CN105324155B - 治疗过程中移动的管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射治疗领域。具体地，本发明涉及用于结合治疗癌瘤在放射治疗系统中来监测治疗过程中患者的移动的系统和方法。将患者标记物附接在所述患者的鼻子上，以及在预定时间间隔处捕获所述患者标记物和参考工具的参考标记物的图像，其中所述参考工具包括所述参考标记物，所述参考标记物配置在相对于患者固定配置的限定位置中，以用于在治疗期间固定所述患者。基于由光学追踪系统捕获的图像来确定所述患者标记物相对于所述参考标记物的位置，其中所述位置变化提供关于所述患者或者所述患者的身体部位是否已经移动的信息。

Description

治疗过程中移动的管理系统和方法

技术领域

本发明涉及放射治疗领域。具体地，本发明涉及用于结合放射治疗系统来监测治疗过程中患者的移动的系统和方法。

背景技术

近年来，外科技术的开发已经取得了很大的进展。例如，对于需要进行外科手术的癌瘤患者而言，现在可使用非侵入式外科手术，所述非侵入式外科手术几乎不会使患者遭受外伤折磨。

一种用于体外放射治疗的系统是以Leksell Gamma Knife为商品名出售的(所述系统利用γ放射来提供此类外科手术)。所述放射是从大量固定放射源发出的，并且是利用准直仪朝向所限定的靶或者治疗区聚焦的，其中准直仪即用于获得具有受限横截面的射束的通路或者通道。在治疗期间，每一放射源均提供一定剂量但不足以损伤中介组织的γ放射。然而，组织破坏会在来自所有放射源的放射束交叉或者会聚的地方发生，使得放射达到组织破坏水平。所述会聚点在下文被称作“焦点”。此类放射装置例如在US 4,780,898中有所提及和描述。

用于非侵入式外科手术的另一种系统是线性加速器(LINAC)，所述线性加速器还可被用于立体定位性放射外科手术，所述立体定位性放射外科手术类似于使用γ刀在例如脑中的靶上实现的手术。

立体定位性放射外科手术是一种最低限度侵入的治疗形式，所述治疗形式允许输送单次大剂量的放射至特异性颅内靶，同时不影响周围组织。与常规的分次放射治疗不同，立体定位性放射外科手术不依赖于或者利用肿瘤性病变相对于正常脑的更高放射敏感性(治疗比)。其选择性破坏主要取决于锐聚焦的高剂量放射和围绕所述限定靶的陡峭的剂量梯度。生物学效应是高剂量靶区中不可修复的细胞损伤和延迟的血管闭塞。因为不需要治疗比，所以可治疗传统上耐放射的病变。然而，因为使用破坏性剂量，所以包含在所述靶区中的任何正常组织易受损伤。

在放射治疗系统中，诸如在LINAC或者Leksell Gamma 中，患者的头部被固定在立体定位仪中，所述立体定位仪限定头部中的治疗区位置。此外，将患者紧固在患者定位单元中，所述患者定位单元移动患者整体以便将治疗区定位成与所述放射治疗系统的放射单元的焦点一致。因此，在放射治疗系统(诸如，LINAC系统或者Leksell Gamma系统)中，高度重要的是所述定位单元能够以非常高的精确度将治疗区定位成与焦点一致。还必须随着时间的推移仍然维持这种高精确度。

因此，为了在治疗期间获得尽可能良好的临床疗效以及避免对周围组织的损伤，至关重要的是所述放射以高精确度到达并且命中靶，即治疗区，以及从而避免损伤靠近治疗区和/或在所述治疗区周围的健康组织。为了实现此目的，必须在治疗期间固定患者，另外患者的头部位置或者处于治疗中的部位必须在治疗期间与参考位置相同，即在利用例如计算机断层扫描显像捕获用于创建治疗计划的图像期间的位置。例如，当治疗范围或者治疗区是患者头部组织中的一部分时，使用经调适和定型以安置在患者的面部(和肩部)上，以便使患者相对于所述定位系统保持在实质上固定位置的面罩。

特别重要的是，当在接近于敏感组织处对肿瘤进行放射外科手术时保证患者在放射治疗的传输期间不移动。

在现今使用的不同固定装置中，不可能将患者固定到患者的各身体部位的移动被完全消除或者阻止的程度。例如，虽然使用面部和肩部面罩使患者固定，但是存在头部在所述面罩下方细微移动的可能性。

鉴于此，在放射治疗的领域中存在对治疗过程中移动管理(IFMM)系统及方法的需求，所述IFMM系统及方法使得在治疗期间能够以高度的精确性和可靠性检测并监测患者和/或受治疗的身体部位的非常细微的移动。

在现有技术中，存在基于例如X射线成像、光学成像或者侵入性解决方案而用于治疗过程中移动管理(IFMM)的大量解决方案。然而，这些现有技术方法是与缺陷相关联的。例如，诸如X射线成像或者光学成像的成像方法需要大范围的图像处理，而所述大范围的图像处理可导致复杂且昂贵的解决方案。X射线成像还使患者暴露于放射中，而放射可为有害的。侵入性解决方案对于患者而言可能是不舒服的，并且还可能是对患者有害的。此外，现有技术系统可具有以下问题：承受在例如Perfexion系统(一种由申请人提供的放射治疗系统)中产生的γ放射系统。此外，现有技术系统往往是庞大的，这使得难以将所述系统与例如Perfexion系统一起使用。

另一种解决方案是在面罩上提供红外线标记物并且利用红外线追踪系统(例如，红外线摄像机)检测移动。然而，不可能追踪面罩下的靶(例如，患者的头部)的细微移动，这是因为在此解决方案中将仅追踪面罩本身的移动。出于相同的原因，表面追踪IFMM系统，诸如C射线催化剂是不合适的。

因此，在放射治疗领域内存在对能够以高度的精确性和可靠性进行治疗过程中移动检测的经改善系统及方法的需求，以便避免或至少显著地减少对周围敏感组织的非期望损伤风险。这些系统不应增加系统和治疗过程本身的复杂性。

发明内容

本发明的一个目的是提供能够以高度的精确性和可靠性进行治疗过程中移动检测的经改善系统及方法，以便避免或至少显著地减少对周围敏感组织的非期望损伤风险。

本发明的另一目的是提供用于在治疗过程中移动检测的经改善的系统及方法，所述经改善的系统及方法可较为容易地整合到放射治疗系统中或者与放射治疗系统一起使用，所述放射治疗系统为诸如Perfexion系统。

本发明的又一目的是提供用于在治疗过程中移动检测的经改善的系统及方法，所述经改善的系统及方法制造成本较低。

本发明的又一目的是提供用于在治疗过程中移动管理的经改善的系统及方法，所述经改善的系统及方法是便于用户操作的，并且因此对于操作所述放射治疗系统的医务人员来说是易于使用的。

本发明的又一目的是提供对于在治疗过程中移动管理的经改善的系统及方法，所述经改善的系统及方法在使用期间对于患者来说是舒适的。

本发明的另一目的是提供用于在治疗过程中移动管理的经改善的系统及方法，所述经改善的系统及方法与成像方法兼容，所述成像方法为诸如计算机断层扫描显像或者锥形射束计算机断层扫描显像。

本发明的又一目的是提供用于在治疗过程中移动管理(即，治疗期间的移动检测)的非离子化系统及方法。

这些以及其他目的是通过提供具有在独立权利要求中定义的特征的系统及方法而实现的。在附属权利要求中定义了优选实施例。

根据本发明的方法和系统优选地用于结合患者的癌瘤治疗来监测患者在放射治疗系统(诸如，Perfexion系统)中的治疗过程中移动。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于结合治疗区(诸如，患者的癌瘤)的治疗来监测患者在放射治疗系统中的治疗过程中移动的方法，所述放射治疗系统包括放射治疗单元和患者定位单元，所述放射治疗单元具有放射靶，所述患者定位单元用于关于所述放射治疗单元中的靶来定位患者的治疗区。所述方法包括：

-将至少一个患者标记物附接到患者的鼻子上；

-以预定时间间隔获取患者标记物和参考标记物的图像，此举建立了在治疗期间参考坐标系预定义位置相对于患者固定位置的原点；以及

-基于用光学追踪系统捕获的图像，通过使用至少一个参考标记物的位置来消除幻觉移动，来确定相对于最初起始位置的相对位置变化，其中任何相对变化指示患者或者患者的身体部位已经移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于结合治疗区(诸如，患者的癌瘤)的治疗来监测患者在放射治疗系统中的治疗过程中移动的方法，所述放射治疗系统包括放射治疗单元和患者定位单元，所述放射治疗单元具有放射靶，所述患者定位单元用于关于所述放射治疗单元中的靶来定位患者的治疗区。所述系统包括至少一个患者标记物和至少一个参考标记物，所述至少一个患者标记物被布置成附接到患者，所述至少一个参考标记物建立了局部坐标系的原点。所述至少一个参考标记物优选地配置成定位在相对于用于在治疗期间固定患者的患者固定配置处于固定位置。光学追踪系统配置在使得可捕获患者标记物和参考标记物的图像的位置。处理模块配置用于确定相对于用参考标记物建立的坐标系中的最初起始位置的相对位移。所述移动是基于用光学追踪系统捕获的图像来确定的，其中任何相对位移指示患者或者患者的一个身体部位已经移动。

所述光学追踪系统优选地设置在使得当标记物设置在患者鼻子上时可以捕获患者标记物的图像和至少一个参考标记物的图像的位置中。所述光学追踪系统安置为使得所有标记物在追踪区中，处于使得在治疗期间所有标记物保持在可见的位置中。

本发明是基于以下理解：设置在患者鼻尖上的患者标记物的移动指示头部的移动。鼻子是面部的组成部分，所述鼻子并非旨在用于移动，因此鼻子并未如面部的大部分其他部位那样连接至大量肌肉。鼻子的移动通常是非常细微的并且是暂时性的，也就是说正在移动的鼻子的任何部位通常快速返回自己原来的位置。此外，本发明的移动追踪是基于患者标记物相对于参考指示物(优选地包含所述参考标记物的参考工具)的坐标系的位置变化。所述参考指示物优选地牢固附接于用于固定患者的固定配置上。所述光学追踪系统配置成使得在一个图像中捕获患者标记物和参考指示物两者。在治疗期间，通过用光学追踪系统监测患者标记物相对于参考指示物的位置变化来追踪患者的移动。也就是说，通过以预定时间间隔连续获得患者(即，患者标记物)和参考标记物(例如配置在参考工具上)的图像并且分析这些图像，可以随着时间推移检测并追踪患者的移动。

根据本发明的各实施例，患者标记物和参考标记物是反射性的，并且光学追踪系统是红外追踪系统，所述光学追踪系统包括红外线发射器和红外线检测器(例如，红外线摄像机)。因此，所发射的红外光被标记物反射，从而可被红外线检测器捕获。所述标记物在图像中可被辨识为光点，这些光点的位置随后可用于确定位置变化。

在本发明的实施例中，每个患者标记物和参考标记物均包括红外线发射器，所述光学追踪系统包括红外线检测器，例如红外线摄像机。因此，从标记物发射的光可由红外线检测器捕获。所述标记物在图像中可被辨识为光点，这些光点的位置随后可用于确定位置变化。

根据本发明的各实施例，所述光学追踪系统包括摄像机。在本实施例中，所述摄像机将捕获每一图像中的标记物。例如，可使用图像分析来辨识图像中的标记物。根据本发明的各实施例，确定了在包括参考标记物的参考工具处的参考坐标系原点。基于此参考点，随后计算由参考工具确定的坐标系中的患者标记物位置。因此，后续患者标记物位置之间的相对距离是基于图像中的患者标记物位置和参考坐标系位置。由此创建了参考坐标系，所述参考坐标系使得能够在三维空间中追踪患者标记物。然而，比如在追踪期间，仅可使用矢量大小。

根据本发明的各实施例，在治疗时期，所述患者装备有经定型以配合患者面部的面罩。在治疗时期，所述面罩被放置于面部上。所述面罩具有孔以使得患者的鼻子是自由的，即当面罩被放置到患者的面部上时鼻子不被覆盖并且鼻子能够在不触碰所述面罩的情况下移动。由此，可将患者标记物轻易地附接到患者的鼻尖，直接附接在患者的皮肤上。

根据本发明的各实施例，所述参考工具配置为以固定位置安装在患者固定配置处。所述参考工具包括一个或多个参考标记物(在各实施例中所述参考工具包括一种、三种、四种或者五种标记物，但是五种以上的标记物当然也是可能的)，并且所述参考工具相对于患者和患者定位单元定位在固定位置。所述参考工具可经由支架附接于所述患者固定配置处。在各实施例中，所述参考工具是可去除的，因此当实际上使用所述参考工具时在治疗期间可将所述参考工具安装至所述患者固定配置，而当不使用时可去除所述参考工具。在其它实施例中，所述参考工具可牢固地附接于所述患者固定配置。

根据本发明的一个实施例，第一参考工具和第二参考工具相对于所述患者固定配置而安装在固定位置处，其中每一参考工具均包括至少一个参考标记物。换句话说，所述参考工具包括第一参考工具构件和第二参考工具构件，每一构件均包括至少一个所述参考标记物。因此，至少两个参考标记物相对于所述患者固定配置定位在限定位置中。因此，所述处理模块配置成用于基于用光学追踪系统捕获的图像，来确定患者标记物相对于用至少两个参考标记物建立的坐标系的位置。所述参考工具或者参考工具构件中的一个或多个可包括两个或更多个参考标记物。所述两个或更多个参考标记物可配置在z轴方向中的不同位置处，即在患者的纵向中，以使得所述参考标记物与所述光学追踪系统相距不同的距离。此距离差可利用参考工具的形状来实现，例如所述参考工具为弯曲的或者所述参考工具具有在z轴方向中延伸的一个或多个突出部分，参考标记物附接于所述突出部分，和/或通过沉孔参考标记物，即将参考标记物安装在凹槽或者盲孔中来实现所述距离差。还可将两个或更多个参考标记物配置在y轴方向中的不同位置处。所述参考工具或者参考工具构件此外还可在x轴方向中以一定的距离间隔。使参考标记物配置成在两个或更多个方向中以一定距离间隔对于实现患者标记物位置的更精确测定而言是有利的。所述第一参考工具和第二参考工具可经调适成安装在所述患者固定配置处。或者，所述第一参考工具和第二参考工具可经调适成安装在所述患者定位单元处。所述参考工具此外还可经调适成安装在患者的头部或者颈部的相对侧上。

根据本发明的另一实施例，使用立体定位头支架而非面罩来固定患者的头部。所述头支架经调适成安装在所述患者固定配置处。在本实施例中，参考标记物可直接固定至头支架处，即不使用一个或多个单独的参考工具。所述头支架可包括两个或更多个参考标记物。所述两个或更多个参考标记物可配置在z轴方向中的不同位置处，即在患者的纵向中，以使得所述参考标记物与所述光学追踪系统相距不同的距离。此距离差可利用头支架的形状来实现，例如所述头支架具有弯曲部分或者所述头支架具有在z轴方向中延伸的一个或多个突出部分，参考标记物附接于所述突出部分，和/或通过沉孔参考标记物，即将参考标记物安装在凹槽或者盲孔中来实现所述距离差。还可将两个或更多个参考标记物配置在y轴方向和/或x轴方向中的不同位置处。使参考标记物配置成在两个或更多个方向中以一定距离间隔，对于实现患者标记物位置的更精确测定而言是有利的。

根据本发明的各实施例，患者标记物相对于参考工具的位置是基于用光学追踪系统捕获的图像确定的，其中任何相对位置变化指示患者或者患者的身体部位已经移动。

根据本发明的各实施例，(患者标记物的初始位置和实际位置之间的)相对距离呈现在呈现装置上，并且经连续更新以允许系统的操作者察看患者移动的指示。

根据本发明的各实施例，提供中断信号以指示所述放射治疗系统，如果检测到超过预定限值和/或持续至少预定时段的位置变化就中断治疗。由此，如果患者已经移动而使得治疗区(例如，癌瘤)已经从初始治疗位置移动超过允许的量就可立即中断治疗，从而可避免对周围组织的潜在损伤。

根据本发明的各实施例，提供警报信号以指示所述放射治疗系统，如果检测到超过预定限值和/或持续至少预定时段的位置变化就中断治疗。由此，可通知操作放射治疗系统的医务人员：患者已经移动到使得治疗区(例如，癌瘤)已经从初始治疗位置移动，所述移动从而可造成周围组织的损伤。所述警报信号因此通知医务人员可能必须中断治疗，并且在恢复治疗时期之前复位患者。在本发明的实施例中，所述警报信号可为听觉信号或者视觉信号和消息，并且可为到控制单元以中断治疗的电信号。

根据本发明的各实施例，如果距离或者时间间隔变化超过预定限值和/或持续至少预定时间间隔，就确定所述变化是检测到变化。由此，可滤除不影响治疗或者造成周围组织损伤、与例如呼吸关联的细微移动或者短时期间的略大幅度移动(例如，如果患者皱鼻子)，以及检测到足够大和/或持久的移动。

下文将通过示范性实施例来论述本发明的其他目的和优点。

当根据以下详细说明、所附权利要求书和附图考虑时，将可更充分地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。

附图说明

所述附图并非必须按比例绘制，并且一般是以举例方式，而非限制性方式来说明本发明的各种实施例。因此，本发明的示例性实施例是以举例方式而非限制方式在附图的图式中说明的，在所述附图中相似的元件符号用于指示相似的元件。应注意的是，在此论述中提及"一"或"一个"实施例未必是指相同的实施例，并且此类提及意谓至少一个。

现将参考附图来更详细地描述本发明的优选实施例，其中

图1示出了其中可使用本发明的放射治疗系统的一般原理；

图2示出了在图1的系统中使用的定位单元；

图3更详细地示出了定位单元的部分，所述部分包括用于保持固定接口单元的啮合点；

图4示出了根据本发明的各实施例的系统；

图5是流程图，示出了根据本发明的各实施例的方法的步骤；

图6a和图6b示出了根据本发明的一实施例安装至患者定位单元的光学追踪系统；

图7a和图7b示出了根据本发明的系统的实施例；

图8是流程图，示出了根据本发明的各实施例的方法的步骤；

图9a和图9b示出了本发明的实施例，在所述实施例中将两个参考工具安装至患者固定配置处。

图10a和图10b示出了本发明的实施例，在所述实施例中将包括参考标记物的头支架安装至患者固定配置处；以及

图11示出了本发明的实施例，在所述实施例中将两个参考工具安装至所述患者定位单元

具体实施方式

首先，参考图1至图3，将描述本发明可适用的放射治疗系统，所述放射治疗系统包括放射治疗单元或者放射单元10和患者定位单元20。在所述放射单元10中，提供了放射源、放射源支撑器、准直仪本体，以及外屏蔽元件。所述准直仪本体包括以如本领域中通常已知的方式朝向共同焦点的大量准直仪通道。

所述准直仪本体还充当辐射屏蔽，以防止放射到达患者而不是穿过准直仪通道。适用于本发明的放射治疗系统中的准直仪配置的实例可在6,931,096号美国专利中存在，该专利以引用的方式全文并入本文。然而，本发明还适用于使用其他配置来将放射对准到焦点的放射治疗系统，如在4,780,898号美国专利中所公开的。

所述患者定位单元20包括刚性构架22、可滑动或可移动的滑座24，以及用于相对于构架22移动滑座24的电动机(未示出)。所述滑座24进一步装备有用于运载和移动整体患者的病床26。在所述滑座24的一端提供有固定配置28，所述固定配置28用于直接或者经由适配器单元42接收和固定患者固定单元或者接口单元，参见图3。

所述固定单元的坐标是用固定单元坐标系限定的，所述固定单元的坐标通过与治疗区的固定关系还可用于限定所述治疗区的轮廓。在操作中，相对于固定的放射焦点移动所述固定单元以及因此移动所述固定单元坐标系，以使得所述焦点准确定位在固定单元坐标系中的目的坐标处。

固定配置28包括两个啮合点21、23，所述啮合点配置用于防止患者固定单元相对于可移动的滑座24平移移动和/或旋转移动。

如从图1和图2中可理解的，所描述的实施例涉及一种用于提供γ放射治疗到病人头部中的靶区的放射治疗系统。此类治疗往往称为立体定位性放射外科手术。在治疗期间，将患者的头部固定在立体定位头支架形式的固定单元中，所述立体定位头支架包括经调适用于与放射治疗系统的啮合点21、23啮合的啮合点。因此，在立体定位性放射外科手术期间，将患者的头部固定在立体定位框架中，所述立体定位框架转而经由啮合点21、23固定地附接至患者定位单元。在患者头部中的治疗区相对于放射焦点，沿着如图1所示的三个正交轴x、y和z移动期间，整体患者沿着所述轴移动。因此在患者定位单元20的头支架和滑座24之间没有相对移动。

现转向图4，将论述用于根据本发明进行治疗过程中移动的检测和监测的系统的实施例。所述治疗过程中移动检测系统5包括至少一个患者标记物30，当安置在所述定位单元20中时，所述至少一个患者标记物30相对于定位单元20安置和定位在患者29的鼻子上。所述患者带有面罩39(参见图6b)，所述面罩39具有在鼻子处的孔，以允许将标记物30安置在患者29的鼻子上。所述患者标记物30优选地是具有生物相容粘性的、单一使用类型的反射性贴片。

此外，包括参考标记物32的参考工具31相对于患者固定配置28和患者定位单元20而定位于固定位置中。在图6a和图6b中，包括三个标记物32的参考工具31被示出为安装至患者固定配置28中。所述参考工具31可经由支架33附接于所述患者固定配置28中。在各实施例中，所述参考工具31是可去除的，因此当实际上使用所述参考工具31时在治疗期间可将所述参考工具31安装至所述患者固定配置28中，而当不使用时可去除所述参考工具31。在其他实施例中，所述参考工具31可牢固地附接于所述患者固定配置28。

光学追踪系统34配置在使得当在患者29的鼻子上设置标记物时，可捕获患者标记物30和参考工具31的参考标记物32的图像的位置中。

在图9a和图9b中，示出了替代性的实施例。将第一参考工具31a和第二参考工具31b安装至患者固定配置28，并且因此相对于患者定位单元20处于固定位置中，所述第一参考工具31a和第二参考工具31b各自包括两个参考标记物32a-b和32c-d。所述参考工具31a-b是在Z轴(即在患者的纵向中)方向中弯曲的。换句话说，所述参考工具朝向光学追踪系统34弯曲，以使得参考工具的上部部分比下部部分更靠近光学追踪系统。将所述参考工具31a-b安装至在患者的头部和/或颈部的相对侧上的患者固定配置28中。每一参考工具包括附接至参考工具的上部部分或者尖端的第一参考标记物32a、32c，以及在参考工具的下部部分处的第二参考标记物32b、32d(即，当将参考工具安装至患者固定配置28时，更靠近患者定位单元20)。由于所述参考工具的曲线形状，每一参考工具的第一参考标记物将比第二参考标记物距离光学追踪系统34更近。在图9a和图9b所示的实施例中，第二参考标记物32b、32d此外还沉孔在相应的参考工具中，即安装在凹槽或者盲孔中，使得从第一参考标记物和第二参考标记物至光学追踪系统的距离差进一步增大。所述参考工具可为可去除的，并且因此可当实际上使用所述参考工具时在治疗期间将所述参考工具安装至所述患者固定配置28，而当不使用时可去除所述参考工具。或者，所述参考工具可牢固地附接于所述患者固定配置28。光学追踪系统34配置在使得当在患者29的鼻子上设置标记物时，可捕获患者标记物30和参考工具31的参考标记物32a-d的图像的位置中。

在图10a和图10b中，示出了另一实施例。在本实施例中，使用立体定位头支架39将患者固定到患者固定配置28上。四个参考标记物32a-d是以对称方式直接附接至头支架的。所述两个外部参考标记物32a、32d是在所有三个方向(X、Y和Z)中与内部的两个参考标记物32b、32c以一定距离间隔的。所述两个外部参考标记物32a、32d配置为比两个内部参考标记物32b、32c更靠近光学追踪系统。当至少一个患者标记物30安置在所述定位单元20中时，所述至少一个患者标记物30相对于定位单元20安置并定位在患者29的鼻子上。如在图10a-b中可看到的，头支架被配置成不阻塞患者标记物30和光学追踪系统34之间的光路。所述患者标记物30优选地是具有生物相容粘性的、单一使用类型的反射性贴片。光学追踪系统34配置在使得当在患者29的鼻子上设置标记物时，可捕获患者标记物30和参考工具31的参考标记物32的图像的位置中。

在图11中，示出了又一实施例。将第一参考工具31a和第二参考工具31b安装至患者定位单元20中，所述第一参考工具31a和第二参考工具31b各自包括两个参考标记物32a-b和32c-d。将所述参考工具31a-b安装至在患者的头部和/或颈部的相对侧上的患者固定配置28。每一参考工具包括上部突出40a、40c和下部突出40b、40d。所述突出是在Z轴(即在患者的纵向)方向中弯曲的，因此朝向光学追踪系统34。参考标记物32a-d附接于每一突出的尖端处。所述突出配置为使得下部参考标记物32b、32d比上部参考标记物32a、32c更靠近光学追踪系统34。光学追踪系统34配置在使得当在患者29的鼻子上设置标记物时，可捕获患者标记物30和参考工具31的参考标记物32a-d的图像的位置中。

所述光学追踪系统34配置在与患者定位单元20相对的位置中。在本发明的实施例中，例如，所述光学追踪系统可经由摄像机支架35安装到患者定位单元20中，所述摄像机支架35使用连接手段41(诸如铰链等等)附接至患者定位单元20中(参见图7b)，这使得用户能够将光学追踪系统定位和锁定在所需位置中(同样参见图6a、图6b、图7a和图7b)。根据本发明的各实施例，患者标记物30是反射性的，并且光学追踪系统是红外追踪系统，所述光学追踪系统包括红外线发射器和红外线检测器(例如，红外线摄像机)。在本发明的其他实施例中，每个患者标记物和至少一个参考标记物均包括红外线发射器，所述光学追踪系统包括红外线检测器，例如红外线摄像机。根据本发明的其他实施例，所述光学追踪系统包括摄像机。例如，合适的追踪系统是由NDI Recognition Systems公司制造的。在图7a和图7b中，根据本发明的各实施例的红外线追踪系统34被示出为处于折向下位置(图7a)和折向上位置(图7b)。

摄像机数据，例如表示捕获图像的数据，是在处理模块37中处理的，所述处理模块37配置成用于相对于所述参考工具31的坐标系以及基于由所述光学追踪系统捕获的图像来确定患者标记物的位置，所述位置的变化指示患者或者患者的身体部位已经移动。

使用参考工具或者至少一个参考标记物来确定坐标系的原点。患者标记物和参考工具(即，至少一个参考标记物)两者是用摄像机看到的并且被捕获于图像中。基于这些图像，通过对摄像机提供的信息执行相关变换来计算此坐标系内的患者标记物的位置。

处理模块37可配置在外部单元38(诸如，个人计算机或者膝上计算机)中，以及图像数据可从摄像机34无线地(例如，使用蓝牙或者经由线缆)传递到外部单元38的通信模块36中。所述处理模块37可实施为软件模块，以配置成在计算机装置(诸如，膝上计算机或者个人计算机)上执行。

现参见图5，将论述根据本发明的一种方法的一般原理。所述方法可用于结合癌瘤治疗，进行例如在分次放射治疗期间的治疗时期内治疗过程中移动的检测和监测。当已经引发所述方法时，优选地在整个治疗期间持续所述方法，以便监测患者在整个治疗期间的移动情况。

首先，在步骤S100中，患者29位于患者定位单元20上，并且定位为使得治疗区(例如，癌瘤)定位在与放射治疗单元10中的靶区有关的治疗位置中。在本实例中，所述患者带有经定型以配合患者面部的面罩。所述面罩具有孔，以使得患者的鼻子是自由的，即当面罩被放置到患者的面部上时鼻子不被覆盖并且使得面罩不会影响鼻子的移动，以便使鼻子与靶一起移动。由此，便于将患者标记物直接附接到患者的鼻尖上，以及在步骤S110中，将患者标记物30附接到患者的鼻子上。优选地，将所述患者标记物30附接到患者的鼻尖上。用于相对于患者定位单元20固定患者的其他方法包括侵入式固定或者使用咬合块进行固定。

在步骤S120处，将参考工具31牢固地安装至患者固定配置28中，以使得参考工具31相对于患者定位单元20固定在所需位置处。如果所述参考工具31是不可去除的，或者如果所述参考工具31已经安装至患者固定配置28中，那么此步骤可为不必要的。此外，所述光学追踪系统34相对于患者和参考工具定位(例如，安置成折叠向上位置)，使得可在图像中捕获患者标记物30和参考工具31的标记物32两者的位置中。

在步骤S130处，治疗期间，在预定时间间隔处重复捕获患者标记物30和参考工具31的参考标记物的图像。

在步骤S140处，基于由光学追踪系统34捕获的图像来连续确定患者标记物相对于其初始位置的位置。患者标记物的距离变化指示患者或者患者的身体部位已经相对于患者定位单元20移动。优选地，患者标记物相对于参考工具的位置是基于光学追踪系统34捕获的图像确定的。

在治疗期间，可在呈现装置上向放射治疗单元10的操作者呈现患者标记物的移动。

在治疗期间连续地重复步骤S130和S140，直到所述时期已经终止。

在治疗期间，可检查所观测到的移动是否超过预定限值和/或持续至少预定时段，即所述患者标记物的移动是否超过预定限值和/或持续至少预定时段。如果所观测到的移动超过预定限值和/或持续预定时段，那么可中断治疗时期和/或可发出警报信号。

所述外部单元38可发送中断信号给放射治疗系统10，指示放射治疗系统10立即中断治疗。由此确保最小化对周围组织的潜在损伤。

如果发出警报信号，那么所述警报信号可为听觉信号和/或视觉信号。由此，向执行所述治疗的医务人员通知和警报以下事实以使所述医务人员可采取适当措施：患者已经从其初始治疗位置移动开，此移动会削弱治疗效果。所述治疗还可用本发明自动中断。

现参见图8，将论述根据本发明的一实施例的一种方法的一般原理。所述方法可用于结合癌瘤治疗，进行例如在分次放射治疗期间的治疗时期内治疗过程中移动的检测和监测。当已经引发所述方法时，优选地在整个治疗期间持续所述方法，以便监测患者在整个治疗期间的移动情况。

首先，在步骤S200中，患者29位于患者定位单元20上，并且定位为使得治疗区(例如，癌瘤)定位在与放射治疗单元10中的靶区有关的治疗位置中。在本实例中，所述患者带有经定型以配合患者面部的面罩。所述面罩具有孔，以使得患者的鼻子是自由的，即当面罩被放置到患者的面部上时鼻子不被覆盖并且使得面罩不会影响鼻子的移动，以便使鼻子与靶一起移动。由此，便于将患者标记物直接附接到患者的鼻尖上，以及在步骤S210中，将患者标记物30附接到患者的鼻子上。优选地，将所述患者标记物30附接到患者的鼻尖上。用于相对于患者定位单元20固定患者的其他方法包括侵入式固定或者使用咬合块进行固定。用相对于患者定位单元20固定患者的一种方法是使用立体定位头支架，如图10a-b所示并且如下文更详细论述的。

在步骤S220处，使参考标记物相对于患者固定配置28和/或患者定位单元20定位在固定位置处。这可通过在患者固定配置28处或者直接至患者定位单元20处安装一个或多个参考工具来实现，每一参考工具包括一个或多个参考标记物。如果所述参考工具31是不可去除的或者如果所述参考工具31已经安装至患者固定配置28中，那么此步骤为不必要的。用于定位所述参考标记物的其他方法包括使用其上配置有参考标记物的立体定位头支架。如果已经安装此类头支架，那么无需采取进一步措施来定位所述参考标记物。

此外，所述光学追踪系统34相对于患者标记物和参考标记物定位(例如，安置成折叠向上位置)，使得可在图像中捕获患者标记物30和参考工具31的标记物32两者的位置中。

在步骤S230处，在治疗期间，在预定时间间隔处重复捕获患者标记物30和参考标记物的图像。

在步骤S240处，基于由光学追踪系统34捕获的图像来连续确定患者标记物相对于其初始位置的位置。患者标记物的距离变化指示患者或者患者的身体部位已经相对于患者定位单元20移动。优选地，患者标记物相对于参考标记物的位置是基于由光学追踪系统34捕获的图像确定的。

在治疗期间，可在呈现装置上向放射治疗单元10的操作者呈现患者标记物的移动。

在治疗期间连续地重复步骤S230和S240，直到所述时期已经终止。

虽然在上文已经使用本发明的示范性实施例描述了本发明，但是如本领域内的技术人员可理解的，在不脱离如在所附权利要求书中定义的本发明的范围的情况下，可进行实施例的变更、修改和组合。

Claims (15)

1.一种用于结合治疗区的治疗来监测患者在放射治疗系统中的治疗过程中移动的系统，所述放射治疗系统包括外束放射治疗单元和患者定位单元，所述外束放射治疗单元具有放射焦点，所述患者定位单元用于关于所述外束放射治疗单元中的所述焦点来定位所述患者的治疗区，所述系统包括：

至少一个患者标记物，所述至少一个患者标记物配置成附接至所述患者的鼻子，以使得患者标记物的移动指示头部的移动；

至少一个参考标记物，所述至少一个参考标记物配置成相对于患者固定配置定位在预定位置中，以用于在治疗期间固定所述患者；

光学追踪系统，所述光学追踪系统配置在使得当在所述患者的所述鼻子上设置所述患者标记物时，可捕获所述患者标记物和所述参考标记物的图像的位置中，所述光学追踪系统的所述位置相对于至少一个参考标记物固定设置；以及

处理模块，所述处理模块配置成用基于由所述光学追踪系统捕获的图像，来确定所述患者标记物相对于用所述至少一个参考标记物建立的坐标系的位置，其中所述位置的变化提供关于所述患者或者所述患者的身体部位是否已经相对于所述患者固定配置移动的信息，

其中，所述处理模块配置成用于提供中断信号以指示所述放射治疗系统，如果检测到超过预定限值和/或持续至少预定时段的移动变化就中断所述治疗。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述患者标记物是反射性的，并且所述光学追踪系统是红外追踪系统，所述光学追踪系统包括红外线发射器和红外线检测器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述患者标记物和所述至少一个参考标记物均包括红外线发射器，以及所述光学追踪系统包含红外线检测器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学追踪系统包括摄像机。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理模块配置用于：

使用所述参考标记物确定参考点的平均位置；以及

确定所述患者标记物相对于由所述参考点确定的坐标系的位置。

6.根据权利要求1所述的系统，其中将包含所述至少一个参考标记物的参考工具配置成安装在所述患者固定配置处的固定位置中，或者安装在相对于所述患者固定配置限定的位置中。

7.根据权利要求1所述的系统 ，还包括：呈现装置，所述呈现装置配置成用于呈现患者移动的指示。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的系统，其中：所述系统包括至少两个参考标记物，所述至少两个参考标记物配置成定位于相对于所述患者固定配置的限定位置中，以及其中所述处理模块配置成用于基于由所述光学追踪系统捕获的图像，来确定所述患者标记物相对于用所述至少两个参考标记物建立的所述坐标系的位置。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括：第一参考工具和第二参考工具，所述第一参考工具和第二参考工具相对于所述患者固定配置而安装在固定位置处，其中每一个参考工具均包括至少一个所述参考标记物。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一参考工具和所述第二参考工具经调适成安装在所述患者固定配置处。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一参考工具和所述第二参考工具经调适成安装在所述患者定位单元处。

12.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的系统，其中：所述参考工具经调适成安装在所述患者的所述头部或者颈部的相对侧上。

13.根据权利要求9所述的系统，其中：所述参考工具中的至少一个包括至少两个参考标记物，所述至少两个参考标记物被配置成当安装所述参考工具时与所述光学追踪系统相距不同的距离。

14.根据权利要求8所述的系统，还包括：立体定位头支架，所述立体定位头支架经调适成安装在所述患者固定配置处，所述头支架经调适成使所述患者的所述头部固定，其中所述头支架包含所述至少两个参考标记物。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述至少两个参考标记物配置在所述头支架上，以在安装所述头支架时与所述光学追踪系统相距不同的距离。