CN113893467A - 一种放射治疗过程中的ct定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射治疗技术领域，具体涉及一种放射治疗过程中的CT定位方法，该方法利用患者既往的CT/MR图像，将CT定位中心与患者肿瘤区域的虚拟等中心点相关联，使得CT定位中心并非根据经验大概设置，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，误差不会超过1cm，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。

Description

一种放射治疗过程中的CT定位方法

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，具体涉及一种放射治疗过程中的CT定位方法。

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，工作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500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500所对应的等中心401），相应的，在使得在等中心处的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，工作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，提供了一种全新的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：

一种放射治疗过程中的CT定位方法，包括如下步骤：

步骤1、获取患者既往的CT/MR图像，该图像用于肿瘤范围的标记；

步骤2、使用勾画的方式在所述CT/MR图像中标记一肿瘤区域，且该肿瘤区域包括患者的肿瘤组织；

步骤3、在所标记的肿瘤区域重建出肿瘤区域的3D体积，并在该3D体积中计算并标记出虚拟等中心点，记录该等中心点与患者体表的位置关系；

步骤4、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5、将步骤4中所述的CT图像与步骤3中标记有虚拟等中心点的CT/MR图像进行体表匹配或者骨性匹配，以使二者的坐标系匹配，并在所述CT图像中获得与所述虚拟等中心点相对应的等中心点；

步骤6、利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心点的投射，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，利用了患者在进入放疗前的基础CT/MR图像，通过在该图像上勾画包含有肿瘤的肿瘤区域，并可以利用计算机通过该肿瘤区域模拟出符合射野范围要求的虚拟等中心点，而后可以扫描患者当前的CT图像，并将当前的CT图像与所述CT/MR图像进行骨性匹配，从而可以在当前的CT图像上获得与所述虚拟等中心点相对应的等中心点，而该等中心点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，该等中心点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CT定位中心是与患者肿瘤区域的虚拟等中心点相关联的，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，始终位于非常靠近等中心或与等中心重合的位置处，误差不会超过1cm，以便在同一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，而且在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（6）中，在获得等中心点后，工作人员可以利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心点的投射，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，工作人员可以利用CT标记点定位到所述CT定位中心，从而可以解决工作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。

为解决对不同的肿瘤患者进行高效、准确骨性匹配的问题，优选的，在步骤5中，利用骨性标记进行所述骨性匹配，且对于头颈放疗的患者，所述骨性标记为头骨和/或颈椎；对于胸部放疗的患者，所述骨性标记为胸骨和/或胸椎；对于腹部放疗的患者，所述骨性标记为盆腔和/或腰椎。对于不同位置处的肿瘤，可以利用不同的骨性标记，有利于提高通用性，且有利于对不同的肿瘤患者进行高效、准确的骨性匹配。

优选的，在步骤5中，所述体表匹配通过患者的体表轮廓进行匹配。

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放射治疗过程中的CT定位方法，是一种全新的CT定位方法，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CT定位方法中，所获取患者的既往CT/MR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CT定位方法中，在既往的CT/MR图像中勾画出肿瘤区域的示意图。

图5为本发明实施例1提供的一种CT定位方法中，利用所勾画的肿瘤区域计算出虚拟等中心后的示意图。

图6为本发明实施例1提供的一种CT定位方法中，利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心点的投射时的示意图。

图7为本发明实施例1提供的一种CT定位方法中，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CT定位方法，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CT定位方法，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设备（或核磁共振设备或服务器）200

肿瘤区域300、虚拟等中心点301、肿瘤302

等中心点401、CT定位中心402

CT标记点500。

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放射治疗过程中的CT定位方法，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，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以及三维激光定位系统105，如图2所示，所述计算机控制台103CT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，并具有影响采集系统和影响分析设备；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），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，所述CT模拟机还需要与医院中的其它常规CT设备、核磁共振设备和/或医院的服务器200电连接，例如，CT模拟机中的计算机控制台103可以分别与医院中的其它CT设备、核磁共振设备和/或服务器200（服务器200内通常储存有患者的所有数据）电连接，如图2所示，以便进行数据传输，使得工作人员可以从其它的CT设备、核磁共振设备和/或服务器200中获取患者在进行CT定位之前的所有检查数据，包括患者既往（即进入放疗前）做检查时的CT/MR图像等，尤其是包括确诊患者患有肿瘤的那些基础的CT/MR图像，CT/MR图像通常是由若干二维图像所构成的三维图像。

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），工作人员可以先获取（或调用）患者既往的CT/MR图像，此时，所调用的CT/MR图像是患者在进入放疗之前做检测时产生的CT/MR图像，且所调用的CT/MR图像上应该包括患者的肿瘤信息，如图3所示，即，工作人员能在CT/MR图像上看到肿瘤或肿瘤区域300，便于后续操作，为便于后续处理，所调用的CT/MR图像可以优先采用DICOM格式（实际上，现有技术中常用的CT/MR图像都采用的是DICOM格式），以便CT模拟机进行解析，以便利用该图像进行肿瘤范围的勾画或标记。

步骤（2），使用勾画的方式在所述CT/MR图像中标记一肿瘤区域300，且肿瘤位于该区域内，如图3所示，即该区域会将患者的肿瘤包括在内；在进行肿瘤区域300的勾画时，既可以采用人工手动标记的方式勾画出所述肿瘤区域300，也可以利用CT模拟机自带的勾画软件进行肿瘤区域300的自动识别和自动勾画，勾画软件是现有技术，这里不再赘述。

由于CT/MR图像通常包括多层数据，工作人员可以在每层上单独勾画或标记，各层组合在一起，最终形成所述肿瘤区域300，因此，在步骤（3）中，当完成各层的标记后，可以在所标记的肿瘤区域300内重建（或模拟）出肿瘤区域300的3D体积（即获得三维肿瘤区域300），进而可以利用该3D体积计算出虚拟等中心点301，并记录该等中心点与患者体表的位置关系，同时，可以在图像上标记出该虚拟等中心点301，如图4所示，便于工作人员更直观的查看；其中，所述虚拟等中心点301是围绕该3D体积旋转时的中心点，在具体实施时，可以通过现有的软件（算法）自动计算出3D体积的虚拟等中心点301，并可以在所述CT/MR图像中标记出该虚拟等中心点301，以便后续使用。

步骤（4），在执行CT定位时，工作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拍摄所述既往CT/MR图像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，工作人员可以利用CT模拟定位机101对患者进行CT扫描，以获得患者当前的CT图像。

步骤（5），将当前的CT图像与步骤3中标记有虚拟等中心点301的CT/MR图像进行匹配，以使二者的坐标系匹配，以便根据CT/MR图像中虚拟等中心点301的坐标位置，在所述CT图像中获得与所述虚拟等中心点301相对应的等中心点401，如图5所示，并可以将该等中心点401标记在所述CT图像中；该等中心点401就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，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点401旋转。

在本步骤中，所述匹配可以是体表匹配，也可以是骨性匹配，具体而言，当所述匹配采用的是体表匹配时，可以通过患者体表轮廓将当前的CT图像与步骤3中标记有虚拟等中心点301的CT/MR图像进行匹配，当所述匹配采用的是骨性匹配时，具体的做法是根据CT/MR图像中的骨性标记与CT图像中的骨性标记进行骨性匹配，以便计算出CT/MR图像中的骨性标记与CT图像中相应骨性标记的位置关系，从而可以根据CT/MR图像中虚拟等中心点301的坐标位置，在所述CT图像中获得与所述虚拟等中心点301相对应的等中心点401；在具体实施时，根据患者肿瘤位置的不同，所对应的骨性标记也存在差异，例如，对于头颈放疗的患者而言，肿瘤位于患者的头/颈部，此时，所述骨性标记可以优先采用患者的头骨和/或颈椎；对于胸部放疗的患者而言，肿瘤位于患者的胸部，此时，所述骨性标记可以优先采用患者的胸骨和/或胸椎；而对于腹部放疗的患者而言，肿瘤位于患者的腹部，此时，所述骨性标记可以优先采用盆腔和/或腰椎；在提取骨性标记时，可以采用现有的自动勾画技术实现，这里不再赘述。

相应地，在实际的放疗流程中，该等中心点401就可以直接被定义为CT模拟机的CT定位中心402，如图7所示，而所述CT定位中心402，又可以称为CT-BB、CT原点或计划坐标系远点等，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关键点；因此，在本方法中，由于利用了患者既往的CT/MR图像，使得CT定位中心402实质是与患者肿瘤区域300的虚拟等中心点301相关联的，而并非根据经验大概设置的，从而使得采用本方法所确定出来的CT定位中心402，始终可以位于非常靠近等中心或与等中心重合的位置处，误差不会超过1cm，以便在同一CT图像中可以同时看到CT定位中心和等中心（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402与等中心之间偏差大的问题，使得CT定位中心402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，为使得工作人员可以准确、快速的找到并定位到该CT定位中心402，在进一步的方案中，还包括步骤（6），工作人员可以利用三维激光定位系统105在患者体表进行等中心点401的投射，如图6所示，即，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点401，而后，工作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500，所设置的CT标记点500是在CT影像中可视的，即，CT标记点500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500，故CT标记点500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500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500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500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500，三束激光的交汇点即是所述CT定位中心402，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500，工作人员可以准确、快速的找到并定位到该CT定位中心402，该CT定位中心402始终位于射野的范围内，且CT定位中心402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。

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 (5)

1.一种放射治疗过程中的CT定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取患者既往的CT/MR图像，该图像用于肿瘤范围的标记；

步骤2、使用勾画的方式在所述CT/MR图像中标记一肿瘤区域，且该肿瘤区域包括患者的肿瘤；

步骤3、在所标记的肿瘤区域重建出肿瘤区域的3D体积，并在该3D体积中计算并标记出虚拟等中心点，记录该等中心点与患者体表的位置关系；

步骤4、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5、将步骤4中所述的CT图像与步骤3中标记有虚拟等中心点的CT/MR图像进行体表匹配或者骨性匹配，以使二者的坐标系匹配，并在所述CT图像中获得与所述虚拟等中心点相对应的等中心点；

步骤6、利用三维激光定位系统在患者体表进行等中心点的投射，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。

2.根据权利要求1所述的放射治疗过程中的CT定位方法，其特征在于，在步骤5中，利用骨性标记进行所述骨性匹配，且对于头颈放疗的患者，所述骨性标记为头骨和/或颈椎；对于胸部放疗的患者，所述骨性标记为胸骨和/或胸椎；对于腹部放疗的患者，所述骨性标记为盆腔和/或腰椎；

或，所述体表匹配为通过体表轮廓进行匹配。

3.根据权利要求1-2任一所述的放射治疗过程中的CT定位方法，其特征在于，在所述步骤6中，所述CT标记点的数目为三。

4.根据权利要求1-2任一所述的放射治疗过程中的CT定位方法，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所述的放射治疗过程中的CT定位方法，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。

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