CN107050664B - 用于规划对患者的照射的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于规划对患者的照射的方法、照射规划单元和计算机程序产品。为了使得能够更好地规划对患者的照射，提出了根据本发明的用于规划对患者的照射的方法包括以下方法步骤：从患者的计算机断层成像测量数据中采集第一时间序列，从患者的磁共振测量数据中采集第二时间序列，采集表征第一时间序列的第一参数，采集表征第二时间序列的第二参数，使用第一参数和第二参数将第一时间序列和第二时间序列合成，以及使用合成的第一时间序列和第二时间序列计算照射规划。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于规划对患者的照射的方法、照射规划单元和计算机程序产品。
背景技术
在放射疗法中，利用电离辐射照射患者的目标组织、例如肿瘤。在此，已知包括从身体外部照射患者的身体的外部放射疗法。还已知内部放射疗法、也称为近距离放射疗法。在近距离放射疗法中，将包括放射性物质的放射源引入患者的身体中，以局部在患者的身体中破坏或者根除目标组织。
已知借助成像来规划和/或监视对患者的照射。为此，通常借助利用三维成像方法创建的患者的医疗测量数据创建照射规划。对此，通常使用计算机断层成像测量数据(CT测量数据)。根据CT测量数据，一方面可以确定照射的目标体积，另一方面可以定位位于周围的要保护的组织、例如神经组织。此外，(以所谓的“豪恩斯菲尔德单位”测量的)测量数据的图像体素的强度值非常近似地反映了患者的身体中的对应位置处的电子密度，因为图像体素的强度值基于所属的位置对X射线辐射的吸收。这样可以将CT测量数据特别简单地为照射规划换算为电子密度图。因为在进行照射时，辐射的相互作用的强度与身体中的电子密度相关，因此可以根据CT测量数据相对简单地计算出辐射在通过身体时的衰减。由于这种特性，迄今为止在创建照射规划时优选使用CT测量数据。
然而，存在在照射规划中使用具有更好的软组织对比度的其它成像方法的需要，以使得能够更好地识别目标器官和/或风险器官。满足针对更好的软组织对比度的要求的这种成像方法，是借助磁共振设备的磁共振成像(MR成像)。在进行这种成像时，对比度与自旋密度的分布、自旋相互之间和/或与其环境的相互作用有关。由此，可以实现明显超过利用计算机断层成像装置能够实现的对比度的软组织对比度。此外，借助磁共振成像还可以为照射规划记录特别有利的功能对比度、例如扩散对比度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，使得能够改善对患者的照射的规划。
根据本发明的用于规划对患者的照射的方法包括以下方法步骤：
-从患者的计算机断层成像测量数据中采集第一时间序列，
-从患者的磁共振测量数据中采集第二时间序列，
-采集表征第一时间序列的第一参数，
-采集表征第二时间序列的第二参数，
-使用第一参数和第二参数将第一时间序列和第二时间序列合成，以及
-使用合成的第一时间序列和第二时间序列计算照射规划。
采集计算机断层成像测量数据的第一时间序列可以包括，借助计算机断层成像设备记录第一时间序列或者从数据库加载已经记录的时间序列。采集磁共振测量数据的第二时间序列可以包括借助磁共振设备记录第二时间序列或者从数据库加载已经记录的时间序列。可以提供计算的照射规划用于对患者进行照射。对此，可以将计算的照射规划传输到照射单元、例如线性加速器或者近距离治疗单元，用于执行照射。此外，还可以将计算的照射规划存储在数据库中，用于稍后进行调用。
计算机断层成像测量数据和磁共振测量数据特别是从定位在患者中的规划体积获取。规划体积特别是包括照射的目标体积和对于照射的至少一个风险体积。因此，一般选择足够大的规划体积，使得目标体积和至少一个风险体积在任何情况下都包含在规划体积中。目标体积特别是包括要借助放射疗法照射的患者的身体中的目标结构。所谓的目标组织一般定位在目标体积中。目标体积一般与至少一个风险体积分离。至少一个风险体积特别是包括对于照射的风险组织。
在计算照射规划时，可以在从规划体积采集的计算机断层成像测量数据和/或磁共振测量数据中半自动或者手动地标记目标体积和/或至少一个风险体积，例如借助标出点或者2D或3D关注区域(ROI)。然后可以在照射规划中对目标体积分配辐射剂量。可以在照射规划中对至少一个风险体积分配在放射疗法中不允许超过的最大剂量或者最大体积剂量。
计算机断层成像测量数据的第一时间序列特别是包括在不同的时间点获取的多个三维计算机断层成像图像数据组。这样，计算机断层成像测量数据的第一时间序列可以表示四维图像数据组。四维在此由3个空间维度和一个时间维度构成。这样，计算机断层成像测量数据的第一时间序列也可以称为4D计算机断层成像图像数据组。在此可以获取超过患者的多个呼吸周期的计算机断层成像测量数据的第一时间序列。随后，可以将在多个呼吸周期上获取的三维图像数据组编组成相应的呼吸阶段，从而可以进行相应地对应于呼吸阶段的图像数据组的重建。
对应地，磁共振测量数据的第二时间序列也可以借助磁共振设备采集。也就是说，磁共振设备像与计算机断层成像设备一样适合于进行4D记录。磁共振测量数据的第二时间序列特别是又可以在患者的多个呼吸周期上获取。
时间分辨地获取计算机断层成像测量数据和磁共振测量数据用于照射规划可以提供如下优点：可以在照射规划中考虑患者的运动、特别是呼吸运动。因此，可以在照射规划中考虑目标体积和/或至少一个风险体积的运动。当在随着呼吸特别剧烈地移动的器官、例如肝脏或者肺附近执行照射时，这可能特别重要。
第一参数可以从第一时间序列的计算机断层成像测量数据中导出。然后，第一参数特别是可以借助作为输入参数具有第一时间序列的计算机断层成像测量数据的计算算法获得。替换地或者附加地，第一参数还可以除了计算机断层成像测量数据之外在采集第一时间序列期间例如借助计算机断层成像设备的外部设备或附属设备记录。
类似地，第二参数也可以根据第二时间序列的磁共振测量数据算出，和/或除了磁共振测量数据之外在采集第二时间序列期间记录。当然还可以想到采集多于一个的第一参数和/或多于一个的第二参数。第二参数特别是可以与第一参数不同地构造。
第一参数可以描述在采集第一时间序列期间患者的运动在时间上的走向。特别是，第一参数可以表征在采集第一时间序列期间患者的呼吸运动在时间上的走向。因此，第一参数可以描述采集第一时间序列期间的患者的运动相位和/或运动幅值或者运动相位和/或运动幅值在时间上的走向。因此，第一参数例如可以表征采集第一时间序列期间的呼吸相位和/或呼吸幅值。此外，第一参数还可以描述由于在采集第一时间序列期间发生的患者的运动而出现的患者的组织区域的变形。在特定情况下还可以想到，代替或者除了呼吸运动，借助第一参数还表征患者的另一种运动、例如心脏运动或者随意运动。
类似地，第二参数也可以描述在采集第二时间序列期间患者的运动在时间上的走向。上面的段落关于第一参数的说明可以类似地转用于第二参数。
第一时间序列和第二时间序列的合成可以借助具有第一时间序列、第二时间序列、第一参数和第二参数作为输入参数的合成算法进行。合成参数于是可以具有合成的第一时间序列和第二时间序列作为输出参数。将第一时间序列和第二时间序列合成在此可以包括将第二时间序列匹配于第一时间序列或者将第一时间序列匹配于第二时间序列。在进行合成时当然也可以调整两个时间序列。
第一参数和第二参数在此可以是第一时间序列和第二时间序列的合成的基础。由此，第一时间序列和第二时间序列的合成特别是不仅仅使用计算机断层成像测量数据和磁共振测量数据的直接图像内容进行，而是附加地考虑第一参数和第二参数来进行。然而，在此，如已经提及的，第一参数和第二参数可以是直接由计算机断层成像测量数据和磁共振测量数据的图像内容导出的。第一参数和第二参数特别是可以提供有价值的附加信息，其使得能够实现或改善第一时间序列和第二时间序列的合成。
在一种可能的应用情况下，对于第一时间序列和第二时间序列的合成，可以首先确定第一参数和第二参数之间的关系。然后可以根据在第一参数和第二参数之间确定的关系将第一时间序列和第二时间序列合成。例如，将第一时间序列和第二时间序列合成可以包括：将可以根据第一参数确定的、在采集第一时间序列期间存在的呼吸阶段与可以根据第二参数确定的、在采集第二时间序列期间存在的呼吸阶段相关联。
如在下面的部分更详细地描述的，将第一时间序列和第二时间序列合成可以包括：根据第一参数和第二参数重新排列第一时间序列和第二时间序列的单个图像。例如可以根据第一参数和第二参数，将计算机断层成像测量数据和/或磁共振测量数据归类到相应地反映患者的同一运动相位和/或运动位置的单个数据组中。然后可以将这些单个数据组重建为可以用于计算照射规划的图像数据。
所提出的过程基于如下考虑：组合地使用4D计算机断层成像测量数据和4D磁共振测量数据在照射规划中能够提供优点。然而，组合地使用按照时间序列获取的两种模态的测量数据需要两个时间序列彼此对应。然而，计算机断层成像测量数据的第一时间序列和磁共振测量数据的第二时间序列的对应关系一般在一开始不存在。例如，患者的运动阶段、例如呼吸阶段在采集第一时间序列和第二时间序列时可能不同地构造或者布置。对于第一时间序列和第二时间序列的采集，也可能存在不同的获取时间。另一个因素可能是第一时间序列和第二时间序列的采集之间的一定的时间间隔、例如几个小时或者几天。此外，在进行计算机断层成像时一般提供与在进行磁共振成像时不同的设备来采集患者的呼吸阶段。第一时间序列和第二时间序列之间的差异可能在照射规划中、例如在轮廓化中导致问题。
借助所描述的过程，可以有利地使计算机断层成像测量数据的第一时间序列与磁共振测量数据的第二时间序列建立时间上和/或空间上的联系。这样使得能够特别有利地基于计算机断层成像测量数据和磁共振测量数据的组合进行照射规划。
一个实施方式设置为，将第一时间序列和第二时间序列合成包括：关于患者的运动周期将第一时间序列和第二时间序列同步。
对此，第一参数可以提供用于计算机断层成像测量数据的第一同步信息，并且第二参数可以提供用于磁共振测量数据的第二同步信息。然后，可以将第一同步信息和第二同步信息用于关于患者的运动周期同步第一时间序列和第二时间序列。
在此，同步第一时间序列和第二时间序列特别是可以包括：使第一时间序列与第二时间序列建立时间上的联系。因此，同步的第一时间序列和第二时间序列可以表示患者的周期性运动、例如呼吸运动的相同的进程。对于第一时间序列和第二时间序列的同步，可以压缩或者拉伸在第一时间序列和/或第二时间序列期间存在的呼吸曲线。
在照射规划中可以特别有利地使用同步的第一时间序列和第二时间序列。例如，可以将在照射规划中对一个时间序列设置的轮廓在将两个时间序列同步之后特别简单地转用于另一个时间序列并且在患者的运动周期上引导。还可以想到，在照射规划中根据同步的第一时间序列和第二时间序列时间分辨地计算剂量分布。本领域技术人员当然可以使用同步的第一时间序列和第二时间序列的其它有意义的应用可能性。
一个实施方式设置为，将第一时间序列和第二时间序列同步包括：匹配第一时间序列和/或第二时间序列的单个图像在时间上的排列，其中，计算照射规划包括使用匹配的第一时间序列和/或第二时间序列的单个图像在时间上的排列。
第一时间序列的单个图像在此特别是在第一时间序列内的一个时间点获取的三维计算机断层成像数据组。第二时间序列的单个图像类似地特别是在第二时间序列内的一个时间点获取的三维磁共振数据组。第一时间序列和第二时间序列由此特别是分别由多个在时间上连续的单个图像构成。
在进行同步之前，第一时间序列特别是具有第一单个图像的时间上的第一排列，并且第二时间序列具有第二单个图像的时间上的第二排列。单个图像的时间上的排列在此特别是单个图像的序列，其中，对单个图像的序列中的每个单个图像分配时间戳。时间戳在此可以由单个图像的时间上的排列内的单个图像的获取时间点确定。
然后，将第一时间序列和第二时间序列同步特别是包括：使第一单个图像的时间上的第一排列匹配于第二单个图像的时间上的第二排列或者相反。时间上的排列的匹配在此特别是根据第一参数和第二参数执行。也可以调整单个图像的两个时间上的排列。单个图像的时间上的排列的调整可以包括重新排列和/或改变单个图像的序列。调整单个图像的时间上的排列在此可以包括改变单个图像的时间上的排列中的至少一个单个图像的时间戳。
调整第一时间序列和/或第二时间序列的单个图像的时间上的排列是用于同步第一时间序列和第二时间序列的一种特别有利的可能性。
一个实施方式设置为，采集第一参数包括在采集计算机断层成像测量数据的时间序列期间使用以下元素中的至少一个：放置在患者上的呼吸带，光学照相机，肺活量计，基于高频的运动检测设备，布置在患者处的标记元件。
当然也可以使用对于本领域技术人员来说有意义的元素或技术的组合来采集第一参数。借助所提出的元素，可以特别有利地在采集计算机断层成像测量数据的第一时间序列期间记录患者的运动、特别是呼吸运动。借助所提出的元素在采集第一时间序列期间记录的信号可以有利地作为第一参数进行存储，随后在将第一时间序列和第二时间序列合成时使用。
借助呼吸带和/或肺活量计在采集第一时间序列期间记录的信号，可以用于在采集第一时间序列期间跟踪患者的呼吸运动。肺活量计、也称为自动呼吸监控设备(“automatic breathing control”，ABC)在此可以确定吸入或呼出的空气的体积，以便确定患者的呼吸周期的阶段。光学照相机可以在采集第一时间序列期间跟踪患者的外部轮廓，这样特别是在采集第一时间序列期间记录患者的呼吸运动，但是也可以记录任意运动。为此，可以将光学照相机安装在计算机断层成像设备的孔状开口外部并且在进行计算机断层成像测量期间记录患者的光学测量数据。基于高频的运动检测可以包括使用高频传感器或高频发送-接收模块。标记元件可以放置在患者上、例如放置在患者的胸骨上。然后，可以借助光学照相机和/或在计算机断层成像测量数据中识别在采集第一时间序列期间由于患者的运动而产生的标记元件的运动。替换地，也可以将也可以称为基准点(Fiducial)的标记元件植入患者中。
一个实施方式设置为，采集第二参数包括在采集磁共振测量数据的时间序列期间，使用以下元素中的至少一个：与磁共振测量数据的采集同时进行的磁共振导航测量，放置在患者上的呼吸带，肺活量计，布置在患者处的标记元件。
当然也可以使用对于本领域技术人员来说有意义的元素或技术的组合来采集第二参数。借助所提出的元素，可以特别有利地在采集磁共振测量数据的第二时间序列期间记录患者的运动、特别是呼吸运动。借助所提出的元素在采集第二时间序列期间记录的信号可以有利地作为第二参数进行存储，随后在将第一时间序列和第二时间序列合成时使用。
磁共振导航测量特别是可以视为用于从磁共振测量数据中采集第二时间序列的磁共振序列的一部分。磁共振导航测量在此对于本领域技术人员是已知的，因此不详细讨论其工作方式。在磁共振导航测量中，特别是可以跟踪由于患者的运动、特别是呼吸运动而产生的解剖结构的运动。解剖结构例如可以是患者的隔膜或前胸壁。在磁共振导航测量中可以特别有利地使用一维的笔形波束导航。还可以想到，在采集第二时间序列之前的测试测量中，通过患者的不同的解剖结构、例如通过隔膜以及通过前胸壁采集两个导航。随后，可以确定两个导航的相关性，从而在采集第二时间序列期间仅获取一个导航就足以通过计算确定关于两个解剖结构的导航信号。
使用呼吸带和/或肺活量计也可以在获取磁共振测量数据的第二时间序列时提供关于患者的呼吸运动的有价值的信息。
就像在计算机断层成像中一样，在磁共振成像中使用布置在患者处的标记元件来检测患者的运动过程也可以是有意义的。然后，可以特别有利地在第二时间序列中获取的磁共振测量数据中检测标记元件。为此，可以使用在传统的磁共振序列中可以看到的用于磁共振图像数据的专用标记元件。还可以想到，不仅在计算机断层成像中、而且在磁共振成像中将相同的标记元件布置在患者处。然后可以有意义的是，使用一般提供非临床对比度的专用磁共振序列，用于在磁共振测量数据中检测标记元件。这样的专用磁共振序列例如可以使用超短回波时间。
一个实施方式设置为，采集第一参数包括根据第一时间序列确定第一矢量场图，并且采集第二参数包括根据第二时间序列确定第二矢量场图，其中，使用第一矢量场图和第二矢量场图将第一时间序列和第二时间序列合成。
第一矢量场图、也称为第一矢量图特别是由在第一时间序列期间获取的计算机断层成像测量数据确定。第一矢量场图可以借助确定算法来确定，所述确定算法具有在第一时间序列期间获取的计算机断层成像测量数据作为输入参数，并且具有第一矢量场图作为输出参数。然后，可以将第一矢量场图作为第一参数用于第一时间序列和第二时间序列的合成。类似地，也称为第二矢量图的第二矢量场图特别是由在第二时间序列期间获取的磁共振测量数据确定，然后可以作为第二参数用于第一时间序列和第二时间序列的合成。
第一矢量场图特别是可以构造为时间的函数或者时间分辨地构造。对应地，第一矢量场图在特定时间点特别是具有多个空间点，其中，在每个空间点存储一个矢量。在第一矢量场图的每个空间点存储的矢量特别是可以表征相应的空间点在第一时间序列的特定时间点期间的计算机断层成像测量数据的图像内容的运动。因此可以针对不同的时间点存储第一矢量场图，从而可以借助第一矢量场图表征在采集第一时间序列期间在不同的时间点的计算机断层成像测量数据的图像内容的运动。与第一矢量场图类似，第二矢量场图可以构造为时间的函数，并且表征在采集第二时间序列期间的磁共振测量数据的图像内容的运动。
这样，第一矢量场图可以特别有利地描述在获取第一时间序列期间由于患者的运动、特别是由于患者的呼吸运动而产生的患者的组织区域的运动或变形。类似地，第二矢量场图可以特别有利地描述在获取第二时间序列期间由于患者的运动、特别是由于患者的呼吸运动而产生的患者的组织区域的运动或变形。
第一时间序列和第二时间序列的合成可以借助由第一矢量场图和第二矢量场图的合成获得的合成信息进行。这样，可以在第一步骤中将第一矢量场图和第二矢量场图例如借助配准或融合来合成，其中，获得合成信息、例如配准参数或融合参数。然后可以将合成信息用作将第一时间序列和第二时间序列合成的合成算法的输入参数。因此，可以根据由第一矢量场图和第二矢量场图的合成获得的合成信息，将第一时间序列和第二时间序列的数据组同步。
由时间序列计算矢量场图对于时间序列的合成提供如下特别的优点：矢量场图可以特别好地表征时间序列的图像内容中的相应的运动。也就是说，在第一矢量场图中特别是将强调患者的身体区域，对于上述身体区域，在采集第一时间序列期间存在患者的特别强的运动，例如在呼吸周期中。类似地，在第二矢量场图中特别是将强调患者的身体区域，对于所述身体区域，在采集第二时间序列期间存在患者的特别强的运动，例如在呼吸周期中。然后可以特别简单地针对第一时间序列和第二时间序列的合成将在相应的矢量场图中强调的运动关键的身体区域融合。这样，借助使用第一矢量场图作为第一参数，并且借助使用第二矢量场图作为第二参数，可以特别简单地针对第一时间序列和第二时间序列获得一致的运动曲线、特别是呼吸曲线。
一个实施方式设置为，借助将第一矢量场图和第二矢量场图关于时间融合，将第一时间序列和第二时间序列合成。
对于第一矢量场图和第二矢量场图关于时间的融合，可以使存在于第一矢量场图中的矢量的时间变化与存在于第二矢量场图中的矢量的时间变化一致，或者相反。这样，可以将第一时间序列和第二时间序列特别是在时间上根据融合的第一矢量场图和第二矢量场图合成。这样可以特别有利地进行已经描述的第一矢量场图和第二矢量场图在时间上的同步。因此，第一矢量场图和第二矢量场图使得能够按照患者的特别是呼吸周期中的运动的标准将第一时间序列和第二时间序列融合。特别有利的是可以想到，与使用另一个参数附加地进行矢量场图的融合。例如，可以根据第一矢量场图和第二矢量场图的融合，进行在第一时间序列和第二时间序列之间借助呼吸带测量的呼吸信号的同步。
一个实施方式设置为，借助将第一矢量场图和第二矢量场图关于空间配准，将第一时间序列和第二时间序列合成。
例如可以想到第一矢量场图和第二矢量场图的非刚性或者刚性配准。然后可以根据由配准获得的变形场，将第一时间序列和第二时间序列在空间上合成。特别有利的是可以想到，不仅进行第一矢量场图和第二矢量场图关于空间的配准，而且进行第一矢量场图和第二矢量场图关于时间的融合。
一个实施方式设置为，附加地使用描述第一参数和第二参数之间的相位偏移的规则，将第一时间序列和第二时间序列合成。
可以从存储规则的数据库加载规则，用于将第一时间序列和第二时间序列合成。也可以事先使用采集的第一参数和第二参数建立规则。因此例如可以使用第一矢量场图和第二矢量场图建立规则，其中，确定第一矢量场图和第二矢量场图之间的相位偏移。
第一参数和第二参数之间的相位偏移特别是可以构造为患者的呼吸曲线中的相位偏移。相位偏移例如可以基于在第一参数中和在第二参数中采集患者的不同的器官结构的呼吸运动。这样，第一参数和第二参数之间的相位偏移可以基于用于采集第一参数和第二参数的不同的技术的使用。
然而，第一参数和第二参数之间的相位偏移可以是已知的并且作为规则存储在数据库中。这样，规则可以描述由第一参数和/或第二参数表征的呼吸曲线的相位偏移，以实现特定数量的度(Grad)。使用规则由此使得能够改善第一时间序列和第二时间序列的合成。
一个实施方式设置为，在计算用于计算照射规划的剂量分布时，使用合成的第一时间序列和第二时间序列。
对于剂量分布的计算，可以使用剂量分布计算算法，其具有合成的第一时间序列和第二时间序列以及照射参数作为输入参数，并且具有计算的剂量分布作为输出参数。剂量分布的计算还可以包括对在照射目标体积和/或至少一个风险体积时施加的辐射剂量的仿真。为此，可以使在第一时间序列和/或第二时间序列的数据组中绘出的目标体积和/或至少一个风险体积的轮廓，传播到第一时间序列和/或第二时间序列的另一个呼吸阶段。通过同时考虑时间分辨的计算机断层成像测量数据和磁共振测量数据，可以将特别准确的剂量分布用于计算照射规划。
一个实施方式设置为，对于照射规划的计算，在显示单元上显示合成的第一时间序列和第二时间序列的时间走向的表示。
合成的第一时间序列和第二时间序列的时间走向的表示，可以包括单独在不同的时间点获取的第一时间序列和第二时间序列的单个图像的关于时间的表示。对于第一时间序列和第二时间序列的时间走向的表示，特别是将第一时间序列和第二时间序列同步可以是特别有利的。
在此，可以在第二时间序列的时间走向的旁边或者与第二时间序列的时间走向叠加地呈现第一时间序列的时间走向。第一时间序列和第二时间序列的时间走向的视觉化例如可以以循环呈现、也称为影片循环进行。在特定应用情况下，也可以仅呈现在合成之前具有大的相互区别的第一时间序列和第二时间序列的空间区域的时间走向。可以在显示单元上向用户显示第一时间序列和第二时间序列的时间走向。合成的第一时间序列和第二时间序列的时间曲线的显示可以有利地用于质量保证的目的，因为例如可以确保第一时间序列和第二时间序列的成功融合。除了呈现时间走向之外，还可以提供量化地记录第一时间序列和第二时间序列的合成成功的量化比较度量。
一个实施方式设置为，对于照射规划的计算，在显示单元上显示合成的第一时间序列和第二时间序列的时间平均的表示。
对此，可以首先将第一时间序列和第二时间序列在时间上叠加，随后在时间上求平均。由此，特别是由合成的第一时间序列和第二时间序列得到患者的呼吸曲线不起作用、而仅患者的平均呼吸位置还起作用的三维数据组。第一时间序列和第二时间序列的在时间上平均的表示，在此例如可以通过关于时间形成第一时间序列和第二时间序列的体素的最大或者平均信号强度(也称为t-MIP或者t-平均值)来建立。
一个实施方式设置为，在执行规划的对患者的照射时，采集表征照射的进程的第三参数，其中，在第三参数与第一参数和/或第二参数之间建立联系，其中，根据所建立的联系调整规划的对患者的照射的执行。
这样，可以特别有利地将用于照射规划的第一参数和第二参数，还用于控制借助照射设备对患者的实际照射。第三参数与第一参数或第二参数之间的联系的建立，在此可以借助已经描述的用于合成第一参数和第二参数的技术来进行。可以表征患者在照射期间的运动的第三参数可以借助照射设备的附加设备、例如照相机来检测。
规划的照射的执行的调整在门控技术或者触发技术的意义上可以包括将照射局限于患者的特定呼吸阶段、例如全吸气阶段。替换地或者附加地，规划的照射的执行的调整可以包括在跟踪技术意义上跟踪针对患者的运动对照射设备的准直器的设置。规划的照射的执行的调整使得能够更好地考虑患者在照射期间的呼吸。在此可以特别有利地参考已经建立的第一参数和第二参数之间的联系。
根据本发明的照射规划单元包括第一时间序列采集单元、第二时间序列采集单元、第一参数采集单元、第二参数采集单元、合成单元和计算单元，其中，照射规划单元被构造用于执行根据本发明的方法。
这样，照射规划单元被构造用于执行用于规划对患者的照射的方法。第一时间序列采集单元被构造用于从患者的计算机断层成像测量数据中采集第一时间序列。第二时间序列采集单元被构造用于从患者的磁共振测量数据中采集第二时间序列。第一参数采集单元被构造用于采集表征第一时间序列的第一参数。第二参数采集单元被构造用于采集表征第二时间序列的第二参数。合成单元被构造用于使用第一参数和第二参数将第一时间序列和第二时间序列合成。计算单元被构造用于使用合成的第一时间序列和第二时间序列计算照射规划。
照射规划单元的部件、即第一时间序列采集单元、第二时间序列采集单元、第一参数采集单元、第二参数采集单元、合成单元和计算单元在大多数情况下可以以软件部件的形式构造。原则上这些部件，但是也可以部分地，特别是在涉及特别快速的计算时，可以以由软件支持的硬件部件、例如FPGA等的形式来实现。同样，例如当仅涉及来自其它软件部件的数据的传输时，所需的接口可以被构造为软件接口。但是其也可以被构造为通过合适的软件控制的按照硬件构建的接口。当然还可以想到，所提及的部件中的多个以单个软件部件或软件支持的硬件部件的形式组合地实现。
由计算机断层成像设备和磁共振设备构成的根据本发明的系统包括根据本发明的照射规划单元。
计算机断层成像设备和磁共振设备在此特别是彼此分离地安装，并且可以提供由照射规划单元可以特别有利地用于计算照射规划的测量数据。照射规划单元可以被构造用于向系统发送控制信号和/或接收和/或处理控制信号，以执行根据本发明的方法。可以将照射规划单元集成到系统中。照射规划单元也可以与系统分离地安装。照射规划单元可以与系统连接。
从患者的计算机断层成像测量数据中的第一时间序列的采集可以借助计算机断层成像设备进行。然后可以将第一时间序列传输到照射规划单元，以进行进一步处理。然后，照射规划单元可以借助第一采集单元采集第一时间序列。类似地，从患者的磁共振测量数据中的第二时间序列的采集可以借助磁共振设备进行。然后可以将第二时间序列传输到照射规划单元，以进行进一步处理。然后，照射规划单元可以借助第一采集单元采集第二时间序列。
根据本发明的计算机程序产品能够直接加载到照射规划单元的可编程的计算单元的存储器中，并且具有程序代码部件，用于当在照射规划单元的计算单元中执行所述计算机程序产品时，执行根据本发明的方法。计算机程序产品特别是包括计算机程序。由此能够快速、可相同重复并且鲁棒地执行根据本发明的方法。计算机程序产品被配置为能够借助计算单元执行根据本发明的方法步骤。计算单元在此必须相应地具有前提条件，例如对应的工作存储器、对应的显卡或者对应的逻辑单元，使得能够有效地执行各个方法步骤。例如将计算机程序产品存储在计算机可读介质上或者存储在网络或服务器上，可以从其将计算机程序产品加载到本地计算单元的处理器中，处理器可以直接连接到照射规划单元或者构造为照射规划单元的一部分。此外，可以将计算机程序产品的控制信息存储在电子可读的数据载体上。可以设计电子可读的数据载体的控制信息，使得在使用数据载体时，其在照射规划单元的计算单元中执行根据本发明的方法。电子可读的数据载体的示例是存储有电子可读的控制信息、特别是软件(参见上面)的DVD、磁带或者USB闪存。当从数据载体中读取这些控制信息(软件)，并且将其存储在照射规划单元的控制器和/或计算单元中时，可以执行前面描述的方法的所有根据本发明的实施方式。因此，本发明还可以涉及所述的计算机可读介质和/或所述的电子可读的数据载体。
根据本发明的照射规划单元、根据本发明的系统和根据本发明的计算机程序产品的优点基本上对应于前面详细描述的根据本发明的方法的优点。在此提及的特征、优点或者替换实施方式同样也可以转用于要求保护的其它主题，反之亦然。换句话说，装置权利要求也可以利用结合方法描述或者要求保护的特征展开。对应的方法的功能特征在此通过对应的装置模块、特别是通过硬件模块来构造。
附图说明
下面，根据在附图中示出的实施例详细描述和说明本发明。
其中：
图1示出了包括根据本发明的照射规划单元的根据本发明的系统，
图2示出了根据本发明的方法的第一实施方式，
图3示出了根据本发明的方法的第二实施方式，以及
图4示出了根据本发明的过程的一部分的示意性图示。
具体实施方式
图1示出了由计算机断层成像设备2和磁共振设备11构成的根据本发明的系统，其中，该系统包括根据本发明的照射规划单元21。
计算机断层成像设备2包括机架4，机架4包围获取区域。至少一个X光源5和至少一个检测器6以能够围绕获取区域旋转的方式设置。在计算机断层成像设备2中，可以将患者1定位在第一患者支撑装置3上。为了控制计算机断层成像设备2，计算机断层成像设备2具有第一中心计算单元7。所示出的计算机断层成像设备2当然可以包括计算机断层成像设备2通常具有的其它部件。此外，计算机断层成像设备2的一般工作方式对于本领域技术人员是已知的，因此省略对其它部件的详细描述。
磁共振设备11包括用于产生强的、特别是恒定的主磁场的磁体单元13。磁共振设备11还具有用于产生磁场梯度和高频脉冲的线圈单元14。线圈单元14还被构造用于接收特别是来自患者1的磁共振信号。在磁共振设备11中，可以将患者1定位在第二患者支撑装置12上。为了控制磁共振设备11，磁共振设备11具有第二中心计算单元15。所示出的磁共振设备11当然可以包括磁共振设备11通常具有的其它部件。此外，磁共振设备11的一般工作方式对于本领域技术人员是已知的，因此省略对其它部件的详细描述。
所示出的系统包括照射规划单元21，照射规划单元21包括第一时间序列采集单元33、第二时间序列采集单元34、第一参数采集单元35、第二参数采集单元36、合成单元37和计算单元38。这样，照射规划单元21被构造用于执行根据图2至3的方法。
为了单独执行根据本发明的方法，照射规划单元21有利地借助第一时间序列采集单元33、第二时间序列采集单元34从数据库加载第一时间序列和第二时间序列。
当根据本发明的方法由所述系统和照射规划单元21组合执行时，照射规划单元21的第一时间序列采集单元33采集借助计算机断层成像设备2记录的第一时间序列。此外，照射规划单元21的第二时间序列采集单元34采集借助磁共振设备11记录的第二时间序列。为此，照射规划单元21有利地在数据交换方面连接到计算机断层成像设备2的第一中心计算单元7和磁共振设备11的第二中心计算单元15。
图2示出了根据本发明的用于规划对患者1的照射的方法的第一实施方式的流程图。
在第一方法步骤40中，借助第一时间序列采集单元33从患者的计算机断层成像测量数据中采集第一时间序列。
在另一个方法步骤41中，借助第二时间序列采集单元34从患者的磁共振测量数据中采集第二时间序列。
在另一个方法步骤42中，借助第一参数采集单元35采集表征第一时间序列的第一参数。
在另一个方法步骤43中，借助第二参数采集单元36采集表征第二时间序列的第二参数。
在另一个方法步骤44中，借助合成单元37利用第一参数和第二参数将第一时间序列和第二时间序列合成。
在另一个方法步骤45中，借助计算单元38利用合成的第一时间序列和第二时间序列计算照射规划。
图3示出了根据本发明的用于规划对患者1的照射的方法的第二实施方式的流程图。
下面的描述主要局限于与图2中的实施例的不同之处，其中，关于保持相同的方法步骤，请参考对图2中的实施例的描述。基本上保持相同的方法步骤原则上用相同的附图标记表示。
在图3中示出的根据本发明的方法的实施方式主要包括根据图2的根据本发明的方法的第一实施方式的方法步骤40,41,42,43,44,45。在图3中示出的根据本发明的方法的实施方式附加地包括附加的方法步骤和分步骤。还可以想到图3的替换方法流程，其仅具有在图3中示出的附加的方法步骤和/或分步骤中的一部分。当然，图3的替换方法流程也可以具有附加的方法步骤和/或分步骤。
在图3中示出的情况下，另一个方法步骤42中的采集第一参数包括：在另一个方法步骤42的第一子步骤42-1中，根据第一时间序列确定第一矢量场图。替换地或者附加地，在另一个方法步骤42的第二子步骤42-2中，采集第一参数可以包括在采集计算机断层成像测量数据的时间序列期间，使用以下元素中的至少一个：
-放置在患者15上的呼吸带，
-光学照相机，
-肺活量计，
-基于高频的运动检测设备，
-布置在患者15处的标记元件。
在另一个方法步骤43中，根据图3，采集第二参数包括：在另一个方法步骤43的第一子步骤43-1中，根据第二时间序列确定第二矢量场图。替换地或者附加地，在另一个方法步骤43的第二子步骤43-2中，采集第二参数可以包括在采集磁共振测量数据的时间序列期间，使用以下元素中的至少一个：
-与磁共振测量数据的采集同时进行的磁共振导航测量，
-放置在患者15上的呼吸带，
-肺活量计，
-布置在患者15处的标记元件。
因此，在另一个方法步骤44中，可以利用第一矢量场图和第二矢量场图，将第一时间序列和第二时间序列合成。对此，可以在另一个方法步骤44的第一子步骤44-1中，将第一参数、特别是第一矢量场图和第二参数、特别是第二矢量场图联系起来。在此，可以在第一分步骤44-1F中，借助第一矢量场图和第二矢量场图在时间上的融合，将第一时间序列和第二时间序列合成。替换地或者附加地，可以在第二分步骤44-1R中，借助第一矢量场图和第二矢量场图在空间上的配准，将第一时间序列和第二时间序列合成。
在将第一参数、特别是第一矢量场图和第二参数、特别是第二矢量场图联系起来之后，根据图3，将第一时间序列和第二时间序列合成包括：在另一个方法步骤44的第二子步骤44-2中，在患者15的运动周期上将第一时间序列和第二时间序列同步。在此，在第二子步骤44-2的分步骤44-2A中，第一时间序列和第二时间序列的合成可以包括：调整第一时间序列和/或第二时间序列的各个图像在时间上的排列，其中，计算照射规划包括：使用第一时间序列和/或第二时间序列的各个图像的调整后的在时间上的排列。
在另一个方法步骤46中，可以从数据库加载描述第一参数和第二参数之间的相位偏移的规则，其中，然后可以附加地使用该规则将第一时间序列和第二时间序列合成。
在另一个方法步骤44中合成的第一时间序列和第二时间序列随后可以在另一个方法步骤45中借助不同的可能性用于进行照射规划。一些示例性的可能性在图3中作为另一个方法步骤45的子步骤45-1,45-2,45-3示出。因此，在另一个方法步骤45的第一子步骤45-1中，可以将合成的第一时间序列和第二时间序列在计算剂量分布时用于照射规划的计算。替换地或者附加地，在另一个方法步骤45的第二子步骤45-2中对于照射规划的计算，可以在显示单元上显示合成的第一时间序列和第二时间序列的时间曲线的表示。替换地或者附加地，在另一个方法步骤45的第三子步骤45-3中对于照射规划的计算，可以在显示单元上显示合成的第一时间序列和第二时间序列的在时间上平均的表示。
最后，还可以想到，在另一个方法步骤47中，在对患者15执行规划的照射时，采集表征照射的进程的第三参数，其中，在第三参数与第一参数和/或与第二参数之间建立联系，其中，根据所建立的联系调整对患者的规划的照射的执行。
图4示出了根据本发明的过程的一部分的示意性图示。在此，在图4中，在3个上下叠置的曲线51,52,54、即第一曲线51、第二曲线52和第三曲线54中，分别描绘了患者15中的示例性点沿着空间坐标关于时间t的运动。在此，在这3个曲线51,52,54中的每一个中，垂直轴对应于空间坐标，水平轴对应于时间走向。在此，要在曲线51,52,54中可视化其时间-空间走向的点，被定位在患者15中的运动敏感位置处、例如在患者15的肝脏中。
第一曲线51在此再现了该点的空间坐标在采集计算机断层成像测量数据的第一时间序列期间在时间上的走向。在此很明显，跟踪患者15的周期性运动、例如呼吸运动的点的空间坐标。因此，在采集第一时间序列期间，与患者15的呼吸状态有关的空间坐标的最大值和最小值关于时间交替。
第二曲线52再现了在采集磁共振测量数据的第二时间序列期间点的空间坐标在时间上的走向。又跟踪患者的周期性运动的空间坐标。然而，第二曲线52中的空间坐标在时间上的走向相对于第一曲线51的空间坐标在时间上的走向产生了相位偏移。此外，很明显，在采集第二时间序列期间，存在与在采集第一时间序列时不同的患者15的运动方式、例如不同的呼吸方式。由此，空间坐标的最大值和最小值在时间上的序列在第二曲线52中与在第一曲线51中表现不同。
对于在图4中示出的示例，第二时间序列的采集包括在时间上连续的15个磁共振单个图像的采集。在第二曲线52的水平时间轴上以有编号的刻度线绘出了采集15个磁共振单个图像的时间点。
对于照射规划，此时要使第二曲线52匹配于第一曲线51，使得能够得到在时间上一致的两个曲线走向。这种匹配可以在匹配步骤53中进行，匹配步骤53例如可以对应于图2或图3的另一个方法步骤43。在此，特别是使用第一参数和第二参数、例如第一矢量场图和第二矢量场图，来进行第二曲线52与第一曲线51的匹配。
此时，第三曲线54示出了与第一时间序列的呼吸周期匹配的、在采集第二时间序列期间的空间坐标在时间上的走向。如从图4中可以看到的，第三曲线54与第一曲线51同步。在此，通过第二时间序列的15个磁共振单个图像的新的时间上的排列来进行同步。排列第三曲线54中的磁共振单个图像的时间点又以刻度线在第三曲线54的水平时间轴上绘出。
排列15个磁共振单个图像，使得第三曲线54具有与第一曲线51匹配的幅值和相位。对此，在匹配步骤53中，将连续的磁共振单个图像的间隔部分增大、部分减小。此外，在15个磁共振单个图像的新的时间上的排列中，在第三曲线54中不包含第二曲线52中的前两个磁共振单个图像。
当然，图4的示例仅被视为用于进行说明。在此，空间和时间上的单位可以任意选择。空间坐标的零线也仅仅是任意设置的。当然也可以相反地想到，将第一时间序列在时间上的走向匹配于第二时间序列在时间上的走向。此外，在图4中仅示例性地示出了时间序列在时间上的匹配。替换地或者附加地，当然也可以想到时间序列的图像内容在空间上的匹配。时间序列在时间上的匹配当然也可以以与在图4中所示出的不同的方式进行。
虽然通过优选实施例进一步详细示出和描述了本发明，但是本发明不局限于所公开的示例，本领域技术人员可以由此得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种用于规划对患者的照射的方法，包括以下方法步骤：
-从患者的计算机断层成像测量数据中采集第一时间序列，
-从患者的磁共振测量数据中采集第二时间序列，
-采集表征第一时间序列的第一参数，
-采集表征第二时间序列的第二参数，
-使用第一参数和第二参数将第一时间序列和第二时间序列合成，以及
-使用合成的第一时间序列和第二时间序列计算照射规划，
其中，采集第一参数包括根据第一时间序列确定第一矢量场图，并且采集第二参数包括根据第二时间序列确定第二矢量场图，其中，使用第一矢量场图和第二矢量场图将第一时间序列和第二时间序列合成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将第一时间序列和第二时间序列合成包括：使用第一参数和第二参数关于患者的运动周期将第一时间序列和第二时间序列同步。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将第一时间序列和第二时间序列同步包括：使用第一参数和第二参数匹配第一时间序列和/或第二时间序列的单个图像在时间上的排列，其中，计算照射规划包括使用匹配的第一时间序列和/或第二时间序列的单个图像在时间上的排列。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，采集第一参数包括在采集计算机断层成像测量数据的时间序列期间使用以下元素中的至少一个：
-放置在患者上的呼吸带，
-光学照相机，
-肺活量计，
-基于高频的运动检测设备，
-布置在患者处的标记元件。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，采集第二参数包括在采集磁共振测量数据的时间序列期间，使用以下元素中的至少一个：
-与磁共振测量数据的采集同时进行的磁共振导航测量，
-放置在患者上的呼吸带，
-肺活量计，
-布置在患者处的标记元件。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，借助将第一矢量场图和第二矢量场图关于时间融合，将第一时间序列和第二时间序列合成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，借助将第一矢量场图和第二矢量场图关于空间配准，将第一时间序列和第二时间序列合成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，附加地使用描述第一参数和第二参数之间的相位偏移的规则，将第一时间序列和第二时间序列合成。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在计算用于计算照射规划的剂量分布时，使用合成的第一时间序列和第二时间序列。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对于照射规划的计算，在显示单元上显示合成的第一时间序列和第二时间序列的时间走向的表示。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对于照射规划的计算，在显示单元上显示合成的第一时间序列和第二时间序列的时间平均的表示。
12.一种照射规划单元，包括第一时间序列采集单元、第二时间序列采集单元、第一参数采集单元、第二参数采集单元、合成单元和计算单元，其中，照射规划单元被构造用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
13.一种由计算机断层成像设备和磁共振设备构成的系统，其中，所述系统包括根据权利要求12所述的照射规划单元。
14.一种计算机可读介质，在其上存储有计算机程序产品，其能够直接加载到照射规划单元的可编程的计算单元的存储器中，具有程序代码部件，用于当在照射规划单元的计算单元中执行所述计算机程序产品时，执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
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