CN201840786U - 用于非躺着的患者的放射治疗系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于非躺着的患者的放射治疗系统，包括：固定器，其可操作来固定包含靶的区域，使得区域变形由公式表征，其中该区域变形是分别处于躺着的位置和处于非躺着的位置的区域组织的相对位置；成像设备，其可附接到所述固定器，用于对靶成像；治疗设备，其可附接到所述固定器，用于对处于非躺着的位置的靶进行治疗；以及处理器，其可操作来使用应用于在成像位置所获得的图像的公式，产生处于非躺着的位置的区域的治疗仿真。

Description

用于非躺着的患者的放射治疗系统
技术领域
本发明通常涉及一种放射治疗系统，并且更特别涉及一种用于照射非躺着的直立的患者(例如处于直立位置或处于前倾位置)的放射治疗系统。 
背景技术
先进的放射治疗要求用于治疗计划的精确成像。由于成像和治疗发生在不同时间和/或地点，在该两个过程中患者位置必须尽可能地保持相同，以降低与内部器官移位和变形相关的位置误差。围绕垂直旋转轴的患者旋转是可接受的，因为这种旋转不会影响施加给内部器官的重力，从而对器官移位和变形没有影响。类似地，患者可以相对于放射束平移，但相对于重力场保持在相同位置。 
治疗非躺着的患者，例如处于直立位置或处于前倾位置，可以具有临床的和经济上的优势。然而，由于用于治疗计划的CT扫描仪关于在非躺着的位置定位患者在结构上受到限制，在现有技术中实际上没有考虑这种位置，而CT扫描以躺着的位置进行。只躺着成像，例如CT或MRI典型地在通常躺着的位置应用，然而通常的成像，例如x-射线或超声还可以在非躺着的位置应用。典型地，只躺着的成像提供好于那些由通常成像提供的三维分辨率和/或解剖学细节。因此，用于放射治疗的治疗计划基于只躺着的成像。 
发明内容
如在以下更详细描述的，本发明寻求提供一种用于照射非躺着的患者的改进的放射治疗系统。 
根据本发明的实施例，还提供一种用于非躺着的患者的放射治疗系统，包括：可操作来固定包含靶的区域的固定器，使得区域变形由公式表征，其中该区域变形是分别处于躺着的位置和非躺着的位置的区域组织的相对位置；可附接到所述固定器的、用于对靶成像的成像设备；治疗设备，可附接到所述固定器，用于对处于非躺着的位置的靶进行治疗；处理器，所述处理器可操作来使用应用于在成像位置所获得的图像的公式，产生在非躺着的位置的区域的治疗仿真。 
固定该区域可以包括密封和压缩包含靶的区域。定位患者可以包括通过至少两个方位角或两个仰角定向所述区域。此外或可选择地，定位患者可以包括通过成像的靶定位。 
照射靶可以包括应用通常的水平方向的放射束。 
所述公式可以基于线性模型，其中非躺着的靶位置通过由重力和其他力确定的偏移和旋转与躺着的靶位置相关，其中靶位置相对于标记而言。 
对于坚固封闭的区域(例如脑)，偏移和旋转可能是微小的。区域的示例包括骨盆区域、乳房和颅骨中的至少一个。 
附图说明
结合附图，通过以下详细描述，将更全面充分地理解和意识到本发明，其中： 
图1A和1B是分别处于用于成像的躺着的位置和用于治疗的非躺着的位置的器官/组织/靶的简图； 
图2是根据本发明的实施例构造的和操作的用于组织固定的系统的简要框图； 
图3A和3B是分别处于用于成像的躺着的位置和用于治疗的非躺着的位置的颅外的器官/组织/靶(例如女性乳房)的简图；以及 
图4是根据本发明的实施例的用于将放射治疗应用于非躺着的患者的方法的简化的流程图。 
具体实施方式
封闭的生物组织的下垂通常被认为不显著。因此，坚固封闭的组织通常对重力的取向不敏感。这就是例如如图1A和1B中所看到的封闭的脑的状况。图1A示出患者处于躺着的位置的脑。靶T具有坐标，例如直角坐标(x，y，z)，其中z轴沿重力定向。尽管脑是封闭的，但是相对于颅骨的微小的脑位移仍然可能响应于重力场中不同的颅骨定向而发生。因此，在图1B中示出的非躺着的位置，靶T的位置已经改变，并且现在是(x+δx，y+δy，z+δz)。然而，注意到的是，δx和δy通常能够认为是零。δz位移小，并且可以例如通过在相关方向上的非CT的脑成像来建模。这种模型提供了用于在各种不同位置的位移的公式。能够将该公式应用于躺着的CT图像，来得出处于非躺着的位置的治疗仿真。 
其他器官，例如女性的乳房，没有被骨头封闭而是呈现在外的，并且容易使得它们被压缩或固定。现在参考图2，其中图示根据本发明的实施例构建和操作的、用于组织固定的系统10。系统10包括固定器12，例如用于在其中接收组织或器官的接收器。该接收器可以由刚性材料(例如金属或塑料)制成并为特定的乳房定制尺寸，或者可以包括可膨胀的气囊，当该气囊膨胀时压紧和固定乳房。如图3A和3B中所示，固定器12固定包含靶(在图示的情况下，在乳房中的靶14)的区域。固定器12可以封闭和压缩该区域。图3A示出在成像(躺着的)位置的乳房，而图3B示出在治疗(非躺着的)位置的乳房。 
固定器12附接到成像设备16，例如但不限于超声成像器、X射线成像器、MRI成像器等等，用于对图3A的成像位置中的区域和靶进行成像。固定器12关于成像设备16的空间位置已知，并且固定器12连同靶的空间位移(平移和旋转)利用传感器18容易地感测和测量，例 如利用固定器12上的光学装置感测基准标记，或利用安装在固定器12上的传感器(例如加速度仪)，或利用任意其他装置。固定器12还能够单独地或同时地附接到治疗设备20，例如但不限于LINAC，用于执行在图3B的非躺着的位置的治疗。此外，固定器12相对于治疗设备20的空间位置和移动是已知的。 
区域变形是分别处于成像位置(图3A)和处于非躺着的治疗位置(图3B)的区域组织的相对位置。区域变形可以由公式来表征，所述公式考虑了组织弹性和其他参数。可操作(有效)地连接到固定器12、传感器18、成像设备16和治疗设备20的处理器22，使用应用于在成像位置获得的图像的公式，产生在非躺着的位置的区域的治疗仿真。 
现在参考图4，其示出根据本发明的实施例的用于对非躺着的患者应用放射治疗的方法。首先，患者可以在非躺着的(例如直立的)位置成像，以确定相对于其他身体结构(例如骨结构)的器官/组织/靶(贯穿权利要求书称为靶)位置(步骤401)。患者随后可以重新定位到CT扫描位置(步骤402)。重新定位的患者随后可以在施加压力的同时成像(步骤403)。计算施加的压力，作为用于产生类似于非躺着的(例如直立的)患者的器官/组织/靶的位置所需的压力。使用用于身体的变形的简化的公式计算压力，并且可以考虑组织弹性，这将在以下讨论。患者随后可以在施加确定的压力的同时成像(例如CT扫描)(步骤404)。 
在步骤404中，在躺着的成像位置固定包含靶的该区域。在非躺着的治疗位置的区域的空间位置通过对在成像位置所获得的图像应用一公式来确定，该公式计算作为躺着的成像位置的函数的非躺着的治疗位置(步骤405)。患者随后可以定位在用于治疗的非躺着的治疗位置(步骤406)。随后可以在靶处于非躺着的治疗位置的同时使用放射束照射该靶(步骤407)。 
在步骤404中固定区域可以包括封闭和压缩包含靶的区域。在步骤406中定位患者可以包括通过至少两个方位角或两个仰角来定向该区域。此外或可选择地，定位患者可以包括经由成像进行靶定位。 
在步骤407中照射靶可以包括应用通常水平方向的放射束。 
在步骤405中的公式可以基于线性模型，其中非躺着的治疗位置是躺着的成像位置与一系数的乘积，该系数将变形与重力和其他力相关联。 
因此，在本发明中，用于治疗计划的图像仿真在成像位置执行。固定包含靶的区域，使得对重力的区域敏感度降低，以便相关的变形能够由简单的公式表征。这种表征提供了如下的能力：在成像位置对区域成像并且应用该公式以仿真在非躺着的治疗位置的相应图像。 
通常，将组织变形与施加的(重)力场相关联的模型不一定是线性的。然而，当边界条件固定(通过封闭)和组织刚度显著增加(通过压缩)时，结果所得的变形小，并且能够使用简化的(线性)模型。模型参数能够从例如组织机械参数的知识得出，或者能够通过使用适当的成像装备测量关于不同位置(具有已知的重力)的变形。 
如果期望考虑组织弹性，那么能够估计(例如来自于早先的测试、教科书或其他学术著作)或者测量组织弹性。例如在授予Ophir等人的美国专利5107837、5293870、5143070和5178147中，描述用于测量和成像组织弹性的方法，上述公开通过引用合并于此。该方法包括沿着路径发射超声波进入组织，并检测由超声波脉冲产生的回波序列。随后沿着该路径压缩组织(或可替代地，从压缩状态解压缩)，并且在该压缩期间，沿着该路径发射超声波的第二脉冲进入组织。检测由第二超声波脉冲产生的第二回波序列，并随后测量第一和第二回波序列的选择回波段的差分(differential)位移。回波序列中所选择的回波 段，即反射的RF信号，对应于沿着换能器的束轴在组织内特定的回波源。检查在回波段中的时移以测量组织区域的可压缩率。 
授予Sarvazyan等人的美国专利5265612描述了使用经直肠超声探测器用于前列腺的弹性成像的设备，上述公开通过引用合并于此。该设备使得能够进行前列腺组织的弹性模量的定量的和客观的表征。 
在变形基本消除的情况下，公式简化到恒等关系式。这是例如图3A和3B的压缩的乳房的情况：患者可以在半俯卧的位置成像而在半直立的位置治疗，同时乳房在该两个位置基本保持其形状。 
最初可以仅部分封闭颅外的器官。例如，骨盆区域仅由骨盆骨部分封闭，而乳房自然地完全没有封闭。施加的压力增加在封闭的区域中的内部器官的刚度并降低在封闭的区域中的内部器官的可迁移度。如上描述的，根据本发明的实施例，固定器12结合了封闭和对封闭的区域施加压力。 
当患者从躺着的位置移动到直立位置时，由重力在尾侧按压前列腺和邻近器官。通过按压躺着的患者的腹部可以产生相似的效果，从而增加腹部内的压力。模拟重力的器官位移所需的压力的量可以通过成像确定，例如但不限于X-射线、超声或MRI。对腹部施加压力可以通过附接气囊到腹部、环绕患者和气囊缠绕宽带、并随后对气囊充气来完成。 
本发明的保护范围包括上述特征的组合和子组合，以及当本领域技术人员阅读上述描述时将想到且不存在于现有技术中的它们的修改和变化。 

Claims (2)

1.一种用于非躺着的患者的放射治疗系统，包括：
固定器，其可操作来固定包含靶的区域，使得区域变形由公式表征，其中所述区域变形是分别处于躺着的位置和处于非躺着的位置的区域组织的相对位置；
成像设备，其可附接到所述固定器，用于对所述靶成像；
治疗设备，其可附接到所述固定器，用于对处于非躺着的位置的靶进行治疗；
处理器，其可操作来使用应用于在成像位置所获得的图像的公式，产生处于非躺着的位置的区域的治疗仿真。
2.根据权利要求1的系统，其中所述固定器可操作来封闭和压缩所述区域。
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