CN115177870A - 可读存储介质及图像引导放射治疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可读存储介质及图像引导放射治疗系统，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被执行时实现：获取预定对象的图像数据；根据所述预定对象的图像数据生成靶区信息；获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；以及根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗；其中自获取所述预定对象的图像数据至对所述预定对象执行放射治疗的步骤中，均将所述预定对象保持固定于病床上。如此配置，在图像数据的引导下，将治疗计划的制定与治疗的工作流程集成为一站式，可以高效地一次性地完成从定位到治疗的过程，节省了不必要的多次患者摆位过程，提高了治疗的精度，简化了工作流程。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械设备技术领域，特别涉及一种可读存储介质及图像引导放射治疗系统。
背景技术
现有的放疗流程中，通常包括如下几个阶段：
1)制模定位：对患者进行制模定位，并采集图像数据；如可通过CT或拍X线片获得患者包含病灶的身体的数字化图像数据。目的是确定射线经过处的体轮廓，肿瘤、重要器官和组织的准确位置、大小和密度等。在完成对患者进行制模定位后，患者一般即回家等待，等待医生进行下一阶段的治疗计划设计。
2)治疗计划设计：该阶段中，一般为医生勾画靶区，物理师制定治疗计划。例如可利用计算机软、硬件，输入、计算、比较、优化得到最理想的治疗用数据，如包括合适的射线种类(X线或电子线)、能量大小、机架角度、照射野大小、每个射野的射线量、是否需要加楔形板、挡块和大小等。该阶段一般需要持续数天，因此患者常需要回家等待数天。
3)计划验证：患者再次到医院，于模拟定位机上复位，并进行计划的实施验证。模拟定位机的射线能量低、可起透视、照相作用，因此可在模拟定位机下证实治疗计划是否合理。
4)执行：在计划验证之后，利用放射治疗设备即可执行放射治疗。
可以理解的，在从制模定位到开始治疗的过程中经过数日、多次，可能在不同的设备上采集图像数据和治疗。过程中存在着患者器官运动、多次摆位不同、不同设备床板不同等多种可能产生误差的因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可读存储介质及图像引导放射治疗系统，以解决现有放疗过程复杂，持续时间长，误差较大的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现：
获取预定对象的图像数据；
根据所述预定对象的图像数据生成靶区信息；
获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；以及
根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗；
其中自获取所述预定对象的图像数据至对所述预定对象执行放射治疗的步骤中，均将所述预定对象保持固定于病床上。
可选的，生成所述靶区信息的步骤包括：
获取所述预定对象的部位信息，并根据所述部位信息对所述图像数据进行分割，以得到所述靶区信息。
可选的，所述程序被执行时还实现：
在得到所述靶区信息后，提示所述靶区信息，以供操作者确认或修改后确认。
可选的，所述程序被执行时还实现：
在所述预定对象的图像数据上生成摆位点信息，基于所述摆位点信息和所述计划等中心信息确定移床值。
可选的，所述程序被执行时还实现：
根据所述移床值将所述预定对象移动至放射治疗部件的等中心。
可选的，所述程序被执行时还实现：
获取处于放射治疗部件的等中心的所述预定对象的治疗前图像；
配准所述治疗前图像和所述图像数据，以验证所述预定对象的位置。
可选的，所述程序被执行时还实现：接收用户确认工作流的信息，自动生成靶区信息和所述摆位点信息。
可选的，所述程序被执行时还实现：
基于所述图像数据和所述治疗计划确定平板探测器接收到的参考剂量信息；
在执行放射治疗的过程中，基于所述参考剂量信息进行实时剂量验证。
为解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，还提供了一种图像引导放射治疗系统，其包括：成像部件、放射治疗部件以及控制部件；所述成像部件与所述放射治疗部件共用病床，所述成像部件与所述放射治疗部件分别与所述控制部件通信连接；所述成像部件用于获取预定对象的图像数据；所述控制部件被配置为，根据所述成像部件所获取的图像数据，生成靶区信息；获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；所述放射治疗部件被配置为，根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗。
可选的，所述成像部件包括CT、MR、CBCT、DR、PET、PET/CT、PET/MR、超声或ECT，所述放射治疗部件包括LINAC、重离子治疗前、中子治疗机、质子治疗机或gamma刀。
综上所述，在本发明提供的可读存储介质及图像引导放射治疗系统中，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被执行时实现：获取预定对象的图像数据；根据所述预定对象的图像数据生成靶区信息；获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；以及根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗；其中自获取所述预定对象的图像数据至对所述预定对象执行放射治疗的步骤中，均将所述预定对象保持固定于病床上。如此配置，在图像数据的引导下，将治疗计划的制定与治疗的工作流程集成为一站式，可以高效地一次性地完成从定位到治疗的过程，节省了不必要的多次患者摆位过程，且保证患者定位与治疗的体位一致性，提高了治疗的精度。对于操作者，则简化了工作流程，避免的重复操作，减少了误差因素；对于患者来说，减少了等待的时间，减少了去医院的次数。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本发明一实施例的一站式放疗的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本说明书中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位；如在本说明书中所使用的“上”、“下”、“高”、“低”、“顶”、“底”应理解为根据重力的影响，位于距离地面相对不同的位置，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
本发明的目的在于提供一种可读存储介质及图像引导放射治疗系统，以解决现有放疗过程复杂，误差较大的问题。
以下参考附图进行描述。本发明实施例提供一种一站式放疗的工作流，该工作流如可应用于同时具备成像和放射治疗的图像引导放射治疗系统，且该系统的成像和放疗共用病床组件。成像部件可以包括但不限于CT、MR、CBCT、DR、PET、PET/CT、PET/MR、超声或ECT等，放射治疗部件如可以为LINAC、重离子治疗机、中子治疗机、质子治疗机、gamma刀等，例如公开号为CN106924888A的中国专利申请所公开的放射治疗设备，下述具体实施例可以一种CT-LINAC设备为例进行介绍。CT-LINAC设备可以分为三部分，分别是成像部件、放射治疗部件以及控制部件，本实施例提供的一站式工作流可在CT-LINAC设备的三个部分上共同完成。当然在其它的一些实施例中，本实施例提供的一站式工作流也可以应用于非集成一体化的放射治疗设备，本发明对此不限。
本发明实施例提供的一站式放疗的工作流包括：
步骤S1：引导预定对象(如患者)摆位；具体的，医生可根据患者的病灶位置，引导患者摆位，使病灶接近或位于放射治疗部件的等中心点。进一步的，可利用固定部件(如真空垫或面罩等)对患者进行固定，患者直至后续完成治疗前，可被保持固定于病床上，以便后续步骤的执行。
步骤S2：获取预定对象的图像数据；例如通过移动病床，将患者移动至成像部件的扫描区域进行扫描获取图像数据。
步骤S3：基于所述图像数据制定放射治疗计划；例如可以采用自动计划方法基于所述图像数据进行自动计划的优化。
步骤S4：基于所述放射治疗计划控制放射治疗设备执行放射治疗。具体的，在步骤S2对患者进行成像扫描之后，可通过移动病床，将患者移动至放射治疗部件，并基于所述放射治疗计划执行放射治疗。
请参考图1，基于上述放疗的工作流程，本实施例提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现：
步骤SA1：获取预定对象的图像数据；该预定对象如可为患者，所述图像数据如可为但不限于CT、MR、CBCT、DR、PET、PET/CT、PET/MR、超声或ECT等本领域常用的医学影像的数据。
步骤SA2：根据所述预定对象的图像数据生成靶区信息；进一步的，步骤SA2中生成所述靶区信息的步骤包括：步骤SB1：获取所述预定对象的部位信息，并根据所述部位信息对所述图像数据进行分割，以得到所述靶区信息。这里的部位信息，如可为病灶信息或其它如病历信息、病种信息等，其可以是医生直接输入的信息，也可以是通过神经网络算法等自动勾画算法根据图像数据自动计算得到。更进一步的，在生成靶区信息的同时，所述程序被执行时也可以生成危及器官的信息，以供后续步骤参考或使用。
可选的，所述程序被执行时还实现：步骤SB2：在得到所述靶区信息后，提示所述靶区信息，以供操作者确认或修改后确认；优选的，步骤SB2还可以进一步提示危及器官的信息，以供操作者参考。可以理解的，步骤SB2可于步骤SA2得到靶区信息后执行，以便操作者对程序自动分割的靶区信息进行修改和确认。需理解，这里的提示，并非限定为在显示屏上显示的方式，其还可以是其它的提示方式，如通过声、光、语音等方式实现提示。
步骤SA3：获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划。计划等中心为放射治疗中的重要特征参数，一般可与放射治疗部件的机器等中心对准。本实施例提供的可读存储介质上的程序执行时，可以自动生成计划等中心。可替换地，获取计划等中心信息还可以通过接收用户的输入，例如，用户在图像数据上直接操作确定计划等中心位置并输入系统，系统接收用户的输入从而获取计划等中心信息。可替换地，若摆位等中心与用户期望地计划等中心位置一致，则程序运行时可自动获取所述摆位等中心信息作为所述计划等中心信息。
在一个实施例中，所述程序被执行时，实现步骤SB3：在所述预定对象的图像数据上生成摆位点信息，基于所述摆位点信息和所述计划等中心信息确定移床值。可选的，可根据预定对象的图像数据自动生成摆位点信息。具体的，系统可以根据患者摆位，创建若干个摆位点，得到该若干个摆位点的摆位点信息。可以理解的，根据该若干个(如三个)摆位点，可以确定患者的摆位等中心(即患者病灶部位)，进而确定计划等中心，后续治疗时可根据该计划等中心与放射治疗部件的机器等中心的位置差确定移床值，后续步骤中可根据该移床值控制病床进行移动，从而可将计划等中心移至与放射治疗部件的机器等中心对准。实际中，摆位点信息可根据步骤S1中患者初次摆位的位置确定摆位点并标记在图像数据上。
进一步的，在步骤SB3得到移床值后，所述程序被执行时，实现步骤SB4：根据所述移床值将所述预定对象移动至放射治疗部件的等中心点。程序执行时，可通过驱动病床移动的方式，实现将患者的计划等中心与放射治疗部件的机器等中心对准。
在一实施例中，在步骤SA1之后，由用户确认是否进行一站式工作流，接收用户确认工作流的信息，例如用户确认进入一站式工作流，则响应于用户的确认，自动生成靶区信息和所述摆位点信息。
步骤SA4：根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗。治疗计划可根据预定对象的部位信息，结合靶区信息和计划等中心信息创建。具体的，可根据靶区处方剂量、正常组织剂量限制，计算出每个射野的最佳射束强度分布，使得实际在预定对象体内形成的剂量分布与处方剂量接近。本实施例提供的可读存储介质上的程序执行时，可以自动创建治疗计划，并自动进行优化。
其中自获取所述预定对象的图像数据至对所述预定对象执行放射治疗的步骤中，均将所述预定对象保持固定于病床上。在一个可选的实施例中，程序被执行时可通过控制固定装置的方式，实现将预定对象保持固定于病床上。当然在其它的一些实施例中，程序被执行时可通过产生提示，以提示的方式告知操作者或患者，间接地实现将预定对象保持固定于病床上。
可选的，所述程序被执行时还实现：步骤SB5：在基于所述靶区信息得到计划等中心信息后，提示所述计划等中心信息；以供操作者确认或修改后确认。步骤SB5可于步骤SA3得到计划等中心信息后执行，以便操作者对计划等中心进行修改和确认，以进一步提高靶区及计划等中心的准确性。在一些实施例中，程序自动生成的计划等中心可能与医生判断的计划等中心有偏差，此时医生可以根据系统提示的计划等中心信息，结合图像数据，对患者的摆位进行微调(如通过调整病床的位置来实现)，并对计划等中心进行修改更新和确认。
可选的，所述程序被执行时还实现：步骤SB6：根据所述治疗计划提示所述复位划线信息。操作者或其它的机械设备可根据提示的复位划线信息(例如相交于靶区的激光线)于患者体表进行复位划线操作。由于放疗的治疗过程常需要多次执行，为了便于在第二次之后再次执行时能方便地使放射治疗部件对准病灶，可于患者体表进行复位划线，后续执行时，只需将划线与激光线重合即可。可以理解的，步骤SB6可在步骤SA3得到计划等中心信息后的任一时刻执行，既可以是在治疗前，也可以是在治疗后执行。
更进一步的，在步骤SA3制定治疗计划后，所述程序被执行时还实现：
步骤SB7：提示所述治疗计划，以供操作者确认或修改后确认；该步骤的目的在于向操作者提示程序自动创建的治疗计划，以供操作者确认或修改后确认。在一些实施例中，操作者可选地对程序自动创建的治疗计划进行修改和确认，以进一步提高执行计划的安全性和准确性。
可选的，在步骤SA4对所述预定对象执行放射治疗的过程前，所述程序被执行时还实现：步骤SB8：在影像引导下验证预定对象的位置。在一个示范例中，步骤SB8具体包括：
步骤SB81：获取处于放射治疗部件的等中心的所述预定对象的治疗前图像，
步骤SB82：配准所述治疗前图像和所述图像数据，以验证所述预定对象的位置。为了提高治疗的准确性，在执行放射治疗前，还可以在影像引导下对患者的位置进行验证。具体的，在将患者移动至放射治疗部件的机器等中心后，可采用CBCT、正交X光成像或2D X光成像获取患者的2D或3D图像(称为治疗前图像)，利用该治疗前图像与患者的放射治疗计划对应的图像数据(即步骤SA1中所获取的图像数据)进行配准，以对患者的位置进行验证。当然上述的影像引导包括但不限于EPID、CT、MR、CBCT、DR、PET、PET/CT、PET/MR、超声或ECT影像。当然本领域技术人员也可根据现有技术选其其它的验证方式对患者的位置进行验证。
优选的，在步骤SA4对所述预定对象执行放射治疗的过程中，所述程序被执行时还实现：步骤SB9：对放射治疗的过程进行实时验证；步骤SB9如可为程序执行时自动创建治疗中平板实时验证计划。在一个示范例中，步骤SB9具体包括：
步骤SB91：基于所述图像数据和所述治疗计划确定平板探测器接收到的参考剂量信息；
步骤SB92：在执行放射治疗的过程中，基于所述参考剂量信息进行实时剂量验证。
具体的，放射治疗部件可以包括电子射野影像系统，在此简称平板探测器，其和放射治疗部件的治疗头分别位于患者的两侧，因此其可以接受治疗头发出的辐射束以获得实时剂量信息。在步骤SB7之后，系统根据用户确认后的治疗计划和所述图像数据确定所述平板探测器接收到的参考剂量信息，在步骤SA4执行放射治疗的过程中，比较平板探测器接收到的实时剂量信息与所述参考剂量信息从而进行实时剂量验证。若实时剂量信息与参考剂量信息偏差超出预设范围，则提示用户进行停机检查。
在一实施例中，上述图1所示的工作流可以在同一台处理设备上执行。
基于上述一站式放疗的工作流，本实施例还提供一种图像引导放射治疗系统，其包括：成像部件、放射治疗部件以及控制部件；所述成像部件与所述放射治疗部件共用病床，所述成像部件与所述放射治疗部件分别与所述控制部件通信连接；所述成像部件用于获取预定对象的图像数据；所述控制部件被配置为，根据所述成像部件所获取的图像数据，生成靶区信息；获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；所述放射治疗部件被配置为，根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗。
可选的，所述成像部件包括CT、MR、CBCT、DR、PET、PET/CT、PET/MR、超声或ECT。所述放射治疗部件包括但不限于LINAC、质子治疗机、中子治疗机、重离子治疗机、gamma刀等。
需要说明的，上述图像引导放射治疗系统中的成像部件、放射治疗部件以及控制部件分别用于实现上述一站式放疗的工作流中的一部分步骤，其每个部件的具体功能可参考上述关于可读存储介质上的程序被执行时实现的各个对应的步骤，这里不再重复说明。此外，本领域技术人员可根据现有技术对放疗系统中的成像部件、放射治疗部件以及控制部件等各个部件进行合理的设置，本发明对此不限也不作展开说明。
综上，在本发明提供的可读存储介质及图像引导放射治疗系统中，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被执行时实现：获取预定对象的图像数据；根据所述预定对象的图像数据生成靶区信息；获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；以及根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗；其中自获取所述预定对象的图像数据至对所述预定对象执行放射治疗的步骤中，均将所述预定对象保持固定于病床上。如此配置，在图像数据的引导下，将治疗计划的制定与治疗的工作流程集成为一站式，可以高效地一次性地完成从定位到治疗的过程，节省了不必要的多次患者摆位过程，且保证患者定位与治疗的体位一致性，提高了治疗的精度。对于操作者，则简化了工作流程，避免的重复操作，减少了误差因素；对于患者来说，减少了等待的时间，减少了去医院的次数。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现：
获取预定对象的图像数据；
根据所述预定对象的图像数据生成靶区信息；
获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；以及
根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗；
其中自获取所述预定对象的图像数据至对所述预定对象执行放射治疗的步骤中，均将所述预定对象保持固定于病床上。
2.根据权利要求1所述的可读存储介质，其特征在于，生成所述靶区信息的步骤包括：
获取所述预定对象的部位信息，并根据所述部位信息对所述图像数据进行分割，以得到所述靶区信息。
3.根据权利要求1所述的可读存储介质，其特征在于，所述程序被执行时还实现：
在得到所述靶区信息后，提示所述靶区信息，以供操作者确认或修改后确认。
4.根据权利要求1所述的可读存储介质，其特征在于，所述程序被执行时还实现：
在所述预定对象的图像数据上生成摆位点信息，基于所述摆位点信息和所述计划等中心信息确定移床值。
5.根据权利要求4所述的可读存储介质，其特征在于，所述程序被执行时还实现：
根据所述移床值将所述预定对象移动至放射治疗部件的等中心。
6.根据权利要求4所述的可读存储介质，其特征在于，所述程序被执行时还实现：
获取处于放射治疗部件的等中心的所述预定对象的治疗前图像；
配准所述治疗前图像和所述图像数据，以验证所述预定对象的位置。
7.根据权利要求4所述的可读存储介质，其特征在于，所述程序被执行时还实现：接收用户确认工作流的信息，自动生成靶区信息和所述摆位点信息。
8.根据权利要求1所述的可读存储介质，其特征在于，所述程序被执行时还实现：
基于所述图像数据和所述治疗计划确定平板探测器接收到的参考剂量信息；
在执行放射治疗的过程中，基于所述参考剂量信息进行实时剂量验证。
9.一种图像引导放射治疗系统，其特征在于，包括：成像部件、放射治疗部件以及控制部件；所述成像部件与所述放射治疗部件共用病床，所述成像部件与所述放射治疗部件分别与所述控制部件通信连接；所述成像部件用于获取预定对象的图像数据；所述控制部件被配置为，根据所述成像部件所获取的图像数据，生成靶区信息；获取计划等中心信息，并基于所述计划等中心信息和所述靶区信息制定治疗计划；所述放射治疗部件被配置为，根据所述治疗计划对所述预定对象执行放射治疗。
10.根据权利要求8所述的图像引导放射治疗系统，其特征在于，所述成像部件包括CT、MR、CBCT、DR、PET、PET/CT、PET/MR、超声或ECT，所述放射治疗部件包括LINAC、重离子治疗前、中子治疗机、质子治疗机或gamma刀。
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