CN113893466A

CN113893466A - 一种确定ct定位中心的方法

Info

Publication number: CN113893466A
Application number: CN202111356279.3A
Authority: CN
Inventors: 李林涛; 王先良; 比确子拉; 王培�; 郎锦义; 路顺; 康盛伟; 黎杰; 张德康
Original assignee: Sichuan Cancer Hospital
Current assignee: Sichuan Cancer Hospital
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-01-07

Abstract

本发明涉及一种确定CT定位中心的方法，包括步骤1、在执行CT定位时，先对患者进行CT扫描，以获得患者当前的CT图像；步骤2、从所述CT图像中识别并勾画肿瘤靶区，并计算出该肿瘤靶区的等中心；步骤3、将所述等中心的坐标传输给三维激光定位系统，利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心的投射，并在患者体表的激光入射点处和/或体位固定器的激光入射点处设置CT标记点；本方法，可以确保CT定位中心始终处于非常靠近等中心或与等中心相重合的位置处，方法简单且无需在放射治疗过程中增加摆位环节来进行验证，既可以节约医疗资源、缩短患者的等待周期，有利于提高放疗的效率，又可以减少患者受辐射的次数、降低患者的治疗费用。

Description

一种确定CT定位中心的方法

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，具体涉及一种确定CT定位中心的方法。

背景技术

放射治疗，简称放疗，是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法，常用的放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其它粒子束等；放疗过程是利用放射线对病灶进行照射，通过放射线对人体组织产生的生物效应，达到最大量的杀伤癌组织、破坏癌组织、使其缩小的目的，近年来，放疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一，在所有恶性肿瘤患者当中有2/3的患者需要使用放射治疗。

现有技术中，进行放疗的常规流程是：先进行固定装置的制作，通常为热塑膜或者真空垫等手段，然后通过模拟定位获取图像信息（可以由CT或者MR，最常见的是CT，模拟CT定位也被称为CT-sim），获取完成图像后由医生进行肿瘤靶区（或称为靶区，照射区域）勾画和危及器官（需要保护的器官）勾画，然后进行放疗计划设计，设计完成后需要进行位置确认，通常被称为摆位或者复位，最后才实施放疗，其中，模拟定位是放疗中的核心环节，通常是在CT模拟机上进行，通过CT-sim能够采集患者相应区域的电子密度信息，并可以在CT图像上勾画靶区，便于后续制作放疗计划，且在实际操作过程中，在CT-sim时，需要定义一个CT定位中心（通常称为CT-BB、CT原点或计划坐标系原点），该CT定位中心就是后续进行放疗计划设计时的零位参考点（或称为坐标系原点），也是后续实施放疗的起始坐标点。

目前，常用的执行放疗技术为适形调强放射治疗（IMRT），即通过多叶光栅（MLC）将剂量调整为3D适形靶区的形状，而加速器的射野具有所设定的范围（通常情况下，射野的范围为40cm）；在实施放疗时，要求所有靶区区域必须位于射野的范围内，因此，通常需要使射野的中心与靶区的中心重合，此时，该中心通常被称为等中心（或称为计划等中心）；在实际操作过程中，需要尽可能的使等中心靠近CT定位中心，最好是使等中心与CT定位中心重合，以尽量避免摆位/复位环节，节约时间、医疗资源及资金。

但是，目前实际的情况是，在进行CT-sim之前，医护人员并不清楚等中心的位置（即，不知道肿瘤的具体位置、靶区的位置），只能根据经验大概设置CT定位中心（如附图1中A-A处三个CT标记点200所确定的CT定位中心），导致在绝大多数情况下，CT定位中心的位置都不在射野的范围之内（如附图1所示，CT定位中心与等中心在空间上存在较大的位置差异，使得在CT定位中心处的CT图像（即CT定位中心处的断层图像）中看不到等中心（即附图1中B-B处三个CT标记点200所对应的等中心301），相应的，使得在等中心处的CT图像（即等中心处的断层图像）中也看不到CT定位中心，即，不能在同一CT图上同时看到CT定位中心和等中心），即，CT定位中心的位置与等中心的位置之间存在较大的位置差异，该差异在经验丰富的医务人员操作下通常在10CM内，如附图1所示，绝大多数情况会有较远的偏差，甚至可以超过50cm，且该差异是空间距离，而非平面内的距离；导致在传统的放疗流程中，必须要增加一个所述摆位环节（或称为复位环节，所述摆位环节是本领域的常规技术手段，这里不再赘述），复位是通过模拟的X射线机或者CT-sim完成，该验证方式是会有额外辐射的，以便通过摆位环节来确定CT定位中心与等中心之间的相对位置关系，从而可以利用该相对位置关系，将所述CT定位中心移动到等中心，以核对等中心的图像与计划图像是否一致，若一致则验证通过，若不一致，还需要重新摆位；现有放疗流程中增设的这个摆位环节，实质是一个验证环节，且采用现有的CT定位方法，该环节必不可少，然而，正是因为这个环节的存在，会消耗更多的医疗资源，也会让患者面临更长的等待周期（降低放疗效率），还会增加患者受辐射的次数，使得患者经受额外的辐射，且需要支付额外的费用，亟待解决。

发明内容

本发明要解决现有放射治疗过程中，在进行CT定位时，医护人员并不清楚等中心的位置，只能根据经验大概设置CT定位中心，使得CT定位中心与等中心之间的位置差异大且不确定，导致现有放射治疗过程中必须要增加一个摆位环节来进行验证，进而导致消耗更多的医疗资源、让患者面临更长的等待周期、增加患者受辐射的次数、增加患者经济负担等问题，提供了一种CT定位方法，不仅可以有效保证CT定位中心处于非常靠近等中心或与等中心重合的位置处，而且可以在放射治疗过程中省略摆位环节，主要构思为：

一种确定CT定位中心的方法，包括如下步骤：

步骤1、在执行CT定位时，先对患者进行CT扫描，以获得患者当前的CT图像；

步骤2、从所述CT图像中识别并勾画肿瘤靶区，并计算出该肿瘤靶区的等中心；

步骤3、将所述等中心的坐标传输给三维激光定位系统，利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心的投射，并在患者体表的激光入射点处和/或体位固定器的激光入射点处设置CT标记点，且所述CT标记点在CT影像中可视。

在本方案中，在患者进行CT定位时，先进行一次CT扫描，如可以是非增强的平扫，从而可以根据扫描的CT图像识别并在图像上勾画出肿瘤靶区，进而可以根据算法计算出该肿瘤靶区的等中心，而该等中心就可以作为后续放疗计划设计和实施放疗时，加速器射野中心与靶区中心相重合的位置，即，该等中心就可以直接被定义为CT模拟机的CT定位中心，并可以作为后续进行放疗计划设计时的零位参考点；因此，在本方法中，由于所确定出来的CT定位中心是与患者的肿瘤靶区相关联的，而并非根据经验大概设置的，使得采用本方法所确定出来的CT定位中心，始终可以位于非常靠近等中心或与等中心重合的位置处，误差非常小，通常不会超过1cm，以便在后续的放疗计划设计和实施放疗的过程中，医护人员可以在同一CT图像中同时看到CT定位中心和等中心，不仅可以有效解决现有技术存在CT定位中心与等中心之间偏差大的问题，使得CT定位中心可以始终位于射野的范围内，而且放射治疗过程无需再设置摆位验证环节，一方面，可以节约医疗资源、缩短患者的等待周期，有利于提高放疗的效率，另一方面，由于无需进行摆位验证，还可以减少患者受辐射的次数，且无需支付摆位验证环节的费用，从而有利于降低患者的治疗费用；此外，在步骤（3）中，在获得等中心后，医护人员可以利用三维激光定位系统在患者体表或体位固定器的进行等中心的投射，并在患者体表的激光入射点处和/或体位固定器的激光入射点处设置CT标记点，以便在后续的放疗计划设计和实施放疗的过程中，医护人员可以利用CT标记点定位到所述CT定位中心，从而可以解决医护人员在后续的放疗计划设计和实施放疗过程中准确、快速的找到并定位出CT定位中心的问题，而无需仅凭经验确定CT定位中心，具有突出的实质性特点和显著的进步。

为提高效率，进一步的，在所述步骤2中，利用计算机自动识别并勾画肿瘤靶区，并利用计算机计算出该肿瘤靶区的等中心。即，可以采用计算机进行CT图像中肿瘤靶区的自动识别并自动勾画，并可以根据相应的算法自动计算出肿瘤靶区的等中心，不仅可以有效确定所述等中心，而且速度快，可以显著提高效率。

优选的，在所述步骤6中，所述CT标记点的数目为三。

优选的，所述CT标记点采用的是金属球。尤其是可以采用高密度的金属球，以便在CT影像中更清晰的显影。

优选的，所述CT标记点采用的是铅块。

优选的，所述金属球的直径为0.5~1.5mm。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种确定CT定位中心的方法，可以确保CT定位中心始终处于非常靠近等中心或与等中心相重合的位置处，不仅方法更加简单、实用，而且无需在放射治疗过程中增加摆位环节来进行验证，既可以节约医疗资源、缩短患者的等待周期，有利于提高放疗的效率，又可以减少患者受辐射的次数、降低患者的治疗费用，从而有效解决现有技术存在的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有放射治疗过程中，采用现有方法所确定的CT定位中心，导致患者的三维CT中，CT定位中心与等中心之间存在较大空间位置差异时的示意图。

图2为本发明实施例1提供的一种CT模拟机的结构示意图。

图3为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法中，步骤（1）中所获得的患者当前的CT图像（在图1中的B-B处）。

图4为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法中，步骤（2）中自动勾画出肿瘤靶区后的CT图像。

图5为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法中，利用所勾画得肿瘤靶区，计算出该肿瘤靶区的等中心后的示意图。

图6为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法中，步骤（3）中利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心的投射时的示意图。

图7为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法中，步骤（3）中在患者体表的激光入射点处和/或体位固定器的激光入射点处设置CT标记点后的示意图。

图8为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法，定位出CT定位中心后的CT图像（在图1中的B-B处）。

图9为本发明实施例1提供的一种确定CT定位中心的方法，定位出CT定位中心后的三维CT图像。

图中标记说明

CT模拟定位机101、治疗床102、计算机控制台103、模拟机中央工作站104、三维激光定位系统105、激光束106

CT标记点200、CT定位中心201

肿瘤靶区300、等中心301、肿瘤302。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例中提供了一种确定CT定位中心的方法，为实现该CT定位方法，包括一套与之配合的CT模拟机（或CT模拟系统），CT模拟机在放射治疗中主要起到：肿瘤定位、正常组织即器官的定位、治疗计划设计、计量分布的计算、治疗计划的模拟、评判疗效等功能，在本实施例中，所述CT模拟机可以采用现有的CT模拟机，而在优选的实施方式中，CT模拟机可以包括CT模拟定位机101、治疗床102、计算机控制台103、模拟机中央工作站104（或称为模拟机服务器、计算机、计算机系统）以及三维激光定位系统105，如图2所示，所述计算机控制台103、CT模拟定位机101、治疗床102、以及三维激光定位系统105分别与所述模拟机中央工作站104电连接，其中，所述模拟定位机可以优先采用大孔径的CT，可以为治疗计划系统提供高质量的横断面CT影像；患者可以在治疗床102上进行摆位，且治疗床102可以固定患者的体位；计算机控制台103通常可以采用双屏幕设计和双主机配置，并具有影像采集系统和影像分析设备；模拟机中央工作站104具备一系列绘图工具，方便临床医师勾画肿瘤靶区300及危及器官的轮廓等，还可以具有BEV、DRR等多种视觉评估功能；而三维激光定位系统105可以产生三维激光（即可以产生三束相互垂直的激光），且激光的位置可调，以便利用激光辅助患者摆位，使得定位误差可以小于1mm。

在本实施例中，由于三维激光定位系统105与所述模拟机中央工作站104电连接，使得三维激光定位系统105可以在模拟机中央工作站104的控制下动作，

在本实施例中，在放射治疗过程中，利用上述CT模拟机进行CT定位的方法，主要包括如下步骤：

步骤（1），在执行CT定位时，医护人员可以先利用体位固定器，将患者按所需的摆位需求固定在治疗床102上，防止患者的体位发生变动（患者当前的体位与患者后续进行放射治疗时的体位基本一致即可，因为通过实验验证，前后体位的差异对于本方法基本没有影响），而后，医护人员可以利用CT模拟定位机101对患者进行CT扫描，例如，所述CT扫描可以是非增强的平扫，以获得患者当前的CT图像，如图3所示，可以理解，所述CT图像通常是由若干二维图像所构成的三维图像，可以是DICOM格式的。

步骤（2），从所述CT图像中识别并勾画肿瘤靶区300，并计算出该肿瘤靶区300的等中心301；所述肿瘤靶区300是指包含有肿瘤组织的区域，如图4所示，即该肿瘤靶区300会将患者的肿瘤包括在内，且该肿瘤靶区300是三维肿瘤区域；在本步骤中，基于所述CT图像，可以优先利用计算机自动识别并勾画肿瘤靶区300，并利用计算机自动计算出该肿瘤靶区300的等中心301，如图5所示，即，可以采用计算机进行CT图像中肿瘤靶区300的自动识别并自动勾画，并可以根据相应的算法自动计算出肿瘤靶区300的等中心301，不仅可以有效确定所述等中心301，而且速度快，可以显著提高效率。

所述计算机可以是PC机、服务器等，在本实施例中，所述计算机是指所述模拟机中央工作站104。

可以理解，在本实施例中，所述等中心301的坐标可以存储于所述模拟机中央工作站104内，也是后续放疗计划设计和实施放疗时加速器的射野中心，也是靶区中心，以便后续调用该数据，且所述等中心301为行业术语，只是指围绕该肿瘤靶区300旋转时的中心点，即，在后续放疗计划设计和实施放疗的过程中，加速器可以围绕该等中心301旋转；而该等中心可以通过现有的软件（算法）自动进行计算，如AiContour系统，这里不再赘述。

本实施例的构思是：在患者进行CT定位时，先进行一次CT扫描并获得患者当前的CT图像，从而可以根据所扫描的CT图像识别并在图像上勾画出肿瘤靶区300，进而可以根据算法计算出该肿瘤靶区300的等中心301，而通过这种方式所确定的等中心就可以作为后续放疗计划设计和实施放疗时，加速器射野中心与靶区中心相重合的位置，即，该等中心又可以称为CT-BB、CT原点或计划坐标系远点等，该等中心可以直接被定义为CT模拟机的CT定位中心，并可以作为后续进行放疗计划设计时的零位参考点（或称为坐标系原点），也是后续实施放疗的关键点；从本方法的过程可见，由于所确定出来的CT定位中心是与患者的肿瘤靶区300相关联的，而并非根据经验大概设置的，使得采用本方法所确定出来的CT定位中心，始终可以位于非常靠近等中心或与等中心重合的位置处，误差非常小，通常不会超过1cm，以便在后续的放疗计划设计和实施放疗的过程中，医护人员可以在同一CT图像中同时看到CT定位中心201和等中心301（即，在等中心处的CT图像（即等中心处的断层图像）中可以看到CT定位中心，在CT定位中心处的CT图像（即CT定位中心处的断层图像）中也能看到等中心，如图7-图9所示），不仅可以有效解决现有技术存在CT定位中心201与等中心301之间偏差大的问题，使得CT定位中心201可以始终位于射野的范围内，而且在放射治疗过程无需在设置摆位验证环节，从而可以节约医疗资源、缩短患者的等待周期，有利于提高放疗的效率，此外，由于无需进行摆位验证，还可以减少患者受辐射的次数，且无需支付摆位验证环节的费用，从而有利于降低患者的治疗费用。

而在后续放疗计划设计和实施放疗时，为使得医护人员可以准确、快速的找到并定位到该CT定位中心201，在进一步的方案中，还包括步骤（3），模拟机中央工作站104将步骤（2）中所确定出来的等中心301的坐标传输给三维激光定位系统，并控制三维激光定位系统105在患者体表进行等中心301的投射，如图6及图7所示，即，模拟机中央工作站104可以根据所述等中心301的坐标驱动三维激光定位系统105动作，使得三维激光定位系统105的三条激光束106分别相交于该等中心301，而后，医护人员可以在患者体表的激光入射点处和/或体位固定器的激光入射点处设置CT标记点200，如图7所示，所设置的CT标记点200是在CT影像中可视的，即，CT标记点200可以在CT影像中显影，由于有三条激光束106，因此会在患者体表或体位固定器形成三个激光入射点，可以在每个激光入射点设置所述CT标记点200，故CT标记点200的数目通常是三个，如图7、图8及图9所示；在具体实施时，所述CT标记点200可以优先采用金属球，且所述金属球的直径可以优先采用0.5~1.5mm；作为举例，所述CT标记点200可以优先采用铅块，铅块可以是直径为1mm的球状结构。

在患者的体表和/或体位固定器上设置所述CT标记点200后，CT定位过程完毕，在后续进行靶区定义、计划制作等流程时，只需将三维激光定位系统105的三束激光分别对准所各CT标记点200，三束激光的交汇点即是所述CT定位中心201，如图7、图8及图9所示，因此，利用在患者体表和/或体位固定器上设置的CT标记点200，医护人员可以准确、快速的找到并定位到该CT定位中心201，该CT定位中心201始终位于射野的范围内，且CT定位中心201还位于非常靠近等中心或与等中心重合的位置处，从而可以在无需摆位环节的情况下，顺利、准确的进行后续的靶区定义、计划制作等流程。

在本实施例中，后续的靶区定义、计划制作等流程与现有技术相同，这里不再赘述。

利用本方法确定CT定位中心201后，接下来进行靶区定义、计划制作等环节，靶区定义、计划制作等环节可以与现有技术相同，这里不再举例说明。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种确定CT定位中心的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的确定CT定位中心的方法，其特征在于，在所述步骤2中，利用计算机自动识别并勾画肿瘤靶区，并利用计算机计算出该肿瘤靶区的等中心。

3.根据权利要求1所述的确定CT定位中心的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述CT标记点的数目为三。

4.根据权利要求1所述的确定CT定位中心的方法，其特征在于，所述CT标记点采用的是金属球。

5.根据权利要求4所述的确定CT定位中心的方法，其特征在于，所述CT标记点采用的是铅块；

和/或，所述金属球的直径为0.5~1.5mm。