CN106999730B - 短距离放射治疗放射性种子的双定位 - Google Patents

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Abstract

一种用于定位患病组织内的放射性种子的短距离放射治疗种子定位系统，所述短距离放射治疗种子定位系统采用：工具跟踪机器(50)，其用于生成所述患病组织内的所述放射性种子的递送位置的跟踪的种子分布图(51)；以及组织成像机器(60)，其用于生成所述患病组织内的所述放射性种子的投影位置的种子分布图像(61)，所述放射性种子的投影位置包括至少一个错误投影位置。所述短距离放射治疗种子定位系统还采用短距离放射治疗种子定位器(70)，其用于生成从所述跟踪的种子分布图(51)和排除了所述种子分布图像(61)内的(一个或多个)任何错误投影位置的所述种子分布图像(61)的组合导出的所述患病组织内的所述放射性种子的估计位置的复合种子分布图(71)。

Description

短距离放射治疗放射性种子的双定位
技术领域
本发明总体涉及用于将放射性种子插入在患病组织内的短距离放射治疗流程(例如，用于前列腺癌的低剂量率(“LDR”)短距离放射治疗)。本发明具体地涉及根据如被投影在患病组织内的放射性种子的准确的组织成像(例如，超声种子定位)与对由施加器(例如，针)将放射性种子递送到患病组织内的规划位置的鲁棒的工具跟踪(例如，电磁种子定位)的组合导出的患病组织内的放射性种子的定位。
背景技术
在LDR短距离放射治疗中，放射性种子被递送在患病组织内以将放射性治疗局部定位到患病组织中。例如，图1图示了短距离放射治疗递送系统，其采用短距离放射治疗规划器30、工具跟踪机器50(例如，电磁(“EM”)跟踪机器、光学跟踪机器以及形状感测跟踪机器)、以及组织成像机器60(例如，超声成像机器和X射线机器)
通常，在操作中，短距离放射治疗规划器30生成规划种子分布图31用于将放射性种子递送到患病组织20内。更具体地，为了实现患病组织内的临床规定的整体放射剂量分布，规划种子分布图31包括患病组织20的术前图像(例如，超声成像或磁共振成像或计算机断层摄影扫描)内的特定数量的放射性种子的位置，其中，短距离放射治疗治疗师尝试在工具跟踪机器50和组织成像机器60的引导下经由施加器(例如，针)将放射性种子递送到患病组织20内的规划位置。
在LDR短距离放射治疗期间，根据放射性治疗计划的放射性种子到患病组织20内的精确递送出于若干原因而是困难的，最重要地是由于以下原因的在患病组织的术前成像之后的患病组织的任何变形：(1)作用在患病组织上的(一个或多个)任何外部力，以及(2)由(a)患病组织的生物功能和/或(b)患病组织内的(一个或多个)递送施加器的移动生成的患病组织内的(一个或多个)内部力。因此，患病组织内的放射性种子的停留位置可以与患病组织内的放射性种子的规划位置平移地和/或旋转地相异。例如，图2A图示了规划种子分布图31(图1)的平面视图31P，其示出了针对经由通过施加器针41a-41e递送在患病组织20内的放射性种子RS1-RS25的规划位置；图1B图示了如由箭头标志的作用在患病组织20内的放射性种子RS1-RS25的规划位置上的可能水平和垂直力的平面视图20P。
返回参考图1，如本领域中已知地跟踪种子定位涉及相对于与患病组织20配准的参考坐标系42来跟踪施加器以将放射性种子递送到规划位置。然而，因为施加器的跟踪可以固有地在轻微程度上不精确并且因为患病组织20可以如本文先前陈述地变形，因而放射性种子可以落到递送位置和/或可以移动到与放射性种子的规划位置相异的停留位置。因此依赖于跟踪种子定位的对患病组织20内的放射性剂量分布的任何估计可能不准确。
更具体而言，工具跟踪机器50在放射性种子根据规划种子分布图31被递送到患病组织20时生成患病组织20内的放射性种子的递送位置的跟踪的种子分布图51。理想地，图31和51相同。然而，如先前陈述的，放射性种子可以落到图51的递送位置和/或可以移动到与图31的规划位置相异的停留位置。
例如，图3A图示了跟踪的种子分布图51的理想平面视图51P，其示出了根据规划种子分布图31的针对患病组织20内的放射性种子RS1-RS25的递送位置；并且图3B图示了跟踪的种子分布图51的典型平面视图51T，其示出了患病组织20内的放射性种子RS1-RS25的递送位置。跟踪的种子分布图51的平面视图51P和51T的相异主要由于在患病组织20的术前成像之后的患病组织20的任何变形，尤其是在放射性种子RS1-RS25的递送之后的，如由放射性种子RS1-RS25的黑色背景所标志的，如图3B所示。因此，尽管关于患病组织内的所有递送的位置的完全跟踪是鲁棒的，但是在将放射性种子递送和停留到规划位置中的跟踪的种子定位的准确性被限制。
再次参考图1，如本领域已知的成像种子定位涉及组织成像机器60在根据规划种子分布图31的种子递送之后生成患病组织20内的放射性种子的投影位置的种子分布图61，以考虑主要由于患病组织20的任何变形的(一个或多个)放射性种子的任何运动。成像种子定位趋于实现比如本文先前描述的跟踪种子定位的准确性更好的总体准确性，尤其是对于具有相当的递送后运动的放射性种子。然而，成像种子定位的准确性由错误投影位置限制，这是因为种子分布图像61内的一个或多个放射性种子的差的可见性水平和/或种子分布图像61内的任何图像伪影。更具体地，(1)种子分布图像61内的假阴性投影位置源自放射性种子的差的可见水平，(2)种子分布图像61内的假阳性投影位置源自图像伪影，并且(3)(一个或多个)任何假阴性和/或假阳性投影位置通过患病组织20内的放射性种子的停留位置的种子分布图像61而限制准确性。因此，根据成像种子定位的患病组织20内的放射性剂量分布的任何估计可以不准确。
例如，图4A图示了种子组织图像61的理想平面视图61I，其示出了免于任何假阴性和任何假阳性投影位置的如图3B所示的放射性种子RS1-RS25的投影位置；并且图4B图示了种子组织图像61的典型平面视图61T，其示出了包括假阴性投影位置FN1-FN4和假阳性投影位置FP1-FP5的如图3所示的放射性种子RS1-RS25的投影位置。假阴性投影位置FN1-FN4源自与种子组织图像61的理想平面视图61I相比种子组织图像61的典型平面视图61T内的放射性种子RS2、RS10、RS13和RS22的差的可见水平；并且假阳性投影位置FP1-FP5源自不存在于种子组织图像61的理想平面视图61I中的种子组织图像61的典型平面视图61T内的图像伪影。尽管如图4A所示的组织图像61内的放射性种子RS1-RS25的投影位置的准确性可实现，但是固有组织成像限制倾向于但是并不总是导致组织图像61内的(一个或多个)假阴性和假阳性投影位置，如图4示范性示出的。
发明内容
本发明意识到关于以下的术中反馈的重要性：患病组织20内的放射性种子的期望剂量分布是否根据放射性治疗计划实现，以更好地阻止患病组织的任何欠处置和/或过处置，并且更好地阻止边缘健康组织的任何非故意处置。为了实现这样的术中反馈，本发明独特地组合可由超声种子定位实现的准确性与电磁跟踪定位的鲁棒性，其克服了超声种子定位和电磁种子定位的潜在个体缺点的。
本发明的一种形式是用于定位患病组织内的放射性种子的短距离放射治疗种子定位系统。为此，短距离放射治疗定位系统采用工具跟踪机器、成像机器以及短距离放射治疗种子定位器。
在操作中，工具跟踪机器生成患病组织内的放射性种子的递送位置的跟踪的种子分布图。为了本发明的目的，术语“递送位置的跟踪的种子分布图”广义地涵盖根据规划种子分布图的经由跟踪的施加器的患病组织中的放射性种子放下的每个记录的位置的图。放射性种子的递送位置可以与放射性种子的规划位置以及放射性种子的停留位置相异，尤其是对于在递送到患病组织中后移动的放射性种子。
工具跟踪机器生成患病组织内的放射性种子的投影位置的种子分布图像，其可能包括一个或多个错误投影位置。出于本发明的目的，短语“投影位置的种子分布图像”广义地涵盖患病组织中的放射性种子的停留位置的组织图像投影的图像。组织图像投影内包括的(一个或多个)任何错误投影位置包括源自(一个或多个)放射性种子的差的可见性水平的一个或多个假阴性投影位置和/或源自(一个或多个)图像伪影的一个或多个假阳性投影位置。
响应于跟踪的种子分布图和种子分布图像的生成，短距离放射治疗种子定位器生成从跟踪的种子分布图和排除了种子分布图像内的(一个或多个)任何错误投影位置的种子分布图像的组合导出的患病组织内的放射性种子的估计位置的复合种子分布图。为了本发明的目的，短语“估计位置的复合种子分布图”广义地涵盖跟踪的种子分布图的一个或多个递送位置和/或种子分布图像的一个或多个投影位置的图。
此外，跟踪的种子分布图和种子分布图像可以广义地涵盖跟踪的种子分布图和种子分布图像之间的距离准则的针对以下项的应用：(1)确认投影位置中的一个或多个；(2)将(一个或多个)任何识别的假阴性投影位置恢复为种子分布图像；(3)从种子分布图像移除(一个或多个)任何识别的假阳性投影位置。更具体而言，短距离放射治疗种子定位器可以根据种子分布图像生成提取的投影位置的重建的种子分布图，并且应用重建的种子分布图与跟踪的种子分布图之间的放射性种子的可指定的对之间的距离度量，以生成复合种子分布图。
附图说明
在结合附图阅读本发明各实施例的下列详细描述之后，本发明的前述形式和其它形式以及本发明的各个特征和优点将变得更加清楚。本发明的详细描述和附图仅是本发明的举例说明而非限制由所附权利要求及其等同限定的本发明的范围。
图1图示了如本领域已知的短距离放射治疗递送系统的示范性实施例。
图2A图示了如本领域已知的短距离放射治疗规划种子分布图的示范性2D视图。
图2B图示了作用于如图2A所示的规划种子分布图的规划位置上的各种力的示范性2D视图。
图3A和3B图示了如本领域已知的短距离放射治疗跟踪的种子分布图的示范性2D视图。
图4A和4B图示了如本领域已知的短距离放射治疗种子分布图像的示范性2D视图。
图5图示了根剧本发明的短距离放射治疗定位系统的示范性实施例。
图6图示了根据本发明的短距离放射治疗复合种子分布的示范性生成。
图7图示了图6的示范性复合种子分布图。
图8图示了表示根据本发明的短距离放射治疗方法的示范性实施例的流程图。
图9图示了根据图8图示的流程图的跟踪的种子分布图和图像种子分布图的示范性生成。
图10图示了根据图8图示的重建的种子分布图和复合种子分布图的示范性生成。
图11图示了图5中图示的短距离放射治疗定位器的示范性模块化网络。
图12图示了表示根据本发明的重建的种子分布图生成方法的示范性实施例的流程图。
图13图示了表示根据本发明的投影位置提取方法的示范性实施例的流程图。
图14图示了根据本发明的复合种子分布图生成方法的示范性实施例的流程图。
图15图示了表示根据本发明的投影位置的确认方法的示范性实施例的流程图。
图16图示了根据本发明的错误投影位置移除/恢复方法的示范性实施例的流程图。
具体实施方式
为了方便对本发明的理解，在本文中将提供本发明的示范性实施例，其涉及如图5所示的本发明的短距离放射治疗定位器70的描述，以用于提供患病组织20(例如，癌症前列腺)内的放射性种子定位的术中反馈。此外，尽管工具跟踪机器50和组织成像机器60分别被实现为在图5-16的描述中的电磁跟踪机器50和超声成像机器60，但是在实践中，工具跟踪机器50和组织成像机器60可以被实现为适于实施本发明的任何形式。
参考图5，短距离放射治疗定位系统采用种子递送系统40、短距离放射治疗规划器30、电磁跟踪机器50、超声成像机器60以及短距离放射治疗定位器70。
种子递送系统40在结构上如本领域中已知地被配置用于规划针41到患病组织20中的植入并且用于规划患病组织20内的放射性种子的分布以实现患病组织20内的期望剂量分布。
电磁跟踪机器50在结构上如本领域已知地被配置用于相对于3D参考坐标系42电磁跟踪超声成像机器60的施加器针41和成像探头。结果是生成了患病组织20内的放射性种子的递送位置的3D跟踪的种子分布图51。
超声成像机器60在结构上如本领域已知地被配置用于相对于3D参考坐标系42对患病组织20进行超声成像。结果是生成了患病组织20内的放射性种子的投影位置的3D种子分布图像61。
短距离放射治疗定位器70在结构上根据本发明被配置为计算从通过电磁跟踪机器20的电磁种子定位和通过超声图像机器20的超声种子定位的组合导出的患病组织20内的放射性种子的估计位置的复合种子分布图71。在实践中，短距离放射治疗定位器70可以是(1)独立工作站，(2)安装在短距离放射治疗规划器30、电磁跟踪机器50和/或超声机器60内的模块，(3)跨短距离放射治疗规划器30、电磁跟踪机器50和/或超声机器60分布的模块化网络。同样在实践中，短距离放射治疗定位器70可以输入来自用于生成跟踪的种子分布图51的电磁跟踪机器50的跟踪数据和来自用于生成种子分布图像61的超声成像机器的成像数据。
在一般操作中，短距离放射治疗规划器30被操作为规划相对于患病组织20的术前成像的施加器针41和放射性种子到患病组织20中的植入。
在规划种子分布图的生成和任何细化和施加针41的必要重新插入后，种子递送系统40被操作为根据规划种子分布图在患病组织20内递送放射性种子，并且电磁跟踪机器50被操作为电磁跟踪患病组织20内的放射性种子的递送，从而生成患病组织20内的全部放射性种子的递送位置的跟踪的种子分布图51。如本文先前陈述的，(一个或多个)递送位置将与患病组织20内的放射性种子的(一个或多个)规划位置相异。
在放射性种子的递送之后，优选地在逐施加器的基础上，超声机器60被操作为生成患病组织20内的放射性种子的停留位置的超声图像，从而生成患病组织20内的放射性种子的投影位置的种子分布图像61。如本文先前陈述的，投影位置通常将与停留位置相异，并且投影位置可能包括(一个或多个)假阴性投影位置和/或(一个或多个)假阳性投影位置。这样，优选地在逐施加器的基础上在最小数量的施加器(例如，5个施加器)的部署后，短距离放射治疗定位器70组合跟踪的种子分布图51和种子分布图像61，从而计算患病组织20内的放射性种子的估计位置复合种子分布图。估计位置包括跟踪的种子分布图的一个或多个递送位置和/或排除了种子分布图像62内的(一个或多个)任何错误投影位置的种子分布图像的一个或多个投影位置，如图6示范性示出的。
例如，参考图6，相应跟踪的种子分布图51和种子分布图像61的平面视图51T和61T(图4B)以如下方式被组合：(1)确认种子分布图像61的平面视图61T中所示的放射性种子RS1、RS3-RS9、RS11、RS12、RS14-RS21和RS23-RS25的投影位置；(2)恢复种子分布图像61的平面视图61T中所示的放射性种子RS2、RS10、RS13和RS22的假阴性投影位置TN1-FN4；并且(3)移除种子分布图像61的平面视图61T中所示的假阳性投影位置FP1-FP5。结果是生成了如图7所示的估计和位置的复合种子分布图71的平面视图71P，其包括(1)跟踪的种子分布图51的平面视图51T中示出的递送位置RS2、RS10、RS13和RS22，用于恢复放射性种子RS2、RS10、RS13和RS22中的(一个或多个)假阴性投影位置TN1-FN4，以及(2)由这样的放射性种子的递送位置确定的放射性种子RS2、RS10、RS13和RS22的投影的位置。
在一个实施例中，跟踪的种子分布图和种子分布图像的组合涉及由短距离放射治疗种子定位器70应用跟踪的种子分布图51与种子分布图像61之间的距离度量，用于：(1)确认种子分布图像61的投影位置中的一个或多个；(2)将种子分布图像61的(一个或多个)任何识别的假阴性投影位置恢复为种子分布图像；(3)从种子分布图像61移除(一个或多个)任何识别的假阳性投影位置。更具体而言，短距离放射治疗种子定位器70可以从种子分布图像61生成提取的投影位置的重建的种子分布图，并且应用重建的种子分布图与跟踪的种子分布图51之间的放射性种子的可指定的对之间的距离度量，以生成复合种子分布图71。
可由图5的短距离放射治疗定位系统执行的本发明的各种方法的示范性实施例将在本文中描述以便于对本发明的进一步理解。尽管在图2-4所示的图/图像的平面视图的背景下描述了各种方法，但是本领域普通技术人员将意识到如何将各种方法应用于如本领域已知的短距离放射治疗流程，尤其是是对于LDR短距离放射治疗。
图8在利用五(5)个施加器针41的背景下图示了表示本发明的短距离放射治疗定位方法的流程图80，其中，imin为四(4)个施加器针。参考图5和8，流程图80的阶段S81包括在施加针41的任何插入之前由超声成像机器60生成患病组织20的基线超声图像61B，并且流程图80的阶段S84包括由短距离放射治疗规划器30生成患病组织20内的放射性种子RS1-RS25的规划种子分布图31。
流程图80的阶段S86包括将第一施加针41(1)插入到患病组织并且根据规划种子分布图31由种子递送系统40递送放射性种子RS1-RS5，并且流程图80的阶段S88包括由电磁跟踪机器50对放射性种子RS1-RS5的每个递送位置的电磁跟踪，从而由电磁跟踪机器50和/或短距离放射治疗定位器70被递送到患病组织20的放射性种子RS1-RS5的递送种子分布图51(1)。
流程图80的阶段S90包括由超声成像机器60生成在阶段S86期间由施加器40(1)递送的放射性种子RS1-RS5的投影位置的种子分布图像61(1)，并且流程图80的阶段S92包括由短距离放射治疗定位器70生成从种子分布图像61(1)提取的放射性种子RS1-RS5的投影位置的重建的种子分布图72(1)。
流程图80返回到阶段S86，其中，第二施加针41(2)被插入到患病组织20内并且种子递送系统40根据规划种子分布图31来递送额外的放射性种子RS6-RS10。此后，阶段S88包括由电磁跟踪机器50电磁跟踪由施加器针41(2)递送的放射性种子RD6-RS10的每个递送位置，从而生成由电磁跟踪系统50和/或短距离放射治疗定位器70跟踪的到患病组织20的所有递送的放射性种子RS1-RS10的种子分布图51(2)。
阶段S90包括由超声成像机器60生成在阶段S86的第二迭代期间递送的所有递送的放射性种子RS1-RS10的种子分布图像61(2)，并且步骤S92包括由短距离放射治疗定位器70生成从种子分布图像61(1)和61(2)提取的所有放射性种子RS1-RS10的投影位置的重建的种子分布图72(2)。
在imin为四(4)个施加器针41的情况下，阶段S86-S92将被重复通过三(3)个更多的循环，得到具有如图9示范性示出的平面视图51P的跟踪的种子分布图51、具有如图9示范性示出的平面视图61P的种子分布图像61以及具有如图10示范性示出的平面视图72P的重建的种子分布图72。
在重建的种子分布图72的第五生成之后，流程图90的阶段S96包括由短距离放射治疗定位器70生成从跟踪的种子分布图51(5)和重建的种子分布图72(5)的组合导出的患病组织20内的放射性种子的复合种子分布图71(1)。更具体而言，组合确认重建的种子分布图72内的放射性种子RS1、RS3-RS9、RS11、RS12、RS14-RS21和RS23-RS25的准确投影位置。组合还识别重建的种子分布图72内的假阴性投影位置FN1-FN4，并且从跟踪的种子分布图51恢复放射性种子RS2、RS10、RS13和RS22的位置。组合还识别并且移除重建的种子分布图72内的(一个或多个)假阳性投影位置FP1-FP5。
在流程图80的终止后，具有如图10中示范性示出的平面视图71P的复合种子分布图71基于由通过阶段S90和S92实施的超声种子定位可实现的准确性与由阶段S88实施的电磁跟踪定位的鲁棒性提供在阶段S96期间实施的术中反馈定位。该术中反馈由短距离放射治疗平面30和/或短距离放射治疗定位器70利用，以用于根据复合种子分布图估计患病组织内的放射性种子的放射性剂量分布，如本领域中已知的。在一个实施例中，估计的放射性剂量估计可以以任何适当形式显示，包括但不限于患病组织的最当前超声图像上和复合种子分布图和/或估计的放射性剂量分布的2D/3D绘制上的标记物的叠加。
仍然参考图8，在实践中，阶段S94可以发生在阶段S88和S90之间，在阶段S90和S92之间或者在阶段S92和S96之间。同样在时间中，阶段S92可以涉及或者可以不涉及(一个或多个)重建的种子分布图72内的(一个或多个)伪影的移除，如将结合图13的描述在本文中进一步解释的。
现在本文中将描述短距离放射治疗定位器70和流程图80的阶段S92和S96的示范性实施例。
图11图示了具有重建的种子分布图生成器72和复合图像生成器72的用于短距离放射治疗定位器70的软件模块化网络。
重建种子分布图生成器72是编程有超声图像差分例程73a和投影位置提取例程73b的软件模块，以出于生成重建种子分布图72的目的在阶段S92(图8)期间运行图12的流程图100。
参考图12，流程图100的阶段S102包括超声图像差分例程73a配准患病组织20的顺序生成的种子分布图像61，并且流程图100的阶段S104包括超声图像差分例程73a计算针对当前配准的种子分布图像61的归一化的超声差异图像62(i)。利用阶段S012的第一运行，超声图像差分例程73a配准种子分布图像61(1)与基线超声图像61B(例如，弹性配准：Demon算法)。阶段S102的随后运行涉及超声图像差分例程73a将当前种子分布图像61(i)与前面的种子分布图像61(k)配准，其中，k＝i-1。
仍然参考图12，流程图100的阶段S106包括投影位置提取例程73b提取在当前图像差异图像62(i)内充分可见的每个放射性种子的(一个或多个)投影位置。在阶段S106的一个实施例中，投影位置提取例程73b运行表示本发明的投影位置提取的图13的流程图110。
参考图13，流程图110的阶段S112-S134包括投影位置提取例程73b：
读取当前超声差异图像62(i)的像素强度Vd(S112)；
计算像素强度Vd的梯度Vdg(S114)；
基于像素强度Vd的均值和标准差来将二元阈值应用于像素强度Vd(S116)；
基于梯度Vdg的均值和标准差来对梯度Vdg进行二元阈值处理(S118)；
组合像素强度Vd和梯度Vdg(S120)；
应用图像闭合(S122)；
标记黑色和白色区域(S124)；
计算区域性质(S126)；
基于区域性质移除伪影(S128)；
定位在小区域中单个种子(S130)；
计算针跟踪的提取的位置(S132)；并且
检测强度峰(S134)。
本领域技术人员将意识到如何实施S112-S134的运行。
参考图12，流程图100包括用于在个体针基础上根据重建的种子分布图72移除(一个或多个)任何假阳性投影位置。在阶段S108的一个实施例中，重建的种子分布图72内的(一个或多个)任何假阳性投影位置通过运行如本领域中已知的Hungarian算法来识别和移除，涉及对种子的电磁跟踪的递送位置和仅针对该针的超声图像投影位置的比较。在流程图110的终止后，重建的种子分布图72将包括病变组织20内的放射性种子的提取的投影位置，并且可以包括如图10的平面视图72P中示范性示出的错误投影位置。
返回参考图11，复合种子分布图生成器74是软件模块，被编程有投影图像确认例程74a和投影图像矫正例程74b，以出于生成复合种子分布图71的目的在阶段S96(图8)期间运行图14的流程图140。
参考图14，流程图140的阶段S142包括投影图像确认例程74a将当前跟踪的种子分布图51(i)配准到当前重建的种子分布图72(i)，并且流程图140的阶段S144包括投影位置确认例程74a将当前跟踪的种子分布图51(i)内的放射性种子的每个递送位置分配到重建的种子分布图72(i)内的对应投影位置。例如，参考图9和10的相应平面视图51P和72P，跟踪的种子分布图51的放射性种子RS1、RS3-RS9、RS11、RS12、RS14-RS21和RS23-RS25将被分配到重建的种子分布图72的相应放射性种子RS1、RS3-RS9、RS11、RS12、RS14-RS21和RS23-RS25。
流程图140的阶段S146包括投影位置确认例程74a生成临时跟踪的种子分布图51t和临时重建的种子分布图72t作为当前跟踪的种子分布图51(i)和重建的种子分布图72(i)的相应复制。
流程图140的阶段S148包括投影位置确认例程74a确认在当前重建的种子分布图72(i)内先前识别的放射性种子的投影位置中的一个或多个。在阶段S148的一个实施例中，投影位置确认例程74a实施表示本发明的投影位置确认方法的图15的流程图160。
参考图15，针对总数量n的递送的放射性种子的针对每个放射性种子由投影位置确认例程74a运行流程图160的阶段S162-S170。阶段S162包括投影位置确认例程74a确定临时跟踪的种子分布图51t内的特定放射性种子51t(n)是否未被分配到临时重建的种子分布图72t内的放射性种子72t(n)。如果是，则特定放射性种子51t(n)在阶段S164期间从临时跟踪的种子分布图51t移除。否则如果否，阶段S166包括投影位置确认例程74a确定放射性种子51t(n)是否已经被分配到不正确的施加器针41。如果是，则特定放射性种子51t(n)和分配的放射性种子72t(n)在阶段S168期间被分别从临时跟踪的种子分布图51t和临时重建的种子分布图72t移除。否则如果否，则特定放射性种子51t(n)确认临时重建的种子分布图72t内的分配的放射性种子72t(n)的位置，并且阶段S162-S170相应地针对任何剩余放射性种子n进行重复。
通过范例，流程图160的完全运行将导致从跟踪的种子分布图51的临时版本移除放射性种子RS2、RS10、RS13和RS22，如图9中的平面视图中示范性示出的，并且确认重建的种子分布图72的临时版本内的放射性种子RS1、RS3-RS9、RS11、RS12、RS14-RS21和RS23-RS25的投影位置，如图10中的平面视图72P中示范性示出的。
返回参考图14，流程图14的阶段S150包括投影位置确认例程74a根据D＝‖51t–73t‖来计算3D空间距离值D的集合并且根据T＝平均(D)+αSTD(D)来计算距离阈值T，其中，α是用于利用以下的可调节因子(例如，3)：重建的种子分布图72t(例如，＞3)的投影位置中的更多，或者跟踪的种子分布图51t(即，＜3)的递送位置中的更多。
流程图140的阶段S152包括识别当前重建的种子分布图72(i)内的任何错误投影位置。在阶段S152的一个实施例中，投影位置矫正例程74b实施表示本发明的错误投影位置移除/恢复方法的图16的流程图180。
参考图16，针对总数量n的递送的放射性种子针对每个放射性种子由投影位置矫正例程74b运行阶段S182-S186。阶段S182包括投影位置矫正例程74b确定当前跟踪的种子分布图51(i)内的特定放射性种子51s(n)是否为被分配到重建的种子分布图72(i)内的放射性种子72s(n)。如果是，投影位置矫正例程74b在阶段S184期间将特定放射性种子51s(n)添加到电磁(“EM”)列表。否则如果否，阶段S186包括投影位置矫正例程74b确定如果放射性种子51s(n)已经被分配到不正确的施加器针41。如果是，则投影位置矫正例程74b将该特定放射性种子51s(n)添加到EM列表，并且分配的放射性种子72s(n)从当前重建的种子分布图72(i)被移除。
否则，如果否，则阶段S190包括投影位置矫正例程74b计算放射性种子51s4n)与72s(n)之间的种子距离d，并且将种子距离d与阶段S150(图13)的先前计算的阈值T进行比较。如果种子距离d小于阈值T，则阶段S192包括投影位置矫正例程74b将放射性种子51s(n)添加到超声(“US”)列表。否则如果种子距离d大于或等于阈值T，则阶段S194包括投影位置矫正例程74b将放射性种子51s(n)添加到EM列表。阶段S182-S194针对任何剩余放射性种子n相应地被重复。
在流程图180的完成之后，EM列表将识别应当基于跟踪的种子分布图51(i)的递送位置来估计的种子位置，并且US列表将识别应当使用重建的种子分布图72(i)的投影位置来估计的种子位置(即，在放射性种子的假阳性投影位置的移除之后的“放射性种子的正确投影位置”)。注意，每个放射性种子n现在能够在EM列表或US列表上发现。
返回参考图14，流程图140的阶段S154包括由投影位置矫正例程74b对所有假阴性投影位置进行恢复以用于累积重建的种子分布图72(i)，并且包括由投影位置矫正例程74b对累积重建的种子分布图72(i)内的所有识别的假阳性投影位置进行移除。结果是复合种子分布图72(j)，例如，图10所示的复合种子分布图71的平面图像71P。
在阶段S154的实施例中，如关于流程图180(图16)的EM列表和US列表，对于在US列表上发现的所有种子(即，正确投影位置)，对应的递送种子位置被配准到投影种子位置，得到配准变换T。相同的变换T然后被应用到EM列表上的所有种子的递送位置，其得到映射到超声空间中的递送位置估计。最终，组合的种子分布图71(j)通过组合来自US列表上的放射性种子的投影位置与从EM列表映射到针对放射性种子的超声空间中的递送位置而被创建。再次，结果是复合种子分布图71(j)，例如，图10所示的复合种子分布图71的平面视图71P。
参考图5-16，本领域普通技术人员将意识到本发明额的多种益处，包括但不限于，基于组合可由超声种子定位实现的准确性与电磁跟踪定位的鲁棒性的短距离放射治疗流程的术中反馈。
尽管已经图示并且描述了本发明的各个实施例，但是本领域技术人员将理解，如本文描述的本发明的实施例是说明性的，并且可以进行各种改变和修改，并且等价方案可以替换其元件，而不脱离本发明的真实范围。另外，在不脱离本发明的中心范围的情况下可以做出许多修改来适应本发明的教导。因此，本发明旨在不限于被公开为预期用于执行本发明的最好模式的特定实施例，而是本发明包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种用于定位患病组织内的放射性种子的短距离放射治疗种子定位系统，所述短距离放射治疗种子定位系统包括：
工具跟踪机器(50)，其能在所述放射性种子根据规划种子分布图正在被递送到患病组织时而生成所述患病组织内的所述放射性种子的递送位置的跟踪的种子分布图(51)；
组织成像机器(60)，其能生成所述患病组织内的所述放射性种子的投影位置的种子分布图像(61)；以及
短距离放射治疗种子定位器(70)，其与所述工具跟踪机器(50)和所述组织成像机器(60)通信，
其中，响应于所述跟踪的种子分布图(51)和所述种子分布图像(61)的生成，所述短距离放射治疗种子定位器(70)能生成从所述跟踪的种子分布图(51)和排除了所述种子分布图像(61)内的任何至少一个错误投影位置的所述种子分布图像(61)的组合导出的所述患病组织内的所述放射性种子的估计位置的复合种子分布图(71)。
2.根据权利要求1所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述复合种子分布图(71)是根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述种子分布图像(61)之间的距离度量来生成的。
3.根据权利要求2所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述估计位置包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述种子分布图像(61)之间的所述距离度量的所述递送位置中的至少一个和所述投影位置中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述估计位置排他性地包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述种子分布图像(61)之间的所述距离度量的所述递送位置。
5.根据权利要求2所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述估计位置排他性地包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述种子分布图像(61)之间的所述距离度量的排除了至少一个错误投影位置的所述投影位置。
6.根据权利要求1所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述短距离放射治疗种子定位器(70)包括：
重建的种子分布图生成器，其能生成从所述种子分布图像(61)提取的投影位置的重建的种子分布图。
7.根据权利要求6所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述短距离放射治疗种子定位器(70)包括：
复合种子分布图(71)生成器，其能根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的距离度量来生成所述复合种子分布图(71)。
8.根据权利要求7所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述估计位置包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的所述距离度量的所述递送位置中的至少一个和所述投影位置中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述估计位置排他性地包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的所述距离度量的所述递送位置。
10.根据权利要求7所述的短距离放射治疗种子定位系统，其中，所述估计位置排他性地包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的所述距离度量的排除了所述至少一个错误投影位置的所述投影位置。
11.一种用于定位患病组织内的放射性种子的短距离放射治疗种子定位器(70)，所述短距离放射治疗种子定位器(70)包括：
重建的种子分布图生成器(73)，其能生成从所述患病组织内的所述放射性种子的投影位置的种子分布图像(61)提取的所述患病组织内的所述放射性种子的投影位置的重建的种子分布图；以及
复合种子分布图生成器(74)，其能与所述重建的种子分布图生成器(73)通信以生成从所述患病组织内的所述放射性种子的递送位置的跟踪的种子分布图(51)和排除了所述种子分布图像(61)内的任何至少一个错误投影位置的所述重建的种子分布图的组合导出的所述患病组织内的所述放射性种子的估计位置的复合种子分布图(71)，其中，所述跟踪的种子分布图是在所述放射性种子根据规划种子分布图正在被递送到患病组织时生成的。
12.根据权利要求11所述的短距离放射治疗种子定位器(70)，其中，所述复合种子分布图(71)是根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的距离度量来生成的。
13.根据权利要求12所述的短距离放射治疗种子定位器，其中，所述估计位置包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的所述距离度量的所述递送位置中的至少一个和所述投影位置中的至少一个。
14.根据权利要求12所述的短距离放射治疗种子定位器(70)，其中，所述估计位置排他性地包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的所述距离度量的所述递送位置。
15.根据权利要求12所述的短距离放射治疗种子定位器(70)，其中，所述估计位置排他性地包括根据所述跟踪的种子分布图(51)与所述重建的种子分布图之间的所述距离度量的排除了所述至少一个错误投影位置的所述投影位置。
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