CN109562278B - 被配置为用于基于图像的放射治疗规划的医学产品 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是改善放射治疗工作流。该目的是通过一种被配置为用于基于图像的放射治疗规划的医学产品来实现的。所述医学产品被配置为被连接到：‑医学成像系统，其被配置用于采集患者的医学图像；‑轮廓模块，其被配置用于基于所述医学图像中的一幅或多幅医学图像对一个或多个轮廓进行分割；以及‑处置规划系统，其被配置用于基于所述一个或多个轮廓来计算放射治疗计划。所述医学产品包括用户接口，所述用户接口被配置为接收关于所述患者中的处置目标的用户输入并且接收关于处置技术的用户输入。所述医学产品被配置为基于所述用户输入来执行对于所述医学成像系统、所述轮廓模块和所述处置规划系统可读的数据对象，并且其中，所述数据对象包括针对这些系统和模块的计算机可读指令，并且其中，所述系统和所述模块被配置为贡献于基于所述用户输入来创建所述放射治疗计划。
Description
技术领域
本发明涉及医学系统和产品的领域，并且更具体而言，本发明涉及放射治疗的领域。
背景技术
目前的放射治疗工作流是时间密集的工作流。在患者已经被诊断有癌症并且已经决定放射治疗是选取的处置之后，将从患者采集一幅或多幅医学图像。这些医学图像将被用于确定患者内的处置目标(肿瘤)和危险器官的位置。一旦所有医学图像已经被采集，就将在所述医学图像内勾画所述处置目标与所述危险器官。用于该目的最广泛使用的医学图像是计算机断层摄影(CT)图像。然而，磁共振图像(MRI)或正电子发射断层摄影(PET)图像可以具有添加的值，尤其是对于勾画处置目标。在一些情况下，完全由MRI图像来替代CT图像可能是有利的。
同样地，将使用这些医学图像中的一幅或多幅医学图像，以便确定多少辐射将在患者内被衰减。辐射衰减能够直接从CT图像来确定。然而，当对此使用MRI图像时，将需要更精心的图像处理。
在已经勾画了(一个或多个)处置目标(例如，前列腺和精囊)和危险器官并且已经获得了关于辐射衰减的信息之后，将选择处置技术。这种处置技术例如包括关于正在使用什么处置设备的信息、针对(一个或多个)处置目标的剂量规范和针对危险器官的剂量约束、针对处置目标和/或危险器官的临床目标、将被用于处置的方法(例如，强度调制的放射治疗(IMRT)或体积调制的弧形治疗(VMAT))以及处置分数的数量。
在已经选择了处置技术之后，能够开始处置规划。基于所得到的处置计划，将对患者进行处置。该总工作流容易花费4-8小时或甚至更多，取决于情况的复杂度。
发明内容
本发明的目的是改善放射治疗工作流。该目的是通过根据本发明的产品来实现的。
一种被配置为用于基于图像的放射治疗规划的医学产品，其还被配置为被连接到：
-医学成像系统，其被配置用于采集患者的医学图像；
-轮廓模块，其被配置用于基于所述医学图像中的一幅或多幅医学图像来分割一个或多个轮廓；
-处置规划系统，其被配置用于基于所述一个或多个轮廓来计算放射治疗计划；并且
所述医学产品包括用户接口，所述用户接口被配置为接收关于所述患者中的处置目标的用户输入并且接收关于处置技术的用户输入，其中，所述医学产品被配置为基于所述用户输入来执行对于所述医学成像系统、所述轮廓模块和所述处置规划系统可读的数据对象，并且其中，所述数据对象包括针对这些系统和模块的计算机可读指令，并且其中，所述系统和所述模块被配置为贡献于基于所述用户输入来创建所述放射治疗计划。
发明人的见解在于：如果在医学图像的采集之前已经选择了处置技术，则放射治疗工作流能够在很大程度上被简化。对处置技术的这种选择然后将影响从图像采集参数到(自动)轮廓参数和处置规划参数的所有后续步骤。同样地，其可能影响复查选项。这些复查选项例如确定多少图像或结果能够被用户查看。这继而可以取决于由用户所使用的轮廓模块、查看站或规划系统。发明人的进一步的见解在于：当除了仅解析从一个系统到其他系统的数据之外时，逻辑也将被解析。这可以为简化工作流而创造条件。目前，该逻辑被硬编码在不同的系统和模块中。解析对所述系统的逻辑能够借助于所谓的“治疗卡”来完成。承载复合数据也能够借助于治疗卡来完成。治疗卡能够以许多种方式来实施，例如，其能够是从一个网络节点传输到另一网络节点的字节数据的二进制大对象(blob)并且表现为在所述节点中的每个节点或一些节点上的文件——其也能够指代位于中心服务器上的对象并且每个节点远程地操纵所述对象(例如，使用RESTful应用编程接口或者DICOM Q/R、Store、和/或Worklist服务)。借助于本发明，长的现有的并且耗时的工作流能够被容易地自动化和简化。
根据本发明的另外的实施例，图像采集的开始与放射治疗计划的结束之间将不需要或不允许用户交互。以此方式，能够极大地减少花费在工作流上的工时量。根据本发明的另外的实施例，辐射肿瘤学专家例如能够借助于电子邮件、即时消息应用或者被链接到准备并且需要检查所述处置计划的DICOM工作列表服务类提供者的平板电脑/台式电脑应用来接收警报。
根据另外的实施例，当特定信息丢失时，用户(例如，辐射肿瘤学专家)接收警报，因为信息的这种缺失可能引起患者的增加的等待时间。例如当特定图像尚未被采集时，可以被警告用户，而安排患者在不久的将来进行处置。
根据本发明的另一实施例，所述医学产品能够被配置为允许用户例如在初始规定的时间或者在扫描器处调整和/或复查自动生成的配准、勾画或轮廓，例如作为静态配置选项或者动态的逐个案的用户可选择或自动设置的选项。该实施例是有利的，因为以这种方式，用户能够依据处置的困难度以及能用于辅助处置计划生成的自动化水平而在不同的工作流之间交替。
根据本发明的实施例，(自动)轮廓参数可以是操纵自动取轮廓的参数。额外地或备选地，这些参数可以描述要被勾画的结构的名称和/或要用于该勾画的颜色。这将导致改善的标准化，并且由此可以降低将发生误差的几率。
根据本发明的另外的实施例，所述治疗卡能够在复查和用户调整阶段将屏幕布局或编辑工具设置运送到自动步骤。同样地，所述用户接口能够被配置为接收关于患者定位、用户接口工具和/或视图布局选择或者其模板的用户输入。以这种方式，所述医学产品能够被定制为利用不同的查看站或规划软件来工作。所述医学产品(治疗卡)也能够实现对配准指令的存储，所述配准指令用于拉入并且显示来自多个源(例如，PET、MRI和CT)的数据以针对使用调整和/或复查有益的方式来表示数据。
根据本发明的另外的实施例，所述医学成像系统包括被配置用于采集一幅或多幅磁共振图像的磁共振系统，并且所述医学产品还被配置为被连接到衰减图生成模块，所述衰减图生成模块被配置为基于所述磁共振图像中的一幅或多幅磁共振图像来计算衰减图，并且所述处置规划系统被配置用于基于由所述衰减图生成模块提供的所述衰减图来计算放射治疗计划。针对所述衰减图模块的另一选项是在MRI被用于增强具有更好的软组织对比轮廓的基于CT的处置的工作流中使用的情况下(可变形地)配准CT图像与MRI图像。CT+PET(+MRI)也将需要用于配准的模块。该实施例是有利的，因为其支持完全基于MRI的工作流。这是有利的，因为这能够导致对处置目标的更好勾画，同时避免从CT图像与MRI图像的配准发生的图像配准误差。同样地，对患者的辐射能够利用从规划过程中消除CT来减少。
根据本发明的另外的实施例，数据对象，例如文件、易失性存储器对象或者(能够远程访问的)数据库实体，包括用于MRI系统采集迪克逊(Dixon)图像和T2w图像的指令，并且数据对象还包括用于所述轮廓模块基于同相的迪克逊图像和T2w图像来分割所述一个或多个轮廓的指令，并且所述数据对象还包括用于所述衰减图生成模块基于所述迪克逊图像来创建衰减图的指令。该实施例是有利的，因为通过使用所述医学图像中的一些医学图像用于取轮廓或勾画和创建衰减图两者，会有更少的时间被花费在图像采集上，这继而可以导致更少运动诱发的误差。
根据本发明的另外的实施例，数据对象，例如文件、易失性存储器对象或者(能够远程地访问的)数据库实体，包括用于MRI系统命令MRI技师将患者定位在处置位置中的指令、用于所述医学成像系统采集医学图像的指令、以及用于所述轮廓模块分割所述一个或多个轮廓的指令以及任选地用于所述衰减图生成模块基于所述一幅或多幅医学图像来创建衰减图的指令。所述数据对象还包括用于所述处置规划系统创建具有给出的或参考的优化目标的处置计划的指令。该实施例是有利的，因为通过示出定位指令并且使用所述医学图像中的一些医学图像用于取轮廓或勾画和创建衰减图两者，会有更少的时间被花费在患者操纵和图像采集上，这继而可能导致更少的运动诱发的误差。将处置计划设置与生成指令组合为数据是有利的，因为其允许针对随后的处置计划生成的成像的优化，例如，通过限制图像中的视场并且对涉及处置的那些危险器官的取轮廓，这继而减少了图像采集时间。根据本发明的另外的实施例，所述医学产品被配置为基于所述系统或模块中的一个系统或模块的输出来调整所述指令。这是有利的，因为其可以得到改善的处置计划或者更高效的工作流。这种情况的范例可以是：1.如果图像质量不足以进行手动取轮廓。2.如果通过(自动)取轮廓模块实现的确定性是足够的，则可以创建用于低分割的处置计划，而如果(自动)取轮廓模块似乎更具有挑战性，则将创建更标准的处置计划。3.基于功能图像，如，例如弥散加权的图像或PET图像，可以决定在处置计划中包括扩增的体积。根据本发明的另外的实施例，所述处置规划系统被命令计算多个计划，例如，根据用户的指令的参考计划以及例如根据上文所描述的实施例的经调整的计划。另一选项可以是计算计划的多种变型，用户能够从中进行选取。该实施例是有利的，因为给予了用户复查多个计划并且决定最佳选项的机会。这也是对实现可靠的计划生成的工作流的增强。
根据本发明的另外的实施例，所述医学产品被配置为提供用于基于由所述轮廓模块提供的分割结果和/或基于由所述衰减图生成模块生成的所述衰减图的质量来重新采集所述医学图像中的一幅或多幅医学图像的指令。例如，所述医学产品能够被配置为在漫长算法(例如，自动取轮廓算法或者根据MRI数据的伪CT生成)的开始期间解析在成像模态处的治疗卡逻辑。如果初始检查或预处理算法检测到无效的患者位置、患者移动或者能恢复但是可能引起算法失效的其他伪影，则所述逻辑能够向技师提供早期警报信号。这允许技师在成像会话期内重新扫描所述患者。该实施例是有利的，因为通过立即开始所述轮廓模块并且检查具有足够质量的取轮廓是否是可能的，能够避免患者将需要被重新扫描或者将接收次优的处置。
参考下文所描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的并且得以阐明。
附图说明
图1图解性地示出了根据本发明的实施例的医学产品，并且
图2图解性地示出了能够在本发明的实施例中使用的用户接口，并且
图3图解性地示出了根据本发明的实施例的医学产品，并且
图4图解性地示出了能够在本发明的实施例中使用的用户接口。
具体实施方式
图1图解性地示出了根据本发明的实施例的医学产品。所述医学产品包括用户接口105。在所述用户接口中，能够选择患者。另外，所述用户接口被配置为接收关于所述患者中的处置目标106的用户输入，并且接收关于处置技术107的用户输入。这种选择可以自动地确定用于以下工作流的一个或多个参数。这些参数例如可以是要勾画什么结构例如用于处置和/或危险器官、要使用什么裕量和/或应当使用什么剂量约束。备选地，这些参数中的这些一个或多个参数由所述用户在用户接口105中指定。同样地，所述医学产品可以基于患者信息(如，例如肿瘤阶段、阳性活检核心的数量和/或位置、肿瘤特异性标记、患者年龄)来自动地推断这些参数中的一些参数。所述处置技术可以包括例如关于所使用的处置设备(例如，直线加速器、质子治疗等)以及将使用医院中的特定处置设备中的哪个特定处置设备(例如，3号直线加速器)的信息，例如是将使用共形的IMRT还是VMAT处置。所述医学产品还可以被配置为接收关于患者定位、用户接口工具和/或视图布局选择或者其模板的用户输入108。用户接口工具和/或视图布局选择确定在查看站和/或处置规划系统上的查看设置的布局。
所述产品被配置为被连接到一个或多个医学成像系统110。这样的医学成像系统的范例可以是CT、MRI、超声、PET、SPECT。医学成像系统的组合也可以是有利的，因为一些医学成像系统可以被用于采集适合于被用于勾画身体轮廓或危险器官的图像(例如，CT和MRI)，而其他医学成像系统可以被用于勾画或表征患者内部的肿瘤(例如，MRI或PET)。这继而可以影响被应用于肿瘤的扩增的体积和/或剂量。所述医学产品被配置为将所述用户输入转变为针对所述医学成像系统的相关指令。所述用户可能已经指定需要采集什么图像。然而，更优选地，所述医学产品基于所选择的处置目标来自动地导出该内容，并且也可以是处置技术。例如，当选择前列腺作为处置目标时，由所述医学产品执行的文件可以包括用于磁共振成像系统采集迪克逊图像和T2w图像以取轮廓并且生成衰减图的指令。所述数据对象还可以包括采集弥散加权的图像的指令，所述弥散加权的图像稍后被用于定义前列腺内的扩增的体积。用户可能已经指定了用于处置的患者定位指令，其能够被包含到在扫描工作流的正确时间处向用户示出的文件中。
所述医学产品被配置为将来自所述医学成像系统的相关医学图像解析到轮廓模块120。所述轮廓模块被配置用于基于所述医学图像中的一幅或多幅医学图像来分割一个或多个轮廓。图像120a示出了轮廓模块120的输出的范例。在图像120a中，例如，前列腺和直肠被分割出。除了所述医学图像之外，相关的用户输入被提供给所述轮廓模块。例如，如果选择前列腺作为处置目标，所述医学产品可以根据其自动地推断需要勾画前列腺以及例如直肠和膀胱。取决于所选择的处置技术，精囊和/或淋巴结可能被包括在所述目标体积中或者可能未被包括在所述目标体积中。同样地，取决于所选择的处置技术，一些额外的医学图像可以被提供给所述轮廓模块，以便能够定义扩增的体积(例如，可以提供DWI图像或PET图像)。进一步更具体地，由所述医学产品向所述轮廓模块提供的文件可以包括针对所述轮廓模块的指令，其确定应当在什么图像上分割什么轮廓，例如，基于同相的迪克逊图像和T2w图像来分割一个或多个轮廓。所述医学产品可以提供(潜在地基于所述医学图像的检测到的质量)允许用户手动地创建或调整轮廓的指令。然而，优选地，取轮廓是自动地执行的。
在患者仍然在所述医学成像系统中时，可以运行轮廓模块120。在该情况下，所述医学产品可以被配置为从所述轮廓模块向所述医学成像系统提供反馈。该反馈可以被用于命令所述医学成像系统重新采集特定医学图像。例如，所述医学产品能够被配置为在冗长算法(例如，自动取轮廓算法或者根据MRI数据的伪CT生成)的开始期间解析在成像模态处的治疗卡逻辑。如果初始检查或预处理算法检测到无效的患者位置、患者移动、或者能恢复但是可能引起算法失效的其他伪影，则所述逻辑能够向技师提供早期警报信号。这允许技师在成像阶段内重新扫描所述患者。
如果所述医学产品被用在基于MRI的工作流中，则所述医学产品可以被配置为向衰减图生成模块130提供指令。所述衰减图生成模块被配置为基于所述磁共振图像中的一幅或多幅磁共振图像来计算衰减图。图像130a示出了由衰减图生成模块130生成的衰减图的范例。用于生成所述衰减图的方法可以依据由用户选择的处置目标来进行。
所述医学产品还被配置为向处置规划系统140提供医学图像、分割的轮廓和衰减图。所述处置规划系统被配置用于基于一个或多个轮廓来计算放射治疗计划。图像140a示出了如通过所述处置规划系统规划的规划剂量分布的范例。此外，所述医学系统被配置为将用户输入转变成针对所述处置规划系统的指令。任选地，这些指令可以额外地取决于所述医学成像系统或其他模块的输出中的一个或多个输出。例如，图像质量、分割中和/或衰减图中的不确定性可以被用作针对所述处置规划系统的输入。当创建所述处置计划时，这些不确定性可以由所述处置规划系统使用。例如，这可以通过包括额外的裕量来使用。同样地，所述医学产品可以被配置为偏离于选定的处置技术，例如，如果要基于其定义扩增的体积的特定医学图像的图像质量是不足的，则所述医学产品可以被配置为覆写该指令，并且将所述处置技术改变为不包括扩增的体积的处置。同样地，如果基于特定图像，似乎肿瘤比预期的更提前，则可以改变所述处置技术，例如，可以改变剂量约束，或者可以改变目标体积，例如，可以将精囊包括到所述目标体积中。任选地，在这种情况下，所述处置规划系统可以被命令多个计划，基于用户输入的一个处置计划以及一个经调整的计划。任选地，如果完成了所述处置计划，则将警告用户(例如，医师)，使得他能够检查所述处置计划和轮廓。同样地，任选地，所述系统可以向用户提供已经在哪里偏离于用户输入或者偏离于用户的优选情况的信息。所述医学产品可以被配置为使得用户交互例如被允许用于取轮廓。然而，优选地，所述医学产品被配置为使得用户交互在所述医学图像的采集的开始之后不再被允许。
图2图解性地示出了能够在本发明的实施例中使用的用户接口。在用户接口105中，患者人口统计学内容能够被输入或者能够从肿瘤学信息或PACS系统获取。例如，能够输入患者姓名201、患者ID 202、患者的体重203和/或患者的性别204。同样地，所述用户接口可以允许输入所述患者是否具有植入物。植入物的存在可能影响成像技术或序列。例如，可以使用对金属伪影较不敏感的成像技术或序列。额外地或备选地，植入物的存在可能影响处置规划算法，因为辐射射束优选应当不指向植入物。
在所述用户接口中，用户可以选择处置技术206。备选地，所述处置技术可以根据患者人口统计学内容导出。所述处置技术例如可以是“VMAT前列腺”。更详细地，处置技术可以包括放射治疗技术207(例如，“VMAT”)、总剂量208(例如，72Gy)、分数的数量209(例如，28)和处置机器210。可以在额外的文本框216中进一步描述所述处置技术。用户可以指定所述处置计划的复查将被分配给谁211。复查者也可以例如基于不同辐射肿瘤学专家的工作负荷来自动地选择。可以给出扫描的日期212，并且也可以给出成像模态213(例如，MRI)。同样地，可以选择检查卡214。备选地，所述医学产品可以基于患者人口统计学内容和/或处置技术来自动地选择所述检查卡。所述用户接口还可以包括选择是否应当生成自动轮廓的选项。备选地，可以仅提供轮廓命名和颜色。也可以提供患者定位指令217。此外，用户可以提供关于哪一轮廓模块要被使用以及取轮廓将被分配给哪一人的输入。备选地，所述医学产品可以自动地选择任一者或者这两者。当已经提供了所有必要信息时，可以将患者被添加到队列221。
图3图解性地示出了根据本发明的实施例的医学产品。肿瘤学信息系统303可以向医学产品302提供信息(例如，患者人口统计学内容、肿瘤阶段等)。基于用户输入和/或来自肿瘤学信息系统的信息，所述医学产品可以向医学成像系统110发送成像指令。基于由所述医学成像系统基于来自所述医学产品的指令和用户输入而采集的医学图像，所述医学产品向轮廓模块120发送取轮廓指令。在取轮廓之后，所述轮廓模块将向所述医学产品发送轮廓，所述医学产品将向处置规划系统140发送这些内容和医学图像以及处置规划指令。基于这些输入，所述处置规划系统将创建处置计划。
图4图解性地示出了能够在本发明的实施例中所使用的用户接口。该用户接口能够被用于监测过程。其可以示出患者ID 401、患者姓名402、负责整个过程或特定任务403的人、所使用的处置技术404和状态(例如，“准备好复查”、“待决的取轮廓”、“待决的成像”)。当状态是准备好复查时，辐射肿瘤学专家可以打开患者文件，并且复查所述处置计划。
尽管已经在附图和前文的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。
Claims (12)
1.一种被配置为用于基于图像的放射治疗规划的医学产品，其包括用户接口，所述用户接口被配置为接收关于患者中的处置目标的用户输入并且接收关于处置技术的用户输入，其中，所述医学产品还被配置为被连接到：
-医学成像系统，其被配置用于采集所述患者的医学图像；
-轮廓模块，其被配置用于基于所述医学图像中的一幅或多幅医学图像来分割一个或多个轮廓；
-处置规划系统，其被配置用于基于所述一个或多个轮廓来计算放射治疗计划；并且
其中，所述医学产品被配置为基于所述用户输入来执行对于所述医学成像系统、所述轮廓模块和所述处置规划系统可读的数据对象，并且其中，所述数据对象包括针对所述医学成像系统、所述轮廓模块和所述处置规划系统的计算机可读指令，其中，所述医学产品被配置为将所述用户输入转变为所述指令，其中，所述指令包括图像采集参数、轮廓参数和处置规划参数，并且其中，所述系统和模块被配置为贡献于基于所述用户输入来创建所述放射治疗计划。
2.根据权利要求1所述的医学产品，其中，所述轮廓参数包括自动轮廓参数。
3.根据权利要求1所述的医学产品，其被配置为允许用户复查和/或调整由所述轮廓模块生成的所述一个或多个轮廓，并且还被配置为在不需要另外的用户交互的情况下创建放射治疗计划。
4.根据权利要求1所述的医学产品，其被配置为在不需要另外的用户交互的情况下基于所述用户输入来创建放射治疗计划。
5.根据权利要求1所述的医学产品，其中，所述医学成像系统是被配置用于采集一幅或多幅磁共振图像的磁共振系统，并且其中，所述医学产品还被配置为被连接到衰减图生成模块，所述衰减图生成模块被配置为基于所述磁共振图像中的一幅或多幅磁共振图像来计算衰减图，并且其中，所述处置规划系统被配置用于基于由所述衰减图生成模块提供的所述衰减图来计算放射治疗计划。
6.根据权利要求5所述的医学产品，其中，所述数据对象包括用于所述磁共振系统采集迪克逊图像和T2w图像的指令，并且其中，所述数据对象还包括用于所述轮廓模块基于同相的迪克逊图像和T2w图像来分割所述一个或多个轮廓的指令、以及用于所述衰减图生成模块基于所述迪克逊图像来创建衰减图的指令。
7.根据权利要求1所述的医学产品，其被配置为基于所述系统或模块中的一个系统或模块的输出来调整所述指令。
8.根据权利要求6所述的医学产品，其中，所述医学产品被配置为提供基于由所述轮廓模块提供的分割结果和/或基于由所述衰减图生成模块生成的所述衰减图的质量来重新采集所述医学图像中的一幅或多幅医学图像的指令。
9.根据权利要求7所述的医学产品，其被配置为基于所述患者的所述医学图像中的一幅或多幅医学图像来否决用户所选择的处置技术。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的医学产品，其中，所述数据对象还包括用于在对所述一个或多个轮廓的分割之前以刚性或非刚性的方式配准所述医学图像的指令。
11.根据权利要求1-9中的任一项所述的医学产品，其中，所述医学成像系统是CT系统和/或PET系统。
12.根据权利要求1-9中的任一项所述的医学产品，其中，所述用户接口被配置为接收关于患者定位、用户接口工具和/或视图布局选择或者其模板的用户输入，其中，所述用户接口工具和/或视图布局选择确定观察站和/或所述处置规划系统上的观察设置的布局。
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