所述磁体旋转；

-处理器(248)，其用于控制所述医学仪器；

-存储器(254)，其用于存储附件的X射线发射模型(262)，并且用于存储用于由所述处理器执行的机器可执行指令(280、282、284、286、288、290)，其中，对所述指令的执行令所述处理器：

-接收(100)用于辐照所述目标区的处置规划(260)；

-根据所述X射线发射模型来修改(102)所述处置规划；

-使用所述磁共振成像系统来采集(104)所述磁共振数据；

-根据所述磁共振数据来重建(106)磁共振图像(268)；

-在所述磁共振图像中对所述目标区的定位(272)进行配准(108)；

-根据所述目标区的所述定位和所述X射线发射模型来生成(110)控制信号(274)；并且

-使用所述控制信号来控制(112)所述LINAC以辐照所述目标区。

2.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述附件是所述射频线圈，其中，所述射频线圈被附接到具有预定义几何结构的所述磁共振成像系统，其中，使用所述预定义几何结构来生成所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的医学仪器，其中，所述射频线圈包括在对象支撑物下面的第一线圈。

4.根据权利要求2或3所述的医学仪器，其中，所述射频线圈包括被固定在对象支撑物上面的第二线圈。

5.根据权利要求4所述的医学仪器，其中，前线圈包括用于调节所述前线圈相对于所述对象的高度的高度调节机构。

6.根据权利要求2所述的医学仪器，其中，所述射频线圈包括固定的系统线圈。

7.根据权利要求2所述的医学仪器，其中，所述射频线圈包括具有调整的后线圈部分的固定的系统线圈。

8.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述附件是以下中的任何一种：射频线圈、发射线圈和/或接收线圈、面罩、呼吸管、传感器、患者支撑物、固定元件、电极以及头戴式耳机。

9.根据权利要求1或8所述的医学仪器，其中，所述附件能用于被附接到所述对象。

10.根据权利要求9所述的医学仪器，其中，所述附件包括磁共振基准标记，其中，对所述指令的执行还令所述处理器识别在所述磁共振图像中的附件定位，其中，所述控制信号是至少部分地使用所述附件定位被生成的。

11.根据权利要求9或10所述的医学仪器，其中，所述附件包括定位测量设备，其中，对所述指令的执行还令所述处理器使用所述定位测量设备来识别附件定位和/或确定线缆路径，其中，所述控制信号是至少部分地使用所述附件定位被生成的。

12.根据权利要求11所述的医学仪器，其中，所述定位测量设备是包括尖端的形状感测纤维，其中，所述尖端具有相对于所述射频线圈的预定义取向，并且其中，所述控制信号是至少部分地使用所述线缆路径和所述预定义取向被生成的。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述控制信号能用于使所述X射线源避开所述附件的关键部件。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述控制信号能用于使所述X射线源补偿所述附件的衰减，尤其是所述射频线圈的衰减。

15.一种计算机程序产品，包括用于由处理器(248)执行控制医学仪器(200、300、400、500、502、600、700、702、800、802)和射频线圈的X射线发射模型(262)的机器可执行指令(228、328、428、504、602、704、804)，其中，所述医学仪器包括具有用于将X射线辐射(242)指向目标区(238)的X射线源(208)的LINAC(202)，其中，所述LINAC适于绕旋转点旋转所述X射线源，其中，所述医学仪器还包括用于利用所述射频线圈来采集来自成像区(232)的磁共振数据的磁共振成像系统(204)，其中，所述目标区在所述成像区内，其中，所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区内生成磁场的磁体(212)，其中，所述X射线源适于至少部分地绕所述磁体旋转，其中，对所述指令的执行令所述处理器：

-接收(100)用于辐照所述目标区的处置规划(260)；

-根据所述X射线发射模型来修改(102)所述处置规划；

-使用所述磁共振成像系统来采集(104)所述磁共振数据；

-根据所述磁共振数据来重建(106)磁共振图像(268)；

-在所述磁共振图像中对所述目标区的定位(272)进行配准(108)；

-根据所述目标区的所述定位和所述X射线发射模型来生成(110)控制信号(274)；并且

-使用所述控制信号来控制(112)所述LINAC以辐照所述目标区。