CN110831664B - 放射疗法期间考虑形状变化的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容的实施方式可以涉及一种用于生成表示患者中靶区域的形状变化的运动靶体积的系统。该系统可以包括至少一个计算机系统，该计算机系统被配置成接收包括靶区域的多个电子医学图像，并且多个图像中的每个图像可以是在不同的时间点拍摄的。该计算机系统可以被配置成在多个图像的每个图像中限定包含靶区域的三维体积，并且由于至少两个图像中的靶区域的形状的差异，三维体积在多个图像中的至少两个图像中可以不同。计算机系统还可以被配置成共同配准三维体积并生成运动靶体积，其中，运动靶体积涵盖三维体积中的每个三维体积。

Description

放射疗法期间考虑形状变化的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月11日提交的美国临时申请第62/504,926号和于2017年12月12日提交的美国非临时申请第15/839,381号的权益，每个上述申请的整体公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容的各方面总体上涉及放射疗法，并且具体地，涉及用于确定和考虑放射疗法期间靶体积例如肿瘤的形状变化的方法和系统。
背景技术
辐射疗法(也称为放射疗法)可以用于对癌症或其他病症的治疗。放射疗法涉及对患者的靶区域递送规定的剂量的辐射，例如，递送至肿瘤或其他癌组织。可以在实施放射疗法之前对靶区域成像，并且可以基于例如靶的形状、大小、位置和/或取向以及周围结构等来制定放射疗法治疗计划(“治疗计划”)。然后可以根据治疗计划使用放射疗法递送装置对患者的靶区域递送辐射。
常规地，对于每个患者，可以基于临床和剂量学目标和约束条件(例如，针对肿瘤和周围器官的最大、最小和平均辐射剂量)创建治疗计划。治疗计划过程可以包括使用患者的三维(3D)图像来识别靶区域(例如，肿瘤)并且识别肿瘤附近的关键器官。
然而，在获取靶的初始图像之后，靶区域的形状可能改变。例如，患者可能由于常规的生物过程——包括例如呼吸、吞咽、眨眼、颤搐、蠕动、消化、膀胱充盈、心脏跳动或其他移动——而主动地或不自觉地移动。这些移动可以压缩和/或以其他方式使靶区域变形或重新成形。尽管存在用于跟踪靶区域的移动的系统，但是这种跟踪通常仅考虑身体中靶区域的位置的变化。当前系统假定在跟踪移动期间靶区域的形状恒定，即，假定靶区域是刚性的。但是，肿瘤或其他癌化生长由软组织形成，并可能由正常的身体过程而变形。当前可用的系统可能无法跟踪在治疗计划与放射疗法之间或放射疗法期间可能发生的靶区域的实际形状的变化。
未考虑的靶区域的形状变化可能会降低放射疗法的功效。例如，如果靶区域的形状与基于先前成像的假定形状不同，则可能对预期靶区域递送不正确的辐射剂量，或者可能会完全错过靶区域的部分。另外，替代预期靶区域或者除了预期靶区域以外，周围的健康结构可能会接收辐射。将错误的区域暴露于辐射可能最终会伤害或杀死周围的健康细胞。因此，需要能够考虑放射疗法期间靶区域的形状变化的系统和方法。需要生成在放射疗法期间使用的考虑在跟踪辐射的递送时靶区域的形状变化的运动靶体积的系统和方法。
发明内容
本公开内容的实施方式可以涉及一种用于生成表示患者中靶区域的形状变化的运动靶体积的系统。该系统可以包括至少一个计算机系统，该计算机系统被配置成接收尤其是包括靶区域的多个电子医学图像，并且多个图像中的每个图像可以是在不同的时间点拍摄的。该计算机系统可以被配置成在多个图像的每个图像中限定包含靶区域的三维体积，并且由于至少两个图像中的靶区域的形状的差异，三维体积在多个图像中的至少两个图像中可以不同。计算机系统还可以被配置成共同配准三维体积并生成运动靶体积，其中，运动靶体积涵盖三维体积中的每个三维体积。
该系统的各种实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个：共同配准可以在限定之前发生，或者三维体积可以是大体肿瘤体积；至少一个计算机系统还可以被配置成限定三维体积中的每个三维体积周围的第一余量，其中第一余量限定临床靶体积，并且至少一个计算机系统还可以被配置成限定第一余量中的每个第一余量周围的第二余量，其中第二余量限定计划靶体积；至少一个计算机系统可以被配置成限定共同配准的三维体积周围的第一余量，其中第一余量限定临床靶体积，并且可以被配置成限定第一余量周围的第二余量，其中第二余量限定计划治疗体积；并且多个图像可以包括磁共振图像或计算机断层摄影图像中的至少之一。
本公开内容的实施方式还可以涉及一种用于生成表示患者体内的靶区域的形状变化的运动靶体积的计算机实现的方法。该方法可以包括：接收包括患者体内的靶区域的多个医学图像，其中多个图像中的每个图像是在不同的时间点拍摄的，以及在多个图像中的至少一个图像中对包含靶区域的三维靶体积进行轮廓绘制。该方法还可以包括在三维靶体积周围的区域中共同配准多个图像，并且生成运动靶体积，其中运动靶体积涵盖在多个图像的每个图像中的靶区域的形状。
该系统的各种实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个：轮廓绘制可以包括在多个图像的每个图像中对包含靶区域的三维靶体积进行轮廓绘制；可以对多个图像中的一个图像执行轮廓绘制，并且该方法还可以包括将靶体积从多个图像中的一个图像传播到多个图像中的另一图像中的靶区域；该方法还可以包括创建最大强度投影或最小强度投影；可以在最小强度投影或最大强度投影周围添加余量以创建临床靶体积，可以在临床靶体积周围添加余量以创建计划靶体积，或者轮廓绘制可以包括在三维体积周围添加余量，其中三维体积包括肿瘤；并且该方法还可以包括创建感兴趣区域以引导共同配准。
本公开内容的实施方式还可以涉及一种用于生成表示患者体内的靶区域的形状的变化的运动靶体积的计算机实现的方法。该方法可以包括接收包括患者体内的靶区域的多个医学图像，其中多个图像中的每个图像是在不同的时间点拍摄的。该方法还可以包括：在多个图像中的至少一个图像中限定用于共同配准的感兴趣区域；在感兴趣区域中共同配准多个图像；以及创建最大强度投影或最小强度投影用于生成运动靶体积。
该系统的各种实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个：可以在多个图像的每一个图像中限定用于共同配准的感兴趣区域，或者感兴趣区域可以是大体肿瘤体积；该方法还可以包括在最大强度投影或最小强度投影周围添加第一余量，并且该第一余量可以限定临床靶体积；并且该方法还可以包括在临床靶体积周围添加第二余量，其中第二余量限定计划靶体积。
实施方式的附加目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且根据描述将部分地是明显的，或者可以通过实施方式的实践来获知。应当理解，前面的总体描述和下面的详细描述两者均只是示例性和说明性的，而不是对权利要求进行限制。
如本文所使用的，术语“包括”、“包含”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括元素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，还可以包括未明确列出的或这样的过程、方法、物品或装置固有的其他元素。
附图说明
合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了所公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释所公开的实施方式的原理。在附图中：
图1示出了放射疗法系统的示例。
图2示出了可以包括被配置成提供治疗射束的辐射疗法输出装置的辐射疗法系统的示例。
图3A示意性地示出了在各个时间点的示例性靶区域。
图3B示意性地示出了考虑到图3A的靶区域配置的本公开内容的示例性方法中的步骤。
图3C示意性地示出了考虑到图3A的靶区域配置的本公开内容的示例性方法中的步骤。
图4A示意性地示出了考虑到图3A的靶区域配置的本公开内容的示例性方法中的步骤。
图4B示意性地示出了考虑到图3A的靶区域配置的本公开内容的示例性方法中的步骤。
图5示意性地示出了考虑到图3A的靶区域配置的本公开内容的示例性方法中的步骤。
图6是示出根据本公开内容的实施方式的示例性方法的流程图。
图7是示出根据本公开内容的实施方式的示例性方法的流程图。
图8是示出根据本公开内容的实施方式的示例性方法的流程图。
图9是示出根据本公开内容的实施方式的示例性方法的流程图。
图10示出了装置或机器的实施方式的框图，在所述装置或机器上可以实现如本文所讨论的方法中的一种或更多种，例如用以创建运动靶体积以用于放射疗法治疗计划和/或用于运动管理的肿瘤跟踪。
具体实施方式
现在将详细参照下面所描述的并且在附图中示出的本公开内容的示例性实施方式。在可能情况下，在附图通篇中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。术语“示例性”是在“示例”而非“理想”意义上使用的。术语“大约”用于表示其修饰的数量的10％的范围内。
本公开内容的实施方式涉及用于创建考虑并涵盖了放射疗法期间靶区域(例如，肿瘤)的形状变化的图形表示的放射疗法系统和方法。例如，本文描述的系统和方法可以用于创建运动靶体积，以与放射疗法治疗计划一起使用和/或与肿瘤跟踪一起使用用于运动管理。本文描述了生成考虑形状变化的运动靶体积的许多方式。例如，可以获取或者可以先前已经获取示出了各种形状变化的多个医学图像。可以处理多个图像或图像的子集，以便生成考虑肿瘤形状的变化的运动靶体积。
特别地，在治疗计划期间，可以拍摄多个医学图像，例如计算机断层摄影(CT)图像、磁共振图像(MRI-例如3D或4D MRI图像)、超声图像、荧光透视、X射线图像、正电子发射断层摄影(PET)和/或其他合适的医学成像。可以通过放射疗法系统使用分割技术或本领域已知的其他配置来确定靶区域例如患者的解剖结构中的肿瘤的位置。因为可以在不同的时间点拍摄图像，所以靶区域的形状可以在不同的图像中变化。例如，靶区域的形状变化可以响应于呼吸或消化而变化。在治疗计划期间、在治疗计划与放射疗法之间和/或在放射疗法期间，靶区域的形状可以被压缩、扩展、变形或以其他方式扭曲。本公开内容的实施方式可以允许在放射疗法期间和/或在生成运动靶体积时考虑这些形状变化。
如本文所使用的，术语“大体肿瘤体积”(GTV)是指肿瘤的可见范围。术语“临床靶体积”(CTV)是指大体肿瘤体积加上考虑可能存在但在医学成像中不可见的亚临床疾病的余量。CTV围绕GTV并且表示未检测到的肿瘤扩散程度，还应加以处理以便适当地治疗肿瘤。术语“计划靶体积”(PTV)是指CTV加上考虑在计划阶段和/或对患者递送治疗(例如放射疗法)期间引入的不确定性的余量。PTV围绕CTV并且被设计成促进对CTV实际递送治疗。术语“靶体积”广泛地涵盖这些术语中的每一个，并且“运动靶体积”是指用于在对患者递送放射疗法期间跟踪肿瘤的运动的靶体积。“感兴趣区域”通常是指身体的区域，其可以包括GTV、CTV和/或PTV中的一个或更多个，或者甚至包括靶体积之外的身体的其他部分。
图1示出了用于向患者提供辐射疗法的另一示例性放射疗法系统10，可以利用其使用和/或执行本公开内容的实施方式。放射疗法系统10包括图像处理装置12。图像处理装置12可以连接至网络20。网络20可以连接至因特网22。网络20可以将图像处理装置12与数据库24、医院数据库26、肿瘤信息系统(OIS)28、辐射疗法装置30、图像获取装置32、显示装置34和/或用户接口36中的一个或更多个连接。图像处理装置12可以被配置成生成要由辐射疗法装置30使用的一个或更多个辐射疗法治疗计划42。
图像处理装置12可以包括存储器16、图像处理器14和/或通信接口18。存储器16可以存储计算机可执行指令，例如操作系统43、一个或更多个辐射疗法治疗计划42(例如，原始治疗计划和/或调整的治疗计划)、软件程序44(例如，人工智能、深度学习、神经网络和/或放射疗法治疗计划软件)和/或要由图像处理器14执行的任何其他计算机可执行指令。在一些实施方式中，软件程序44可以通过产生合成图像例如伪CT图像来将一种格式(例如，MRI)的医学图像转换为另一格式(例如，CT)。例如，软件程序44可以包括图像处理程序，图像处理程序用以训练用于将一种模态的医学图像46(例如，MR图像)转换为不同模态的合成图像(例如，伪CT图像)的预测模型；可替选地，经训练的预测模型可以将CT图像转换为MRI图像。存储器16可以存储如下数据，包括医学图像46、患者数据45以及创建和/或实现辐射疗法治疗计划42所需的其他数据。
除了存储软件程序44的存储器16或代替存储软件程序44的存储器16，可以设想软件程序44可以被存储在可移动计算机介质上，可移动计算机介质例如硬盘驱动器、计算机盘、CD-ROM、DVD、HD、蓝光DVD、USB闪存驱动器、SD卡、记忆棒或任何其他合适的介质。软件程序44当被下载到图像处理器14时可以由图像处理器14执行。
图像处理器14可以通信地耦接至存储器16，并且图像处理器14可以被配置成执行存储在其上的计算机可执行指令。图像处理器14可以向存储器16发送医学图像46或从存储器16接收医学图像46。例如，图像处理器14可以经由通信接口18和网络20从图像获取装置32或另一图像获取装置接收医学图像46以将其存储在存储器16中。图像处理器14还可以将存储器16中存储的医学图像46经由通信接口18发送至网络20以将其存储在数据库24和/或医院数据库26中。
此外，图像处理器14可以利用软件程序44(例如，治疗计划软件)以及医学图像46和/或患者数据45来创建和/或修改辐射疗法治疗计划42。医学图像46可以包括如下信息，诸如与患者解剖区域、器官或感兴趣的分割数据的体积相关联的成像数据。患者数据45可以包括如下信息，例如：(1)功能性器官建模数据(例如，串行器官与并行器官、适当的剂量响应模型等)；(2)辐射剂量数据(例如，剂量-体积直方图(DVH)信息)；和/或(3)关于患者和治疗过程的其他临床信息(例如，其他手术、化学治疗、先前的放射疗法等)。
此外，图像处理器14可以利用软件程序来生成中间数据，例如，比如由神经网络模型使用的更新的参数，或者生成中间2D或3D图像，然后该中间2D或3D图像可以随后被存储在存储器16中。图像处理器14然后可以将可执行的辐射疗法治疗计划42经由通信接口18发送至网络20至辐射疗法装置30，辐射疗法装置30可以执行辐射疗法治疗计划42以利用辐射对患者进行治疗。另外，图像处理器14可以执行软件程序44以实现如下功能，例如图像转换、图像分割、深度学习、神经网络和/或人工智能。例如，图像处理器14可以执行训练医学图像和/或对医学图像轮廓绘制的软件程序44。这样的软件程序44在被执行时可以训练边界检测器和/或利用形状字典。
图像处理器14可以是这样处理装置，包括例如一个或更多个通用处理装置例如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和/或加速处理单元(APU)。更具体地，在一些实施方式中，图像处理器14可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器或实现指令集的组合的处理器。图像处理器14还可以由一个或更多个专用处理装置来实现，专用处理装置例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、片上系统(SoC)或其他合适的处理器。如本领域技术人员将理解的，在一些实施方式中，图像处理器14可以是专用处理器，而不是通用处理器。图像处理器14可以包括一个或更多个已知的处理装置，例如来自由IntelTM制造的PentiumTM、CoreTM、XeonTM或ItaniumTM系列、由AMDTM制造的TurionTM、AthlonTM、SempronTM、OpteronTM、FXTM、PhenomTM系列的微处理器或者由Sun微系统公司制造的各种处理器中的任何处理器。图像处理器14还可以包括图形处理单元，例如来自由NvidiaTM制造的
Figure GDA0002335772170000091
系列、由IntelTM制造的GMA、IrisTM系列或者由AMDTM制造的RadeonTM系列的GPU。图像处理器14还可以包括加速处理单元，例如由AMDTM制造的Desktop A-4(6，8)系列或者由IntelTM制造的Xeon PhiTM系列。所公开的实施方式不限于以其他方式被配置成满足识别、分析、保存、生成和/或提供大量数据或者操纵这样的数据以执行本文中所公开的方法的计算需求的任何类型的处理器。
另外，术语“处理器”可以包括多于一个处理器，例如多核设计或每个处理器具有多核设计的多个处理器。图像处理器14可以被配置成执行计算机程序指令的序列，例如存储在存储器16中的那些指令的序列，以执行根据本公开内容的示例性实施方式的各种操作、处理和方法。
存储器16可以存储医学图像46。在一些实施方式中，医学图像46可以包括例如一个或更多个MR图像(例如2D MRI、3D MRI、2D流MRI、4D MRI、4D体积MRI、4D电影MRI等)、功能性MRI图像(例如fMRI、DCE-MRI、扩散MRI)、CT图像(例如2D CT、CBCT、3D CT、4D CT)、超声图像(例如2D超声、3D超声、4D超声)、PET图像、X射线图像、荧光透视图像、放射疗法射野图像、SPECT图像和/或计算机生成的合成图像(例如伪CT图像)。此外，医学图像46可以包括医学图像数据，例如，训练图像、地面实况图像(ground truth image)和/或轮廓图像。存储在存储器16中的图像可以包括注册和/或未注册的图像，并且图像可以已经被预处理或者可以是原始的未处理的图像。在一些实施方式中，可以从图像获取装置32接收医学图像46。因此，图像获取装置32可以包括MR成像装置、CT成像装置、PET成像装置、超声成像装置、荧光透视装置、SPECT成像装置、集成的线性加速器和MR成像装置或者用于获得患者的医学图像的其他医学成像装置。可以以图像处理装置12可以用于执行符合所公开的实施方式的操作的任何数据类型或任何格式类型来接收和存储医学图像46。
存储器16可以是非暂态计算机可读介质，例如只读存储器(ROM)、相变随机存取存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪速存储器、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)例如同步DRAM(SDRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、静态存储器(例如，闪速存储器、闪存盘、静态随机存取存储器)或者任何其他合适类型的随机存取存储器，例如高速缓冲存储器、寄存器、致密盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)或其他光存储装置、盒式磁带、其他磁性存储装置或者可以用于存储包括能够被图像处理器14或任何其他类型的计算机装置访问的(例如以任何格式存储的)图像、数据或计算机可执行指令的信息的任何其他非暂态介质。计算机程序指令可以被图像处理器14访问、从ROM或任何其他合适的存储器位置读取并被加载到RAM中以供图像处理器14执行。例如，存储器16可以存储一个或更多个软件应用。存储在存储器16中的软件应用可以包括例如用于公共计算机系统以及用于软件控制的装置的操作系统43。此外，存储器16可以存储整个软件应用或者仅可以由图像处理器14执行的软件应用的一部分。例如，存储器16可以存储一个或更多个辐射疗法治疗计划42。
图像处理装置12可以经由通信接口18与网络20通信，通信接口18可以通信地耦接至图像处理器14和存储器16。通信接口18可以提供图像处理装置12与放射疗法系统10部件之间的通信连接(例如，允许与外部装置交换数据)。例如，在一些实施方式中，通信接口18可以具有适当的接口电路系统以连接至用户接口36，用户接口36可以是例如用户可以通过其将信息输入至放射疗法系统10中的硬件键盘、小键盘和/或触摸屏。
通信接口18可以包括例如网络适配器、电缆连接器、串行连接器、USB连接器、并行连接器、高速数据传输适配器(例如光纤、USB 3.0、雷电接口(thunderbolt))中的一个或更多个、无线网络适配器(例如WiFi适配器)、电信适配器(例如3G、4G/LTE)或其他合适的接口。通信接口18可以包括一个或更多个数字和/或模拟通信装置，其可以允许图像处理装置12经由网络20与其他机器和装置例如远程定位的部件进行通信。
网络20可以提供例如局域网(LAN)、无线网络、云计算环境(例如，软件即服务、平台即服务、基础设施即服务等)、客户端服务器或者广域网(WAN)的功能。例如，网络20可以是LAN或WAN，其可以包括其他系统S1(38)、S2(40)和S3(41)。系统S1、S2和S3可以与图像处理装置12相同，或者可以是不同的系统。在一些实施方式中，网络20中的一个或更多个系统可以形成可以协作地执行本文描述的实施方式的分布式计算/模拟环境。在一些实施方式中，一个或更多个系统S1、S2和S3可以包括获得CT图像(例如，医学图像46)的CT扫描仪。此外，网络20可以连接至因特网22以与远程驻留在因特网上的服务器和客户端进行通信。
因此，网络20可以允许图像处理装置12与多个不同的其他系统和装置例如OIS28、辐射疗法装置30和/或图像获取装置32之间的数据传输。此外，由OIS 28和/或图像获取装置32生成的数据可以被存储在存储器16、数据库24和/或医院数据库26中。根据需要，数据可以通过通信接口18经由网络20来发射/接收以便由图像处理器14访问。
图像处理装置12可以通过网络20与数据库24进行通信以发送/接收数据库24上存储的多种不同类型的数据。例如，数据库24可以包括包含与辐射疗法装置30、图像获取装置32和/或与放射疗法有关的其他机器/装置相关联的信息的机器数据。机器数据信息可以包括放射束尺寸、弧的布置、射束开启和关闭的持续时间、控制点、分割、MLC配置、台架速度、MRI脉冲序列和/或其他合适的信息。数据库24可以是存储装置。本领域技术人员应当理解，数据库24可以包括以中心或分布式方式定位的多个装置。
在一些实施方式中，数据库24可以包括处理器可读存储介质(未示出)。尽管在一些实施方式中处理器可读存储介质可以是单个介质，但是术语“处理器可读存储介质”应被视为包括存储一组或更多组计算机可执行指令或数据的单个介质或多个介质(例如，中心或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“处理器可读存储介质”将还被视为包括能够存储/或编码供处理器执行的指令集并且使处理器执行本公开内容的任何一种或更多种方法的任何介质。术语“处理器可读存储介质”将相应地被视为包括但不限于固态存储器、光学介质和磁介质。例如，处理器可读存储介质可以是一个或更多个易失性、非暂态或者非易失性有形计算机可读介质。
图像处理器14可以与数据库24进行通信以将图像读取到存储器16中和/或将图像从存储器16存储到数据库24。例如，数据库24可以被配置成存储数据库24从图像获取装置32或其他图像获取装置接收的多个图像(例如，3D MRI、4D MRI、2D MRI切片图像、CT图像、2D荧光透视图像、X射线图像、来自MR扫描或CT扫描的原始数据、医学数字成像与通信(DIMCOM)数据等)。数据库24可以存储当执行软件程序44时和/或当创建辐射疗法治疗计划42时要由图像处理器14使用的数据。图像处理装置12可以从数据库24、辐射疗法装置30(例如，MRI-linac)和/或图像获取装置32接收医学图像46(例如，2D MRI切片图像、CT图像、2D荧光图像、X射线图像、3D MR图像、4D MR图像等)以生成治疗计划42。
在示例性实施方式中，放射疗法系统100可以包括图像获取装置32，该图像获取装置32被配置成获取患者的医学图像(例如，MR图像，诸如3D MRI、2D流MRI或4D体积MRI、CT图像、CBCT、PET图像、功能性MR图像(例如fMRI、DCE-MRI和扩散MRI)、X射线图像、荧光透视图像、超声图像、放射疗法射野图像、SPECT图像等)。图像获取装置32例如可以是MRI成像装置、CT成像装置、PET成像装置、超声装置、荧光透视装置、SPECT成像装置或者用于获得患者的一个或更多个医学图像的任何其他合适的医学成像装置。由图像获取装置32获取的图像可以作为成像数据和/或测试数据被存储在数据库24内。作为示例，由图像获取装置32获取的图像也可以作为医学图像数据46由图像处理装置12存储在存储器16中。
在一些实施方式中，例如，图像获取装置32可以与辐射疗法装置30集成为单个装置(例如，与线性加速器组合的MRI装置，也被称为“MRI-linac)。这样的MRI-linac例如可以用于确定患者中的靶器官或靶肿瘤的位置，以便根据辐射疗法治疗计划42将辐射疗法准确地引导至预定靶。
图像获取装置32可以被配置成在感兴趣区域(例如，靶器官、靶肿瘤或两者)处获取患者的解剖结构的一个或更多个图像。每个图像通常是2D图像或切片可以包括一个或更多个参数(例如，2D切片厚度、取向、位置等)。在一些实施方式中，图像获取装置32可以获取任何取向的2D切片。例如，2D切片的取向可以包括矢状取向(sagittal orientation)、冠状取向(coronal orientation)或轴向取向。处理器14可以对例如2D切片的厚度和/或取向的一个或更多个参数进行调整以包括靶器官和/或靶肿瘤。在示例实施方式中，可以根据诸如3D MRI体积的信息来确定2D切片。例如，在使用辐射疗法装置30的情况下，在患者正在经受辐射疗法治疗的同时可以由图像获取装置32“实时”获取这样的2D切片。“实时”可以意味着在毫秒(例如500毫秒或300毫秒)或更短的时间内获取数据。
图像处理装置12可以生成并存储针对一个或更多个患者的辐射疗法治疗计划42。辐射疗法治疗计划42可以提供关于要施加给每个患者的特定辐射剂量的信息。辐射疗法治疗计划42还可以包括其他放射疗法信息，例如射束角度、剂量直方图体积信息、治疗期间要使用的放射束的数量、每射束的剂量或其他合适的信息或其组合。
图像处理器14可以通过使用软件程序44例如治疗计划软件诸如由瑞典斯德哥尔摩的Elekta AB公司制造的
Figure GDA0002335772170000131
来生成辐射疗法治疗计划42。为了生成辐射疗法治疗计划42，图像处理器14可以与图像获取装置32(例如，CT装置、MRI装置、PET装置、X射线装置、超声装置等)进行通信以访问患者的图像并描画靶例如肿瘤。在一些实施方式中，可能需要描画一个或更多个危及器官(OAR)，例如围绕肿瘤或紧邻肿瘤的健康组织。因此，在OAR靠近靶肿瘤的情况下可以对OAR执行分割。此外，如果靶肿瘤靠近OAR(例如，紧邻膀胱和直肠的前列腺)，则通过将OAR与肿瘤分割，治疗计划装置110不仅可以研究靶中的剂量分布，还可以研究OAR中的剂量分布。
为了从OAR描画靶器官或靶肿瘤，可以由图像获取装置32获得正在经受放射疗法的患者的医学图像，例如MR图像、CT图像、PET图像、fMR图像、X射线图像、超声图像、放射疗法射野图像、SPECT图像或其他医学图像，以揭示身体部位的内部结构。基于来自医学图像的信息，可以获得有关解剖部分的3D结构。此外，在治疗计划过程期间，可以考虑多个参数以实现对靶肿瘤的有效治疗(例如，使靶肿瘤接收到足够的辐射剂量以实现有效治疗)与对OAR的低照射(例如，OAR接收到尽可能低的辐射剂量)之间的平衡。可以考虑的其他参数包括靶器官和靶肿瘤的位置、OAR的位置和/或靶相对于OAR的移动。例如，可以通过在MRI或CT图像的每个2D层或切片内对靶进行轮廓绘制或对OAR进行轮廓绘制并且将每个2D层或切片的轮廓进行组合来获得3D结构。可以手动地(例如，由医师、剂量师或医护人员)或自动地(例如，使用程序例如由瑞典斯德哥尔摩的Elekta AB公司制造的基于Atlas的自动分割软件ABASTM)生成轮廓。在某些实施方式中，可以由治疗计划软件自动地生成靶肿瘤或OAR的3D结构。
在已经定位并描画了靶肿瘤和OAR之后，剂量师、医师或医护人员可以确定要对靶肿瘤施加的辐射剂量，以及邻近该肿瘤的OAR(例如，左右腮腺、视神经、眼睛、晶状体、内耳、脊髓、脑干或其他解剖结构)可以接收的任何最大量的剂量。在针对相关解剖结构(例如，靶肿瘤、OAR)确定了辐射剂量之后，可以执行被称为逆向计划的过程以确定将实现期望的辐射剂量分布的一个或更多个治疗计划参数。治疗计划参数的示例包括体积描画参数(例如，其限定靶体积、轮廓敏感结构等)、靶肿瘤和OAR周围的余量、射束角度选择、准直器设置和/或射束开启时间。在逆向计划过程期间，医师可以限定设置OAR可以接收多少辐射的边界的剂量约束参数(例如，对靶肿瘤限定全部剂量并且对任何OAR限定零剂量；对靶肿瘤限定95％的剂量；限定脊髓、脑干和晶状体分别接收<45Gy、<55Gy和<54Gy)。逆向计划的结果可以构成可以存储在存储器16或数据库24中的辐射疗法治疗计划42。这些治疗参数中的一些参数可以被相互关联。例如，为了改变治疗计划而调整一个参数(例如，不同目标的权重，例如增加对靶肿瘤的剂量)可能影响至少一个其他参数，这进而可能引起开发不同治疗计划。因此，图像处理装置12可以生成具有这些参数的定制的辐射疗法治疗计划42，以便辐射疗法装置30向患者提供放射疗法治疗。
另外，放射疗法系统10可以包括显示装置34和用户接口36。显示装置34可以包括被配置成向用户显示医学图像、接口信息、治疗计划参数(例如，轮廓、剂量、射束角度等)、治疗计划、靶、定位靶和/或跟踪靶或者任何合适的信息的一个或更多个显示屏。用户接口36可以是键盘、小键盘、触摸屏或者用户可以向放射疗法系统10输入信息的任何类型的装置。可替选地，显示装置34和用户接口36可以集成到装置中，装置诸如智能电话、计算机或平板计算机，例如，Apple
Figure GDA0002335772170000151
Lenovo
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Samsung
Figure GDA0002335772170000153
等。
此外，放射疗法系统10的任何部件和所有部件可以被实现为虚拟机(例如，VMWare、Hyper-V等)。例如，虚拟机可以是用作硬件的软件。因此，虚拟机可以包括至少一起用作硬件的一个或更多个虚拟处理器、一个或更多个虚拟存储器和/或一个或更多个虚拟通信接口。例如，图像处理装置12、OIS 28和/或图像获取装置32可以被实现为虚拟机。假设处理能力、存储器和计算能力可用，则整个放射疗法系统10可以被实现为虚拟机。
图2示出了示例性辐射疗法装置202，其可以包括辐射源例如X射线源或线性加速器、床(couch)216、成像检测器214和辐射疗法输出装置204。辐射疗法装置202可以被配置成发射放射束208以向患者提供治疗。辐射疗法输出装置204可以包括一个或更多个衰减器或准直器，例如多叶准直器(MLC)。
返回参照图2，可以将患者定位在由治疗床216支承的区域212中，以接收根据放射疗法治疗计划的放射疗法剂量。放射疗法输出装置204可以被安装或附接至台架206或其他机械支承件。当床216被插入到治疗区域中时，一个或更多个底盘电机(chassis notor)(未示出)可以使台架206和辐射疗法输出装置204围绕床216旋转。在实施方式中，当床216被插入到治疗区域中时，台架206可以绕床216连续旋转。在另外的实施方式中，当床216被插入到治疗区域中时，台架206可以旋转至预定位置。例如，台架206可以被配置成使疗法输出装置204绕轴(“A”)旋转。床216和辐射疗法输出装置204两者均能够独立地移动到患者周围的其他位置，例如，能够沿着横向方向(“T”)移动、能够沿着侧向方向(“L”)移动，或者能够绕一个或更多个其他轴旋转，例如绕横轴(表示为“R”)旋转。通信地连接至一个或更多个致动器(未示出)的控制器可以控制床216移动或旋转，以便根据放射疗法治疗计划将患者适当地定位在放射束208之内或之外。由于床216和台架206两者能够以多个自由度彼此独立地移动，这允许将患者定位成使得放射束208可以精确地以肿瘤为靶。
图2中示出的坐标系统(包括轴A、T和L)可以具有位于等中心210处的原点。等中心210可以被限定为下述位置：在该位置处，辐射治疗射束208的中心轴与坐标轴的原点相交，例如以向患者上或患者内的位置递送规定的辐射剂量。可替选地，等中心210可以被限定为下述位置：在该位置处，针对由台架206定位的辐射疗法输出装置204绕轴A的各种旋转位置，辐射治疗射束208的中心轴与患者相交。
台架206还可以具有附接的成像检测器214。成像检测器214优选地位于与辐射源204相对的位置，并且在实施方式中，成像检测器214可以位于治疗射束208的场内。
优选地，成像检测器214可以优选地与辐射疗法输出装置204相对地安装在台架206上，以便保持与治疗射束208对准。随着台架206旋转，成像检测器214绕旋转轴旋转。在实施方式中，成像检测器214可以是平板检测器(例如，直接检测器或闪烁器检测器)。以这种方式，成像检测器214可以用于监测治疗射束208，或者成像检测器214可以用于对患者的解剖结构进行成像，例如射野成像。放射疗法装置202的控制电路系统可以被集成在系统100内或者远离系统100。
在说明性实施方式中，床216、治疗输出装置204或台架206中的一个或更多个可以被自动定位，并且治疗输出装置204可以根据用于特定治疗递送实例的指定剂量来建立治疗射束208。可以根据辐射疗法治疗计划，例如使用台架206、床216或治疗输出装置204的一个或更多个不同取向或位置，来指定治疗递送的序列。治疗递送可以依序发生，但是可以在患者上或患者内的期望的治疗位点中例如在等中心210处相交。由此可以向治疗位点递送辐射疗法的规定的累积剂量，同时减少或避免对治疗位点附近的组织的损害。
本公开内容的实施方式可以被配置成与任何合适的放射疗法递送系统结合使用，例如，如上述的那些的线性加速器和/或带电粒子放射疗法装置，或射波刀技术，或任何合适的质子、碳、离子或光子放射疗法。在本文描述的实施方式中，除了考虑靶区域的形状变化之外，这些技术可以被配置成提供运动跟踪。
考虑形状变化的系统和方法
在当前位置跟踪装置中，创建运动靶体积以表示肿瘤的体积，然后在放射疗法期间跟踪该运动靶体积的移动或以其他方式考虑该运动靶体积的移动。然而，运动靶体积的创建通常假定肿瘤是刚性的，并且不考虑肿瘤形状的变化。然而，肿瘤的3D体积可以是时间的函数，并且靶区域实际上可以在放射疗法之前或期间改变形状。例如，由于例如自然的身体过程，位于膀胱或消化道附近的肿瘤或位于肺或隔膜附近的肿瘤可能在放射疗法期间或之前膨胀、压缩或以其他方式经受形状变化。因此，使用已知的位置跟踪技术创建的运动靶体积的形状可能会通过假设靶是刚性的来提供靶区域的不准确表示。这可能是有害的，因为可能需要治疗整个靶体积以便有效地管理疾病。
本公开内容的实施方式考虑了在放射疗法期间和/或之前可能发生的肿瘤形状或构型的变化。例如，图3A示出了肿瘤300可以在三个不同时间点的过程中被拍摄的不同形状或构型。在时间T1，肿瘤300可以具有第一形状，为了简化起见在图3A中示出为圆形。在该示例性实施方式中，在时间T1，肿瘤300可以具有未变形的形状。在时间T2，肿瘤300可以在垂直方向上受到压缩，从而导致在图3A中的时间T2所示的宽椭圆体。在时间T3，肿瘤300可以在水平方向上受到压缩，从而导致在图3A中的时间T3所示的椭圆体形状。因此，在所示出的时间点的每一个处，肿瘤300的形状和/或构型可以变化。
尽管为了简单起见，示出的肿瘤300的形状在圆形与两个椭圆体之间变化，但是应当理解，肿瘤300可以具有更复杂的形状和/或不均匀的形状。另外，尽管以二维方式示出了肿瘤300，但是应当理解，肿瘤300可以是三维的。肿瘤300的不同部分或肿瘤300的全部的形状可以变化，并且这些形状变化可以是一致的，或者可以跨肿瘤变化。例如，随着肿瘤300的另一区域被压缩，肿瘤300可以在一个区域中向外凸出。肿瘤的形状变化可以至少部分取决于肿瘤的位置、肿瘤的取向、肿瘤的尺寸、肿瘤的密度、肿瘤的类型或肿瘤的其他特征或肿瘤的特征的组合。
为了确定肿瘤300的形状变化，可以在不同时间点对肿瘤300的成像进行拍摄。例如，在治疗计划期间，可以捕获肿瘤300的多个图像。示例性成像可以包括MR成像、X射线成像、CT成像、超声成像、PET或荧光透视等。然后可以分析成像以检测肿瘤300在各种图像中可能经受的任何形状变化。例如，对成像的分析可以示出，肿瘤300在图3A的时间T1至T3所示的最大变形之间变化。然后可以以多种不同方式来处理图像，以生成考虑肿瘤形状变化的运动靶体积。
最大形状变形可以彼此共同配准。共同配准是寻找使多个不同的射线图像对准的数学变换的过程。在一些方面，如图3B中所示，每个图像中的肿瘤300的中心可以用于使图像对准。交叠形状的最外周限定了靶区域302，该靶区域302考虑了在治疗期间肿瘤300的形状变化。如图3C所示，可以在靶区域302周围绘制余量304，以生成用于治疗计划和放射疗法的靶体积。可以添加余量304，例如以考虑医学成像可能无法完全检测到的亚临床疾病传播(例如，以创建CTV)。在某些方面，可以在余量304周围绘制另一余量(未示出)以考虑在治疗计划或递送阶段期间引入的不确定性(例如，以生成PTV)。然而，在一些方面，可以不绘制余量，并且可以使用靶区域302来限定靶体积。
在另一方面，如图4A所示，可以在医学成像中示出的每个肿瘤300周围绘制余量304'，或者可以在确定表示肿瘤形状变形的最大程度(以及不变形)的每个肿瘤200周围绘制余量304'。然后，如图4B所示，具有余量304'的肿瘤300的图像可以被彼此共同配准，例如在其中心对准，以便限定靶体积。如图5所示，图3A至图3C和图4A至图4B的方法可以导致生成3D运动靶体积306(假设使用了非零余量)。如图3B所示，如果使用非零余量，则运动靶体积306可以涵盖来自多个图像的交叠的肿瘤形状的最外轮廓。
在示例性实施方式中，肿瘤可以位于患者的肺内或附近。医学成像可以用于捕获呼吸周期的阶段。例如，可以对呼吸周期的八个或十个或更多个阶段进行成像。可以手动或自动对肿瘤的图像中的每一个进行共同配准，然后可以在共同配准的图像周围绘制将肿瘤的形状合并到所有图像中的形状，类似于图3C所示。
在一些方面，靶区域可以位于身体的较高对比度区域例如肺或肝中。在这样的实施方式中，随着肿瘤改变形状，可以生成最大强度投影(MIP)以确定肿瘤在各个方向上的程度。如果肿瘤在医学成像例如CT成像上相对深色背景呈现白色，则可能会生成MIP。例如，对于高对比度肿瘤，在不同时间点(例如，呼吸周期的不同阶段)拍摄的肿瘤的图像中的每一个可以被共同配准，并且可以在逐个体素的基础上分析集合图像。可以分析每个体素位置以确定跨图像中的每一个的那个体素位置的最大强度值。一旦识别了每个体素位置处的最大值，可以确定肿瘤形状的程度。每个体素位置处的高值表示肿瘤在该体素处呈现的程度，总的来说，跨体素的高强度值的程度示出随着肿瘤改变形状，肿瘤沿不同方向变形的程度。
在某些方面，如果靶区域在医学成像例如CT成像上相对于白色背景呈现较暗，则可以使用最小强度投影(MinIP)。在不同时间点(例如，呼吸周期的不同阶段)拍摄的肿瘤的图像中的每一个可以被共同配准，并且可以在逐个体素的基础上分析集合图像。可以分析每个体素位置以确定图像中的每一个中的那个体素位置的最大强度值。一旦识别了每个体素位置处的最小值，可以确定肿瘤形状随时间的程度。每个体素位置处的最小值表示肿瘤在该体素处的最大值程度，总的来说，跨体素的低强度值的程度示出随着肿瘤改变形状，肿瘤沿不同方向的程度。
在一些方面，共同配准可以顺序发生或可以一次并行发生。在一些方面，操作者可以使用治疗计划系统来选择一系列图像并且自动地共同配准图像。可以将计算的靶体积数据合并到治疗计划中，并用于基于治疗期间肿瘤形状变化的过程中肿瘤可能位于的位置的程度来确定辐射的合适的位置和剂量。在一些方面，可以调节由合适的放射疗法治疗系统递送的射束的形状，以反映所计算的肿瘤的靶体积，以结合形状变化的程度。运动靶体积也可以合并到肿瘤跟踪计划中。通过使用如由本公开内容的实施方式生成的运动靶体积作为肿瘤跟踪的基础，可以考虑肿瘤运动和肿瘤的形状变化两者。
本公开内容的示例性方法可以以多种不同方式来执行。可以根据以下方法中的任何一种来生成运动靶体积。例如，根据图6所示的方法600，可以限定感兴趣区域，该感兴趣区域涵盖在不同时间点拍摄的多个图像中示出的所有3D体积上的靶体积(601)。该感兴趣区域可以用于将每个表示与计划体积刚性地共同配准(602)。然后可以创建MIP或MinIP，并且可以手动或自动地对MIP或MinIP进行轮廓绘制以生成运动靶体积(603)。
因此，可以在多个图像中的每个图像中在肿瘤周围绘制GTV，并且可以在感兴趣区域周围将图像共同配准。这可能会导致运动大体靶体积(MGTV)。然后可以创建MIP或MinIP。然后可以在MGTV周围添加余量以获得运动临床靶体积(MCTV)，并且可以在MCTV周围添加另外的余量以生成运动计划靶体积(MPTV)。
在一些实施方式中，可以在多个图像的每个图像中在肿瘤周围绘制GTV和CTV，并且可以将图像共同配准。这可能会生成MCTV。然后可以在MCTV周围添加余量以生成MPTV。在其他实施方式中，可以在多个图像的每个图像中在肿瘤周围绘制GTV、CTV和PTV，并且可以将图像共同配准。这可能会生成MPTV。
在另一方面，如图7中的方法700所示，可以针对每个图像中的每个3D体积来对靶体积进行轮廓绘制(710)。然后，可以使用空间中的多个靶体积的联合来创建感兴趣区域(711)。感兴趣区域中的3D体积可以与计划体积被刚性地共同配准(712)。然后，配准后的轮廓绘制的体积的联合可以用于生成运动靶体积(713)。
在另一方面，在图8的方法800中示出，靶体积可以在来自一个图像的一个3D体积上进行轮廓绘制(820)。然后可以例如经由标准自动分段技术将该靶体积从其他图像传播至其他3D体积(821)。通过传播到其它3D体积而生成的感兴趣区域然后可以用于将每个表示与计划体积刚性地共同配准(822)。接下来可以创建MIP或MinIP，并且可以手动或自动地对MIP或MinIP进行轮廓绘制以生成运动靶体积(823)。
在图9的方法900中，可以将种子点放置在例如由用户手动绘制到一组图像中的靶体积中(930)。然后可以自动创建感兴趣区域以引导刚性共同配准(931)。例如，可以以用户确定的方式在该种子点周围创建体积，例如，半径为5cm的球体可以以种子点为中心，或者具有4cm边的立方体可以以种子点为中心。边缘检测算法可以用于在每个方向上寻找靶的边缘，使得其自动限定体积，然后添加余量(在一些实施方式中，可以是0mm的余量)以形成感兴趣的配准区域。感兴趣区域中的3D体积可以与计划体积被刚性地共同配准(932)。然后，配准后的轮廓绘制的体积的联合可以用于生成运动靶体积(933)。
图10示出了系统1000的实施方式的框图，在该系统上可以实现本文所讨论的方法中的一种或更多种，例如以创建运动靶体积以用于放射疗法治疗计划和/或用于运动管理的肿瘤跟踪。图像处理装置112的一项或更多项可以由机器1000实现。机器1000可以作为独立装置操作，或者可以连接(例如，联网)至其他机器。图像处理装置112可以包括机器1000的一项或更多项。在联网部署中，机器1000可以以服务器-客户端网络环境中的服务器或客户端机器的性能来操作，或者机器可以作为对等(或分布式)网络环境中的对等机而操作。机器可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络应用、网络路由器、交换机或桥接器，或者能够执行(顺序地或以其他方式)指定要由该机器采取的动作的指令的任何机器。另外，虽然仅示出了单个机器，但是术语“机器”也应当被理解为包括单独地或联合地执行一组(或多组)指令以执行本文中讨论的方法中的任何一种或更多种方法的机器的任何组合。
示例机器1000可以包括处理电路系统1002(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、专用集成电路、电路系统，例如一个或更多个晶体管、电阻器、电容器、电感器、二极管、逻辑门、多路复用器、缓冲器、调制器、解调器、无线电设备(例如，发射或接收无线电设备或收发器)、传感器1021(例如，将一种形式的能量(例如，光、热、电、机械或其他能量)转换为另一种形式的能量)的换能器)等，或其组合)、主存储器1004和静态存储器1006，其经由总线1008彼此通信。与所描述的方法相关联的一个或多个数据可以被存储在这样的存储器中或从这样的存储器中检索，并且根据需要被初始化或更新以执行本文所描述的方法。机器1000(例如，计算机系统)还可以包括视频显示单元1010(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))。机器1000还可以包括字母数字输入装置1012(例如，键盘)、用户接口(UI)导航装置1014(例如，鼠标)、硬盘驱动器或大容量存储单元1016、信号生成装置1018(例如，扬声器)和网络接口装置1020。
盘驱动单元1016可以包括机器可读介质1022，在该机器可读介质1022上存储有实施本文中描述的方法或功能中的任何一种或更多种或者由本文中描述的方法或功能中的任何一种或更多种利用的一组或更多组指令和数据结构(例如，软件)1024。指令1024还可以在其由机器1000执行期间全部或至少部分地驻留在主存储器1004内和/或在处理器1002内，主存储器1004和处理器1002也构成机器可读介质。
所示的机器1000可以包括输出控制器1028。输出控制器1028管理去往/来自机器1000的数据流。输出控制器1028有时可以被称为装置控制器，其具有与被称为装置驱动器的输出控制器1028直接交互的软件。
尽管在实施方式中机器可读介质1022被示出为单个介质，但是术语“机器可读介质”可以包括存储一个或更多个指令或数据结构的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”还应当被理解为包括能够进行下述操作的任何有形介质：能够存储、编码或携带由机器执行并且使机器执行本发明的方法中的任何一种或更多种的指令，或者能够存储、编码或携带由这样的指令利用的数据结构或与这样的指令相关联的数据结构。术语“机器可读介质”因此应当被理解为包括但不限于固态存储器以及光学和磁性介质。机器可读介质的具体示例包括非易失性存储器，作为示例，其包括：半导体存储器装置，例如可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪速存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。
还可以使用传输介质通过通信网络1026来发射或接收指令1024。指令1024可以使用网络接口装置1020和多个公知传送协议中的任何一个协议(例如，HTTP)来进行传输。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、因特网、移动电话网络、普通老式电话(POTS)网络和无线数据网络(例如，WiFi和WiMAX网络)。术语“传输介质”应当被理解为包括下述的任何无形介质，所述任何无形介质能够存储、编码或携带用于由机器执行的指令，并且包括数字或模拟通信信号或促进这样的软件的通信的其他无形介质。
根据详细说明，本公开内容的许多特征和优点是明显的，并且因此所附权利要求旨在覆盖落入本公开内容的真实精神和范围内的本公开内容的所有这样的特征和优点。此外，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和变化，因此不希望将本公开内容限制于所示出和所描述的确切结构和操作，并且因此可以采用落入本公开内容的范围内的所有适当的修改和等同物。
此外，本领域技术人员将理解，本公开内容所基于的构思可以容易地用作设计用于实现本公开内容的若干目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，权利要求不应被视为受前述描述的限制。

Claims (23)

1.一种用于生成表示患者体内的靶区域的形状变化的运动靶体积的系统，所述系统包括：
至少一个计算机系统，其被配置成：
接收包括所述患者体内的靶区域的多个电子医学图像，其中，所述多个图像中的每个图像是在不同的时间点拍摄的；
在所述多个图像的每个图像中限定包含所述靶区域的三维体积，其中，由于在所述多个图像中的至少两个图像中的所述靶区域的形状的差异，所述三维体积在所述多个图像中的所述至少两个图像中是不同的；
通过以所述多个图像中的每个图像中的所述靶区域的中心进行对准来共同配准在所述多个图像中的每个图像中的包含所述靶区域的三维体积；以及
生成所述运动靶体积，其中，所述运动靶体积涵盖处于共同配准的各个所述三维体积中的每个三维体积，使得所述运动靶体积涵盖所述多个图像中的每个图像中的靶区域的形状。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述共同配准在所述限定之前发生。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述三维体积是大体肿瘤体积。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个计算机系统还被配置成限定所述三维体积中的每个三维体积周围的第一余量，其中，所述第一余量限定临床靶体积。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个计算机系统还被配置成限定所述第一余量中的每个第一余量周围的第二余量，其中，所述第二余量限定计划靶体积。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个计算机系统还被配置成限定所述共同配准的三维体积周围的第一余量，其中，所述第一余量限定临床靶体积。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个计算机系统还被配置成限定所述第一余量周围的第二余量，其中，所述第二余量限定计划治疗体积。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个图像包括磁共振图像或计算机断层摄影图像中的至少之一。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述共同配准包括确定使多个图像对准的数学变换。
10.一种用于生成表示患者体内的靶区域的形状变化的运动靶体积的计算机实现方法，所述方法包括：
接收包括所述患者体内的靶区域的多个医学图像，其中，所述多个图像中的每个图像是在不同的时间点拍摄的；
在所述多个图像中的至少一个图像中对包含所述靶区域的三维靶体积进行轮廓绘制；
通过以所述多个图像中的每个图像中的所述靶区域的中心进行对准来在所述三维靶体积周围的区域中共同配准所述多个图像；以及
生成所述运动靶体积，其中，所述运动靶体积涵盖处于共同配准的所述多个图像中的每个图像中的靶区域的形状。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述轮廓绘制包括在所述多个图像的每个图像中对包含所述靶区域的三维靶体积进行轮廓绘制。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，对所述多个图像中的一个图像执行轮廓绘制，并且所述方法还包括将所述靶体积从所述多个图像中的所述一个图像传播到所述多个图像中的另一图像中的所述靶区域。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：创建最大强度投影或最小强度投影。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述最小强度投影或所述最大强度投影周围添加余量以创建临床靶体积。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述临床靶体积周围添加余量以创建计划靶体积。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述轮廓绘制包括在所述三维体积周围添加余量，其中，所述三维体积包括肿瘤。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：创建感兴趣区域以引导所述共同配准。
18.一种用于生成表示患者体内的靶区域的形状变化的运动靶体积的计算机实现方法，所述方法包括：
接收包括所述患者体内的靶区域的多个医学图像，其中，所述多个图像中的每个图像是在不同的时间点拍摄的；
在所述多个图像中的至少一个图像中限定用于共同配准的感兴趣区域；
通过以所述多个图像中的每个图像中的所述靶区域的中心进行对准来在所述感兴趣区域中共同配准所述多个图像；以及
创建最大强度投影或最小强度投影用于生成所述运动靶体积，其中所述运动靶体积涵盖处于共同配准的所述多个图像中的每个图像中的靶区域的形状。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述多个图像的每个图像中限定用于共同配准的感兴趣区域。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述感兴趣区域是大体肿瘤体积。
21.根据权利要求18所述的方法，还包括：在所述最大强度投影或所述最小强度投影周围添加第一余量。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一余量限定临床靶体积。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括：在所述临床靶体积周围添加第二余量，其中，所述第二余量限定计划靶体积。
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