RU2671513C1 - Визуализационное наведение для радиационной терапии - Google Patents

Визуализационное наведение для радиационной терапии Download PDF

Info

Publication number
RU2671513C1
RU2671513C1 RU2017118154A RU2017118154A RU2671513C1 RU 2671513 C1 RU2671513 C1 RU 2671513C1 RU 2017118154 A RU2017118154 A RU 2017118154A RU 2017118154 A RU2017118154 A RU 2017118154A RU 2671513 C1 RU2671513 C1 RU 2671513C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
imaging
target locus
radiation therapy
slice
intrafraction
Prior art date
Application number
RU2017118154A
Other languages
English (en)
Inventor
Фабьенн ЛАТЮИЛЬЕР
Мартен Эмиль ЛАШЭН
Мишель МОРО
Original Assignee
Электа, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Электа, Инк. filed Critical Электа, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2671513C1 publication Critical patent/RU2671513C1/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1065—Beam adjustment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A61B8/085—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating body or organic structures, e.g. tumours, calculi, blood vessels, nodules
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/103—Treatment planning systems
    • A61N5/1037—Treatment planning systems taking into account the movement of the target, e.g. 4D-image based planning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/103—Treatment planning systems
    • A61N5/1038—Treatment planning systems taking into account previously administered plans applied to the same patient, i.e. adaptive radiotherapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
    • G06T7/337—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods involving reference images or patches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/367—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body creating a 3D dataset from 2D images using position information
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1055—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using magnetic resonance imaging [MRI]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1058—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using ultrasound imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1061—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/103—Treatment planning systems
    • A61N5/1039—Treatment planning systems using functional images, e.g. PET or MRI
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10088—Magnetic resonance imaging [MRI]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10132—Ultrasound image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20021—Dividing image into blocks, subimages or windows
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30096—Tumor; Lesion

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к медицине. Группа изобретений представлена компьютеризованным способом управления адаптивной системой для проведения радиационной терапии и адаптивной системой для проведения радиационной терапии. Адаптивная система содержит генератор для проведения терапии, контроллерную систему, а также визуализирующее вводное устройство. Получают интерфракционное объемное изображение, содержащее изменяющийся во времени целевой локус. Интерфракционное объемное изображение получают в первый период времени. Получают, по меньшей мере, два интрафракционных визуализирующих среза, содержащих разные участки целевого локуса. Первый интрафракционный визуализирующий срез получают во второй период времени. Второй интрафракционный визуализирующий срез получают в третий период времени. Указанные, по меньшей мере, два интрафракционных визуализирующих среза получают одновременно в том же сеансе фракционной радиационной терапии, что и проводимая радиационная терапия, и они находятся в различных плоскостях визуализации, имеющих различную ориентацию. Выполняют пространственное совмещение участка целевого локуса из первого интрафракционного визуализирующего среза и участка целевого локуса из второго интрафракционного визуализирующего среза, включая поступательное перемещение части целевого локуса во втором интрафракционном визуализирующем срезе для совмещения части целевого локуса во втором интрафракционном визуализирующем срезе с частью целевого локуса в первом интрафракционном визуализирующем срезе. Определяют различие между местоположением целевого локуса, указанным пространственно совмещенной информацией, и местоположением целевого локуса, указанным интерфракционным объемным изображением. Генерируют скорректированный протокол лечения для управления доставкой терапевтического пучка на основе установленного различия. Группа изобретений позволяет проводить радиационную терапию, адаптировать план радиотерапевтического лечения с целью введения поправки на изменения положения целевой опухоли в процессе проведения радиационной терапии за счет получения интерфракционного объемного изображения и, по меньшей мере, двух интрафракционных визуализирующих срезов, их пространственного совмещения и определения различий между местоположением целевого локуса. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ
Данная заявка на патент имеет приоритет (1) по предварительной заявке на патент США под серийным номером 62/069,145, озаглавленной ʺMRI-LINAC REAL-TIME IMAGE GUIDANCE TECHNIQUESʺ, Moreau, зарегистрированной 27 октября 2014 г.; а также (2) по предварительной заявке на патент США под серийным номером 62/089,482, озаглавленной ʺMAGNETIC RESONANCE IMAGING TARGET LOCALIZATIONʺ, Lachaine и др., зарегистрированной 9 декабря 2014 г.; каждая из которых в полном объеме включена в настоящее описание путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное раскрытие, в общем, относится к радиационной терапии или радиотерапии. Более конкретно раскрытие относится к системам и способам для адаптации плана радиотерапевтического лечения с целью введения поправки на изменения положения целевой опухоли в процессе проведения радиационной терапии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Радиационная терапия или ʺрадиотерапияʺ может использоваться для лечения раковых опухолей или других заболеваний ткани млекопитающих (например, человека и животного). Одной из таких радиотерапевтических технологий является технология Гамма-нож, с помощью которой пациент облучается большим количеством гамма-лучей низкой интенсивности, сходящихся с высокой интенсивностью и высокой точностью в мишени (например, опухоли). В другом варианте осуществления радиотерапия проводится с использованием линейного ускорителя, с помощью которого опухоль облучается частицами высокой энергии (например, электронами, протонами, ионами, фотонами высокой энергии т.п.). Расположение и доза излучения радиационного пучка должны тщательно контролироваться, чтобы обеспечить получение опухолью предписанной дозы облучения, при этом расположение пучка должно быть таким, чтобы свести к минимуму повреждение окружающей здоровой ткани, которую часто называют органом или органами риска (OAR). Доза облучения названа ʺпредписаннойʺ, поскольку врач назначает заданное количество облучения для опухоли и окружающих органов по аналогии с выписыванием лекарственного препарата.
Обычно ионизирующее излучение в виде коллимированного пучка направляется от внешнего источника излучения в направлении пациента.
Может использоваться задаваемый или выбираемый уровень энергии пучка, например, в диапазоне уровней энергии для проведения диагностики или в диапазоне уровней энергии для проведения лечения. Модуляция радиационного пучка может обеспечиваться с помощью одного или нескольких аттенюаторов или коллиматоров (например, многолепесткового коллиматора). Интенсивность и форма радиационного пучка может регулироваться с помощью коллимации, чтобы избежать повреждения здоровой ткани (например, органов риска), прилегающей к целевой ткани, путем согласования проецируемого пучка с профилем целевой ткани.
Процедура планирования лечения может включать в себя использование трехмерного изображения пациента для идентификации целевой области (например, опухоли), а также для идентификации критических органов вблизи опухоли. Разработка плана лечения может представлять собой длительный процесс, при котором лицо, осуществляющее планирование, пытается удовлетворить различные требования или ограничения лечения (например, параметры гистограммы доза-объем (DVH)), принимая во внимание их индивидуальную значимость (например, весовые коэффициенты), чтобы разработать план лечения, приемлемый с клинической точки зрения. Решение этой задачи может представлять собой процесс, требующий много времени и выполняемый путем проб и ошибок, который усложняется присутствием различных органов риска (OAR), поскольку с увеличением числа OAR (например, до тринадцати в случае лечения рака головы и шеи) возрастает также сложность этого процесса. Органы риска, расположенные на удалении от опухоли, можно легко избавить от облучения, в то время как OAR, расположенные вблизи целевой опухоли или наложенные на нее, возможно, будет трудно уберечь.
Традиционно для каждого пациента начальный план лечения может составляться в режиме ʺоффлайнʺ. План лечения может разрабатываться задолго до проведения радиационной терапии, например, с использованием одной или нескольких технологий медицинской визуализации. Визуализирующая информация может включать в себя, например, изображения, полученные с помощью рентгеновских лучей, компьютерной томографии (CT), ядерного магнитного резонанса (MR), позитронно-эмиссионной томографии (PET), однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) или ультразвука. Медицинский работник, например врач, может использовать трехмерную визуализирующую информацию в отношении анатомии пациента, чтобы идентифицировать одну или несколько целевых опухолей, а также органы риска вблизи опухоли. Медицинский работник может установить очертания целевой опухоли, т.е. получить величину предписанной дозы облучения, используя расчеты вручную, а также медицинский работник может аналогичным образом установить очертания близлежащей ткани, например органов, подвергаемых риску повреждения при проведении радиационной терапии. В качестве альтернативы или дополнительно может применяться автоматизированный рабочий инструмент (например, программное обеспечение ABAS, предоставляемое компанией Elekta AB, Швеция), чтобы способствовать идентификации или очерчиванию целевой опухоли и органов риска. Далее может вырабатываться план радиотерапевтического лечения (ʺплан леченияʺ) с использованием технологии оптимизации на основе клинических или дозиметрических требований и ограничений (например, максимальных, минимальных и средних доз облучения опухоли и критических органов).
Процедура планирования лечения может включать в себя использование трехмерного изображения пациента для идентификации целевой области (например, опухоли), а также для идентификации критических органов вблизи опухоли. Разработка плана лечения может представлять собой длительный процесс, при котором лицо, осуществляющее планирование, пытается удовлетворить различным требованиям или ограничениям лечения (например, параметрам гистограммы доза-объем (DVH)), принимая во внимание их индивидуальную значимость (например, весовые коэффициенты), чтобы разработать план лечения, приемлемый с клинической точки зрения. Решение этой задачи может представлять собой процесс, требующий много времени и выполняемый путем проб и ошибок, который усложняется присутствием различных органов риска (OAR), поскольку с увеличением числа OAR (например, до тринадцати в случае лечения рака головы и шеи) возрастает также сложность этого процесса. Органы риска, расположенные на удалении от опухоли, можно легко избавить от облучения, в то время как OAR, расположенные вблизи целевой опухоли или наложенные на нее, возможно, будет трудно уберечь.
План лечения может быть позже осуществлен путем позиционирования пациента и проведения предписанной радиационной терапии. План радиотерапевтического лечения может включать в себя ʺфракционированиеʺ дозы, посредством чего в течение заданного периода времени проводится последовательность сеансов радиационной терапии (например, 45 фракций), при этом каждое проведение терапии включает в себя предусмотренную фракцию общей предписанной дозы. Однако в ходе проведения терапии положение пациента и положение целевой опухоли относительно терапевтической установки (например, линейного ускорителя - ʺlinacʺ) являются очень важными, чтобы обеспечить облучение целевой опухоли, а не здоровой ткани.
ОБЗОР
Авторы настоящего изобретения, среди прочего, выявили, что план радиотерапевтического лечения может регулироваться единовременно в адаптивном режиме с целью введения поправки на изменение положения целевой опухоли в ходе проведения радиационной терапии в отношении опухоли. Например, заданная мишень, такая как опухоль, может изменить свое положение настолько, что если используется исключительно ʺоффлайнʺ-подход к планированию лечения, местоположение опухоли, на которое указывают медицинские изображения, полученные до проведения терапии, может существенно отличаться от местоположения опухоли-мишени в процессе проведения радиационной терапии. Например, опухоль может сократиться, может переместиться или может не совпадать с ожидаемым или заданным местоположением, указанным в плане лечения. Движение мишени может быть вызвано одной или несколькими причинами, например сердцебиением, дыханием, рефлекторным актом, таким как кашель, или другими перемещениями. Таким образом, место, предназначенное для проведения радиационной терапии на основе изображений, полученных до проведения лечения, может существенно не совпадать с заданной мишенью, когда радиационная терапия, в конечном счете, будет проводиться. В дальнейшем в этом документ ʺцелевой локусʺ представляет собой местоположение мишени, например, определяемый до проведения терапии, а ʺлокус терапевтического воздействияʺ - местоположение, в котором проводится радиационная терапия в ходе лечения (в идеале совпадающее с фактическим местоположением мишени во время проведения радиационной терапии).
При одном подходе визуализация может выполняться одновременно с проведением радиационной терапии, например, осуществляя сбор изображений непосредственно перед началом проведения радиационной терапии в ходе сеанса лечения, либо используя последовательность соответствующего проведения терапии, за которым сразу же следует сбор одного или нескольких изображений опухоли в ходе сеанса проведения радиационной терапии. Такая визуализация может предоставлять информацию, полезную для идентификации положения мишени или для идентификации перемещения мишени. Такую одновременную визуализацию можно назвать, в общем, визуализацией ʺв режиме реального времениʺ, однако вообще существует время ожидания или запаздывание между получением изображения и проведением радиационной терапии, обычно составляющее порядка 100-500 миллисекунд (мс).
Возникает проблема, если задержка сбора или скорость сбора изображений трехмерной визуализирующей информации в объемном виде является неприемлемой (например, сбор изображений происходит слишком медленно, чтобы позволить направлять или контролировать проведение терапии, например с задержкой, превышающей примерно 500 мс для «респираторных мишеней»). Объект изобретения, представленный в настоящем описании, может решить такую проблему, например, способствуя более быстрому сбору визуализирующих срезов (в том числе одного или нескольких одномерных профилей, двумерных срезов или трехмерных объемов, содержащих подобъем или подобласть ранее визуализированной объемной области), включая сравнение информации, касающейся участка целевого локуса, полученной быстро из одного или нескольких визуализирующих срезов, с информацией, приобретенной из ранее полученного объемного опорного изображения.
В одном примере адаптивная система для проведения терапии под контролем изображений может получать визуализирующую информацию, включающую в себя объемное изображение, содержащее мишень в организме пациента, подвергаемого радиационной терапии, а также может получать визуализирующую информацию, связанную с одним или несколькими визуализирующими срезами, содержащими различные участки мишени, при этом визуализирующие срезы получены в разные моменты времени после получения объемного изображения.
Согласно различным примерам система может пространственно совмещать информацию, касающуюся участка мишени, по меньшей мере, из одного из визуализирующих срезов, полученных ранее, а также пространственно совмещать участок мишени, по меньшей мере, из одного из визуализирующих срезов, полученных позже. Система может затем определять различие между местоположением мишени, указанным пространственно совмещенной информацией, и более ранним местоположением мишени, указанным на ранее полученном объемном изображении. Система может далее генерировать скорректированный протокол лечения для управления доставкой терапевтического пучка на основе установленного различия в положении мишени.
В другом примере участок или полный объем объемного опорного изображения может пространственно совмещаться с одним или несколькими визуализирующими срезами, чтобы определить оптимальный сдвиг между объемным опорным изображением и одним или несколькими визуализирующими срезами. Например, объемное опорное изображение может включать в себя трехмерную визуализирующую информацию (например, серую шкалу или величины контраста, соответствующие вокселам), при этом трехмерная визуализирующая информация может поступательно перемещаться или совершать поворот для достижения оптимального совмещения с одним или несколькими визуализирующими срезами (например, двумерной визуализирующей информацией). Точность приближения между сдвинутой или совершившей поворот трехмерной визуализирующей информацией в объемном виде и одним или несколькими визуализирующими срезами может включать в себя использование одной или нескольких метрик, не требуя сегментирования мишени.
Скорректированный протокол лечения может генерироваться в адаптивном режиме, чтобы совместить локус терапевтического воздействия, созданный терапевтическим пучком, со скорректированным целевым локусом или стробировать пучок, так чтобы терапия проводилась, когда локус терапевтического воздействия проходит через целевой локус. Корректировка протокола лечения в качестве иллюстративных примеров может включать в себя одно или несколько из следующих действий: (a) регулировка исполнительных механизмов, соединенных с подвижной платформой, такой как кушетка или стол, поддерживающей пациента, подвергаемого терапии, (b) регулировка одной или нескольких апертур, выполненных с возможностью коллимации или придания формы терапевтическому пучку, (c) регулировка одного или нескольких исполнительных механизмов, выполненных с возможностью позиционирования устройства выдачи терапевтического воздействия для установления заданного направления терапевтического пучка, или (d) синхронизация проведения терапии, например с использованием полученной визуализации или информации от других датчиков.
Данный обзор ставит целью создание общего представления об объекте изобретения по настоящей заявке на патент. Он не предназначен для предоставления исчерпывающего или всеобъемлющего объяснения изобретения. Ниже приводится подробное описание для предоставления дополнительной информации в отношении настоящей заявки на патент.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ. 1A иллюстрирует, в общем, пример системы для радиационной терапии, которая может включать в себя устройство выдачи терапевтического воздействия, выполненное с возможностью создания терапевтического пучка.
ФИГ. 1B иллюстрирует, в общем, другой пример системы для радиационной терапии.
ФИГ. 1C иллюстрирует, в общем, пример системы, которая может включать в себя объединенные систему для радиационной терапии и визуализирующую систему, например, может включать в себя в себя визуализирующую систему компьютерной томографии (CT).
ФИГ. 1D иллюстрирует, в общем, вид, частично в разрезе, одного примера системы, которая может включать в себя объединенные систему для радиационной терапии и визуализирующую систему, например, может включать в себя в себя визуализирующую систему ядерного магнитного резонанса (MR).
ФИГ. 2 иллюстрирует, в общем, пример конфигурации коллиматора, которая может использоваться для придания формы, направления и модуляции интенсивности радиационного терапевтического пучка.
ФИГ. 3 иллюстрирует, в общем, пример системы для радиационной терапии, которая может включать в себя устройство для радиационной терапии и устройство для сбора изображений.
ФИГ. 4 иллюстрирует, в общем, пример системы, которая может использоваться для сбора изображений, сегментации изображений, целевого прогнозирования, управления терапией или настройки терапии.
ФИГ. 5 иллюстрирует, в общем, пример системы, которая может включать в себя контроллер для проведения радиационной терапии, имеющий визуализирующее вводное устройство, генератор для проведения радиационной терапии, а также устройство выдачи терапевтического воздействия.
ФИГ. 6 иллюстрирует, в общем, вид целевого локуса, такого как опухолевая область, который можно получить с использованием технологии объемной визуализации.
ФИГ. 7A и ФИГ. 7B иллюстрируют виды плоскости получения изображений (на ФИГ. 7A) и соответствующего полученного визуализирующего среза (на ФИГ. 7B), относящегося к первой ориентации плоскости визуализации.
ФИГ. 7C и ФИГ. 7D иллюстрируют виды плоскости получения изображений (на ФИГ. 7C) и соответствующего полученного визуализирующего среза (на ФИГ. 7D), относящегося ко второй ориентации плоскости визуализации, которая может быть ортогональной к первой ориентации плоскости визуализации, упомянутой выше в отношении ФИГ. 7A и ФИГ. 7B.
ФИГ. 7E и ФИГ. 7F иллюстрируют виды плоскости получения изображений (на ФИГ. 7E) и соответствующего полученного визуализирующего среза (на ФИГ. 7F), относящегося к третьей ориентации плоскости визуализации, которая может быть ортогональной к первой и/или второй ориентациям плоскости визуализации, упомянутым выше в отношении ФИГ. 7A, ФИГ. 7B, ФИГ. 7C и ФИГ. 7D.
ФИГ. 8A иллюстрирует, в общем, набор плоскостей получения изображения, который можно получить, когда целевой локус совершает перемещение от одного момента сбора изображений к другому.
ФИГ. 8B иллюстрирует, в общем, набор областей сбора изображений, который может содержать криволинейную форму.
ФИГ. 8C иллюстрирует, в общем, набор плоскостей получения изображения, который может содержать различные ориентации, при этом не требуется, чтобы каждая из них была ортогональной по отношению к другим.
ФИГ. 9A иллюстрирует, в общем, набор из двух визуализирующих срезов, например, включающий в себя целевой локус, смещаемый между первым и вторым визуализирующими срезами.
ФИГ. 9B иллюстрирует, в общем, набор из двух пространственно совмещенных визуализирующих срезов, например, после того, как сегментированный участок целевого локуса отрегулирован на одном или нескольких визуализирующих срезах.
ФИГ. 10 иллюстрирует, в общем, технологию, которая может включать в себя пространственное совмещение сегментированных участков целевого локуса.
ФИГ. 11A иллюстрирует, в общем, комплексное сегментированное представление целевого локуса, например, после пространственного совмещения участков целевого локуса, полученных в разные моменты времени.
ФИГ. 11B иллюстрирует, в общем, технологию для определения различия между местоположением целевого локуса согласно полученной пространственно совмещенной визуализирующей информации по отношению к предшествующему местоположению целевого локуса, например, представленному ранее полученной пространственной визуализирующей информацией.
ФИГ. 11C иллюстрирует, в общем, технологию для корректировки протокола лечения, например, для сдвига локуса терапевтического воздействия в новое местоположение.
ФИГ. 12 иллюстрирует технологию, которая может включать в себя чередование обработки визуализирующей информации, относящейся к ранее полученным визуализирующим срезам, со сбором изображений, чтобы повысить эффективность других технологий, представленных в настоящем описании.
ФИГ. 13 иллюстрирует, в общем, технологию, например способ, который может включать в себя получение пространственной визуализирующей информации, например опорного изображения, а также получение визуализирующих срезов, включая определение различия в местоположении целевого локуса.
На чертежах, которые не обязательно выполнены с соблюдением масштаба, одинаковые ссылочные позиции могут обозначать одинаковые компоненты на разных видах. Одинаковые ссылочные позиции, имеющие разные буквенные индексы, могут представлять разные примеры одинаковых компонентов. Чертежи иллюстрируют, в общем, в качестве примера, но не в ограничительном смысле, различные варианты осуществления, рассматриваемые в настоящем документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
ФИГ. 1A иллюстрирует, в общем, пример системы 102 для радиационной терапии, которая может включать в себя устройство 104 выдачи терапевтического воздействия, выполненное с возможностью создания терапевтического пучка 108. Устройство 104 выдачи терапевтического воздействия может включать в себя один или несколько аттенюаторов или коллиматоров, таких как многолепестковый коллиматор (MLC), описанный в иллюстративном примере на ФИГ. 2. Как показано на ФИГ. 1A, пациент может располагаться в области 112, например, на платформе 116 (например, столе или кушетке) для получения дозы излучения согласно плану радиотерапевтического лечения. Устройство 104 выдачи терапевтического воздействия может располагаться на гантри 106 или другой механической опоре, способной поворачивать устройство 104 выдачи терапевтического воздействия вокруг оси (ʺAʺ). Платформа 116 и/или устройство 104 выдачи терапевтического воздействия могут обладать способностью перемещения в другие местоположения, например в поперечном направлении (ʺTʺ) или латеральном направлении (ʺLʺ). Возможны другие степени свободы, такие как поворот вокруг одной или нескольких других осей, например, поворот вокруг поперечной оси (обозначенной ʺRʺ).
Система координат (содержащая оси A, T и L), показанная на ФИГ. 1A, может иметь начало, расположенное в изоцентре 110. Изоцентр может определяться как местоположение, в котором радиотерапевтический пучок 108 пересекает начало координатной оси, чтобы доставить предписанную дозу облучения в некоторое место на пациенте или в организме пациента. Например, изоцентр 110 может определяться как местоположение, в котором радиотерапевтический пучок 108 пересекает тело пациента при различных поворотных положениях устройства 104 выдачи терапевтического воздействия, задаваемых гантри 106 вокруг оси A.
В одном примере детектор 114 может располагаться в поле терапевтического пучка 108 и может включать в себя плоскопанельный детектор (например, детектор прямого детектирования или сцинтилляционный детектор). Детектор 114 может устанавливаться на гантри 106 противоположно устройству 104 выдачи терапевтического воздействия, чтобы поддерживать совмещение с терапевтическим пучком 108, когда гантри 106 совершает поворот. Таким образом, детектор 114 может использоваться для мониторинга терапевтического пучка 108, либо детектор 114 может использоваться для визуализации, например портальной визуализации.
В одном иллюстративном примере платформа 116, устройство 104 выдачи терапевтического воздействия или гантри 106, либо несколько из них, могут позиционироваться автоматически, при этом устройство 104 выдачи терапевтического воздействия может создавать терапевтический пучок 108 согласно заданной дозе для конкретного случая проведения терапии. Последовательность выдачи терапевтических воздействий может задаваться согласно плану радиотерапевтического лечения, например, с использованием различных ориентаций или местоположений гантри 106, платформы 116 или устройства 104 выдачи терапевтического воздействия. Выдача терапевтических воздействий может происходить последовательно, однако они могут пересекаться в требуемом локусе терапевтического воздействия на пациенте или в организме пациента, например, в изоцентре 110. Предписанная кумулятивная доза радиационной терапии благодаря этому может доставляться в локус терапевтического воздействия, в то время как повреждение ткани вблизи локуса терапевтического воздействия может быть снижено или его можно избежать.
Как упоминалось в отношении других примеров, приведенных в настоящем описании, система 102 для радиационной терапии может включать в себя систему для сбора изображений или может быть связана с ней, чтобы обеспечить проведение визуализации с использованием ядерного магнитного резонанса (MR) и/или рентгеновской визуализации, и может включать в себя визуализацию с использованием компьютерной томографии (CT) или ультразвуковую визуализацию. В одном примере MR визуализирующая информация или иная визуализирующая информация может использоваться для генерирования визуализирующей информации или визуализаций, эквивалентных CT визуализации, не требуя подлинной CT визуализации. Такая визуализация может быть названа ʺпсевдо-CTʺ визуализацией.
ФИГ. 1B иллюстрирует, в общем, другой пример системы 102 для радиационной терапии (например, установку Leksell Gamma Knife, изготовленную компанией Elekta AB, Стокгольм, Швеция) согласно некоторым вариантам осуществления по настоящему раскрытию. Как показано на ФИГ. 1B, в сеансе радиационной терапии на пациенте 152 может располагаться координатная рама 154 для стабилизации анатомического участка пациента (например, головы), подвергаемого хирургическому вмешательству или радиационной терапии. Координатная рама 154 и система 156 позиционирования пациента могут создавать пространственную систему координат, которая может использоваться при визуализации пациента или в процессе радиационного хирургического вмешательства.
Устройство 102 для радиационной терапии может включать в себя защитный корпус 164 для заключения множества источников 162 излучения. Источники 162 излучения могут генерировать множество радиационных пучков (например, элементарных пучков), проходящих через каналы 166 для пучков. Множество радиационных пучков могут быть выполнены с возможностью фокусировки в изоцентре 158 с различных направлений. В то время как каждый отдельный радиационный пучок может иметь относительно низкую интенсивность, изоцентр 158 может получать относительно высокий уровень облучения, когда множество доз от различных радиационных пучков аккумулируются в изоцентре 158. В определенных вариантах осуществления изоцентр 158 может соответствовать мишени, подвергаемой хирургическому вмешательству или лечению, такой как опухоль.
ФИГ. 1C иллюстрирует, в общем, пример системы, которая может включать в себя объединенные систему 102 для радиационной терапии и визуализирующую систему, которая может содержать визуализирующую систему с применением компьютерной томографии (CT). CT-визуализирующая система может включать в себя источник 118 визуализирующего рентгеновского излучения, например, обеспечивающего энергию рентгеновского излучения в некотором энергетическом диапазоне, измеряемом в килоэлектрон-вольтах (кэВ). Источник 118 визуализирующего рентгеновского излучения создает один или несколько веерообразных или конических пучков 120, направленных к детектору 122 визуализации, например плоскопанельному детектору. Система 102 для радиационной терапии может быть схожей с системой 102, описанной в отношении ФИГ. 1A, и, например, включать в себя устройство 104 выдачи терапевтического воздействия, гантри 106, платформу 116, а также другой плоскопанельный детектор 114. Как и в примерах на ФИГ. 1A, ФИГ. 1B и ФИГ. 1D, система 102 для радиационной терапии может быть соединена с ускорителем высоких энергий или может включать в себя ускоритель высоких энергий, выполненный с возможностью создания терапевтического радиационного пучка. Рентгеновский источник 118 может создавать диагностический пучок рентгеновского излучения сравнительно низкой энергии для проведения визуализации.
В иллюстративном примере на ФИГ. 1C устройство 104 выдачи терапевтического воздействия и рентгеновский источник 118 могут устанавливаться на одном и том же поворотном гантри 106, будучи разнесенными в поворотном направлении друг от друга на 90 градусов. В другом примере два или более рентгеновских источников могут устанавливаться по окружности гантри 106, так что каждый имеет свою собственную детекторную конструкцию, чтобы проводить диагностическую визуализацию одновременно под множеством углов. Точно так же может быть предусмотрено множество устройств 104 выдачи терапевтических воздействий.
ФИГ. 1D иллюстрирует, в общем, вид, частично в разрезе, одного примера системы, которая может включать в себя объединенные систему 102 для радиационной терапии и визуализирующую систему, которая может содержать визуализирующую систему 130 с применением ядерного магнитного резонанса (MR). MR-визуализирующая система 130 может быть выполнена с возможностью образования ʺканалаʺ вокруг оси (ʺAʺ), при этом система для радиационной терапии может включать в себя устройство 104 выдачи терапевтического воздействия, чтобы создавать радиотерапевтический пучок 108, направленный в изоцентр 110 в этом канале вдоль оси A. Устройство 104 выдачи терапевтического воздействия может включать в себя коллиматор 124, чтобы управлять радиотерапевтическим пучком 108, придавать ему форму, а также его модулировать с целью направления пучка 108 в локус терапевтического воздействия, совмещенный с заданным целевым локусом в теле пациента. Пациент может поддерживаться платформой, например платформой, устанавливаемой вдоль одного или нескольких из следующих направлений: аксиального направления A, латерального направления L и поперечного направления T. Одна или несколько частей системы 102 для радиационной терапии могут устанавливаться на гантри 106, чтобы поворачивать устройство 104 выдачи терапевтического воздействия вокруг оси A.
ФИГ. 1A, ФИГ. 1B, ФИГ. 1C и ФИГ. 1D иллюстрируют, в общем, примеры, содержащие конфигурацию, при которой устройство выдачи терапевтического воздействия может совершать поворот вокруг центральной оси (например, оси ʺAʺ). Могут использоваться другие конфигурации устройств выдачи терапевтических воздействий. Например, устройство выдачи терапевтического воздействия может устанавливаться на роботизированной руке или манипуляторе, например, имеющем множество степеней свободы. В еще одном примере устройство выдачи терапевтического воздействия может быть неподвижным, например, располагаться в области, латерально отделенной от пациента, при этом платформа, служащая опорой для пациента, может использоваться для совмещения изоцентра проведения радиационной терапии с заданным целевым локусом в теле пациента.
ФИГ. 2 иллюстрирует, в общем, пример многолепесткового коллиматора (MLC) 132, который может использоваться для придания формы, направления и модуляции интенсивности радиационного терапевтического пучка. На ФИГ. 2 лепестки 132A - 132J могут позиционироваться автоматически для образования апертуры, аппроксимирующей сечение или проекцию опухоли 140. Лепестки 132A - 132J могут быть выполнены из материала, приспособленного для ослабления или блокирования радиационного пучка в областях, отличных от апертуры, согласно плану радиотерапевтического лечения. Например, лепестки 132A - 132J могут включать в себя металлические пластины, например содержащие вольфрам, при этом длинная ось пластин ориентирована перпендикулярно направлению пучка, а концы ориентированы параллельно направлению пучка (как показано в плоскости чертежа на ФИГ. 2). ʺСостояниеʺ MLC 132 может адаптивно регулироваться в ходе проведения курса радиационной терапии, чтобы создать терапевтический пучок, который лучше аппроксимирует форму или местоположение опухоли 140 либо другого целевого локуса по сравнению с использованием статической конфигурации коллиматора или по сравнению с конфигурацией MLC 132, определяемой исключительно с использованием технологии ʺоффлайнʺ планирования лечение. Технологию проведения радиационной терапии, содержащую использование MLC 132 для создания заданного распределения дозы облучения опухоли или конкретных областей опухоли, можно назвать радиационной терапией с модуляцией интенсивности (IMRT).
ФИГ. 3 иллюстрирует, в общем, пример системы 300 для радиационной терапии, которая может включать в себя устройство 330 для радиационной терапии и устройство для сбора изображений. Система 300 для радиационной терапии может включать в себя обучающий модуль 312, прогнозирующий модуль 314, обучающую базу 322 данных, базу 324 данных тестирования, устройство 330 для радиационной терапии, а также устройство 350 для сбора изображений. Система 300 для радиационной терапии может быть также связана с системой 342 планирование лечения (TPS) и онкологической информационной системой (OIS) 344, которые могут предоставлять информацию о пациенте. Кроме того, система 300 для радиационной терапии может включать в себя дисплейное устройство, а также пользовательский интерфейс.
ФИГ. 4 иллюстрирует, в общем, пример системы 400, которая может использоваться для выполнения одной или нескольких из следующих операций: сбор изображений, сегментация изображений, целевое прогнозирование, управление терапией или настройка терапии. Согласно некоторым вариантам осуществления система 400 может представлять собой одно или несколько вычислительных устройств с высокими рабочими характеристиками, способных идентифицировать, анализировать, сохранять, генерировать или предоставлять большие объемы данных, согласующихся с раскрытыми вариантами осуществления. Система 400 может быть обособленной либо она может представлять собой часть подсистемы, которая, в свою очередь, может представлять собой часть более крупной системы. Например, система 400 может представлять распределенные серверы с высокими характеристиками, расположенные удаленно и осуществляющие обмен информацией по сети, такой как интернет, или сети связи со специализированными каналами, такой как локальная сеть (LAN) или региональная сеть (WAN). В некоторых вариантах осуществления система 400 может включать в себя встроенную систему, визуализирующий сканер (например, сканер для ядерного магнитного резонанса (MR) либо другой сканер, такой как сканер для компьютерной томографии (CT)) и/или дисплейное устройство с сенсорным экраном, обменивающиеся информацией с одним или несколькими удаленно расположенными вычислительными устройствами с высокими рабочими характеристиками.
В одном варианте осуществления система 400 может включать в себя один или несколько процессоров 414, одно или несколько запоминающих устройств 410, а также один или несколько коммуникационных интерфейсов 415. Процессор 414 может представлять собой процессорную цепь, включающую в себя одно или несколько универсальных устройств обработки информации, таких как микропроцессор, центральный процессорный блок (CPU), графический процессор (GPU) и т.п. В частности, процессор 414 может представлять собой микропроцессор со сложным набором команд (CISC), микропроцессор с сокращенным набором команд (RISC), микропроцессор со сверхдлинным командным словом (VLIW), процессор, реализующий другой набор команд, или процессоры, реализующие комбинацию наборов команд.
Процессор 414 может также представлять собой одно или несколько специализированных устройств обработки информации, таких как специализированная интегральная микросхема (ASIC), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA), процессор цифровой обработки сигналов (DSP), однокристальная система (SoC) и т.п. Как понятно специалистам в данной области техники, в некоторых вариантах осуществления процессор 414 может представлять собой специализированный процессор, а не процессор общего назначения. Процессор 414 может включать в себя одно или несколько известных устройства обработки информации, например микропроцессор из семейства Pentium™ или Xeon™, производимый компанией Intel™, из семейства Turion™, производимый компанией AMD™, или любой другой из различных процессоров, производимых фирмами-поставщиками, такими как Oracle™ (например, процессор с архитектурой SPARC™). Процессор 414 может также включать в себя блоки графической обработки, производимые компанией Nvidia™. Раскрытые варианты осуществления не ограничиваются каким-либо типом процессоров, имеющих иную конфигурацию для удовлетворения вычислительным требованиям по идентификации, анализу, сохранению, генерированию и/или предоставлению большого количества данных визуализации или данных другого типа, согласующихся с раскрытыми вариантами осуществления.
Запоминающее устройство 410 может включать в себя одно или несколько устройств хранения данных, выполненных с возможностью хранения выполняемых компьютером инструкций, используемых процессором 414 для осуществления функций, связанных с раскрытыми вариантами осуществления. Например, запоминающее устройство 410 может хранить выполняемые компьютером команды для программного обеспечение 411, предназначенного для планирования лечения, программного обеспечения 412 операционной системы, а также программного обеспечения 413 для обучения/прогнозирования. Процессор 414 может быть соединен с возможностью обмена информацией с запоминающим устройством/устройством 410 хранения информации, при этом процессор 414 может быть выполнен с возможностью осуществления хранимых в нем инструкций для выполнения одной или нескольких операций, согласующихся с раскрытыми вариантами осуществления. Например, процессор 414 может реализовывать программное обеспечение 413 для обучения/прогнозирования, чтобы осуществить выполнение функций обучающего модуля 312 и прогнозирующего модуля 314. Кроме того, процессорное устройство 414 может реализовывать программное обеспечение 411 для планирования лечения (например, такое как Monaco®, предоставляемое компанией Elekta), которое может быть сопряжено с программным обеспечением 413 для обучения/прогнозирования.
Раскрытые варианты осуществления не ограничены отдельными программами или компьютерами, приспособленными для выполнения специальных задач. Например, запоминающее устройство 410 может включать в себя единую программу, выполняющую функции системы 400, либо множество программ (например, программное обеспечение 411 для планирования лечения и/или программное обеспечение 413 для обучения/прогнозирования). Кроме того, процессор 414 может выполнять одну или несколько программ, находящихся удаленно от системы 400, например программ, хранящихся в базе 420 данных, при этом такие «удаленно размещенные» программы могут включать в себя программное обеспечение онкологической информационной системы или программное обеспечение для планирования лечения. Запоминающее устройство 410 может также хранить данные изображений или любой другой тип данных/информации в любом формате, который система может использовать для выполнения операций, согласующихся с раскрытыми вариантами осуществления.
Коммуникационный интерфейс 415 может представлять собой одно или несколько устройств, выполненных с возможностью приема и/или передачи данных системой 400. Коммуникационный интерфейс 415 может включать в себя одно или несколько цифровых и/или аналоговых коммуникационных устройств, позволяющих системе 400 обмениваться информацией с другими установками и устройствами, например, удаленно расположенными компонентами системы 400, базой 420 данных или базой 430 данных медицинских учреждений. Например, процессор 414 может соединяться с возможностью обмена информацией с базой (базами) 420 данных или базой (базами) 430 данных медицинских учреждений через коммуникационный интерфейс 415. Например, коммуникационный интерфейс 415 может представлять собой компьютерную сеть, такую как интернет, или сеть связи со специализированными каналами, такую как LAN или WAN. В качестве альтернативы коммуникационный интерфейс 415 может представлять собой спутниковый канал связи или любой цифровой либо аналоговый канал связи, позволяющий процессору 414 отправлять данные на любую из баз 420, 430 данных или получать от них.
База (базы) 420 данных и база (базы) 430 данных медицинских учреждений могут включать в себя одно или несколько запоминающих устройств, которые хранят информацию и которые доступны и управляются через систему 400. Например, база (базы) 420 данных, база (базы) 530 данных медицинских учреждений либо и те, и другие, могут включать в себя реляционные базы данных, такие как базы данных Oracle™, базы данных Sybase™, или другие, и могут включать в себя нереляционные базы данных, такие как файловая система Hadoop, HBase, Cassandra, или другие. Базы данных или другие файлы могут включать в себя, например, необработанные данные из MR-сканов или CT-сканов, связанных с объектом визуализации, например для обучения или предоставления опорного изображения, MR-векторы признаков, CT-значения, векторы признаков уменьшенной размерности, псевдо-CT-модель (модели) прогнозирования, псевдо-CT-значение (значения), псевдо-CT-изображение, DICO-данные и т.д. Системы и способы по раскрытым вариантам осуществления, однако, не ограничены отдельными базами данных. В одном аспекте система 400 может включать в себя базу (базы) 420 данных или базу (базы) 430 данных медицинских учреждений. В качестве альтернативы, база (базы) 420 данных и/или база (базы) 430 данных медицинских учреждений могут располагаться удаленно от системы 400. База (базы) 420 данных и база (базы) 430 данных медицинских учреждений могут включать в себя вычислительные компоненты (например, систему управления базой данных, сервер баз данных и т.д.), выполненные с возможностью приема и обработки запросов на данные, хранящиеся в запоминающих устройствах базы (баз) 420 данных или базы (баз) 430 данных медицинских учреждений, и предоставления данных из базы (баз) 420 данных или базы (баз) 430 данных медицинских учреждений.
Система 400 может обмениваться информацией с другими устройствами и компонентами системы 400 по сети (не показано). Сеть может представлять собой сеть любого типа (в том числе инфраструктурную), которая обеспечивает сообщение, обмен информацией или способствует обмену информацией и позволяет отправлять и получать информацию между другими устройствами и/или компонентами системы 400 по сети (не показано). В других вариантах осуществления один или несколько компонентов системы 400 могут обмениваться информацией напрямую через специализированные каналы связи, такие как канал (например, проводной канал, беспроводной канал или спутниковый канал, либо другой канал связи) между системой 400 и базой (базами) 420 данных, а также базой (базами) 430 данных медицинских учреждений.
Конфигурация и границы функциональных структурных блоков системы 400 определены в настоящем документе для удобства описания. Могут быть определены альтернативные границы при условии, что заданные функции выполняются и их соотношения соблюдаются надлежащим образом. Альтернативные решения (в том числе эквиваленты, расширенные понятия, видоизменения, отклонения и т.д. по отношению к тому, что представлено в настоящем описании) будут понятны специалистам в данной области техники на основе идей, содержащихся в настоящем описании. Такие альтернативные решения подпадают под объем раскрытых вариантов осуществления.
ФИГ. 5 иллюстрирует, в общем, пример системы 500, которая может включать в себя контроллерную систему 554 для проведения радиационной терапии, имеющую визуализирующее вводное устройство 560, генератор 556 для проведения радиационной терапии, а также устройство 504 выдачи терапевтического воздействия. Генератор 556 для проведения терапии может включать в себя ускоритель, например линейный ускоритель, или другой источник излучения, при этом устройство 504 выдачи терапевтического воздействия может быть соединено с генератором 556 для проведения терапии с целью обработки пучка энергетических фотонов или частиц, выдаваемых генератором 556 для проведения терапии. Например, устройство 504 выдачи терапевтического воздействия может включать в себя выходной исполнительный механизм 566 или может быть соединен с ним, чтобы поворачивать и/или поступательно перемещать устройство 504 выдачи терапевтического воздействия для создания радиотерапевтического пучка, локус терапевтического воздействия которого направлен к заданному целевому локусу. Устройство 504 выдачи терапевтического воздействия может включать в себя коллиматор 564, например многолепестковый коллиматор, упомянутый выше в отношении ФИГ. 2. Как показано на ФИГ. 5, контроллерная система 554 для проведения терапии может быть выполнена с возможностью управления одним или несколькими из следующих объектов: генератором 556 для проведения терапии, устройством 504 выдачи терапевтического воздействия или исполнительным механизмом 516 позиционирования пациента (например, подвижной платформой, содержащей кушетку или стол), используя адаптивную технологию радиационной терапии, описанную в других примерах настоящего документа.
Контроллерная система 554 для проведения терапии может быть соединена с одним или несколькими датчиками, например с использованием входного сенсорного устройства 562. Например, датчик 558 пациента может предоставлять физиологическую информация в контроллерную систему для проведения терапии, например информацию, касающуюся дыхания (например, с использованием плетизмографического датчика), механических или электрических показателей работы сердца пациента, интенсивности периферического кровообращения, положения пациента или перемещения пациента. Такая информация может предоставлять суррогатный сигнал, коррелированный с перемещением одного или нескольких органов или других областей, служащих мишенью для устройства 504 выдачи терапевтического воздействия, при этом такая информация может использоваться для управления терапией (например, для синхронизации терапии).
Визуализирующее вводное устройство 560 может быть соединено с визуализирующей системой 550 (которая в качестве иллюстративных примеров может включать в себя визуализирующую систему с применением компьютерной томографии, визуализирующую систему с применением ядерного магнитного резонанса (MR) или ультразвуковую визуализирующую систему). В качестве альтернативы или дополнительно контроллерная система 554 для проведения терапии может получать визуализирующую информацию из хранилища 552 данных визуализации, например централизованной базы данных визуализации или с сервера визуализации. Контроллерная система 554 для проведения терапии и/или визуализирующая система 550 могут включать в себя элементы, показанные и описанные в отношении системы 400, представленной на ФИГ. 4.
ФИГ. 6 иллюстрирует, в общем, вид целевого локуса 616, такого как опухолевая область, подвергаемая лечению с использованием радиационной терапии. Информация, касающаяся целевого локуса 616, может быть получена с использованием технологии объемной визуализации. В изображении на ФИГ. 6 показаны прямоугольные грани всего лишь в целях иллюстрации, при этом действительный целевой локус 616 может включать в себя криволинейные или нерегулярные поверхности. Рассматриваемая область 612 может быть визуализирована, например с помощью MR визуализации, CT визуализации, псевдо-CT визуализации, портальной визуализации, ультразвуковой визуализации или других технологий. Целевой локус 616 может быть идентифицирован, например, с использованием технологий автоматической, мануальной или полуавтоматической сегментации изображений. Например, вокселам (например, вокселу 620) может приписываться заданная метка, чтобы идентифицировать локус или группу вокселей, содержащих мишень для радиационной терапии. В качестве иллюстративного примера величина контраста для воксела 620 может сравниваться со смежными вокселами, при этом край опухоли или другой области может быть идентифицирован, например, с использованием информации о контрасте. Другие области могут быть также идентифицированы, например близлежащие органы или местоположения других элементов.
Могут определяться различные признаки целевого локуса, например местоположения краев (например, с помощью технологи детектирования края или идентификации края). Например, положение целевого локуса 616 может быть идентифицировано путем определения пространственного центроида 608 целевого локуса 616. Использование центроида 608 в качестве выделенного признака носит иллюстративный характер, при этом для отслеживания перемещения целевого локуса 616 могут использоваться другие признаки, например идентифицированное в ручном режиме или определенное автоматически местоположение точки, поверхности или края целевого локуса 616. В еще одном примере может использоваться имплантируемая или наружная начальная реперная метка, чтобы создать признак в полученной визуализирующей информации.
Целевой локус 616, а также один или несколько соответствующих элементов, таких как центроид 608, могут быть идентифицированы в процессе визуализации для планирования лечения, например «интерфракционно» (например, между сеансами проведения радиационной терапии) либо непосредственно перед началом сеанса проведения радиационной терапии. Пространственная визуализирующая информация, содержащая целевой локус 616, может быть названа ʺопорным изображениемʺ. Как упоминалось выше, может возникать проблема, поскольку сбор изображений и время ожидания в обработке информации могут не позволять осуществлять сбор ʺв реальном времениʺ пространственной визуализирующей информации в ходе проведения радиационной терапии. Таким образом, интрафракционный сбор изображений (например, в процессе или между выдачами доз радиотерапевтического облучения в сеансе радиационной терапии) может включать в себя более быстрое получение визуализирующих срезов (в том числе одного или нескольких одномерных профилей, двумерных срезов или трехмерных объемов, содержащих подобъем или подобласть ранее визуализированной объемной области). Информация, касающаяся участка целевого локуса, полученная быстро из одного или нескольких визуализирующих срезов может сравниваться с информацией, полученной из ранее полученного объемного опорного изображения, чтобы скорректировать протокол лечения, например, отрегулировать проведение терапии в связи с перемещением целевого локуса. Средство визуализации, используемое для получения или генерирования объемного опорного изображения, не обязательно должно быть тем же, что и при использовании для интрафракционной визуализации.
В другом примере целевой локус 616 не требует сегментации или иной идентификации в объемном опорном изображении. Использование выражения ʺцелевой локусʺ служит лишь для иллюстрации мишени в пределах рассматриваемой области, например участка или полного объема опухоли, подвергаемой лечению, либо других анатомических структур, таких как органы вблизи опухоли. В дополнение к сегментации целевого локуса 616 или вместо нее могут быть реализованы различные технологии согласно настоящему описанию, в том числе пространственное совмещение участка объемного опорного изображения (например, заданной рассматриваемой области) или целиком объемного опорного изображения с другой визуализирующей информацией, например, с использованием воксельных значений, в том числе значений контраста или серой шкалы. Например, такое пространственное совмещение может включать в себя трехмерное (например, объемное) совмещение с одним или несколькими двумерными визуализирующими срезами (например, 3D-2D совмещение) или иные технологии.
ФИГ. 7A и ФИГ. 7B иллюстрируют виды плоскости 712A получения изображения (на ФИГ. 7A) целевого локуса 716 и соответствующего полученного визуализирующего среза 714A (на ФИГ. 7B), относящегося к первой ориентации плоскости визуализации, пересекающей целевой локус 716 вдоль линии 706A. В качестве иллюстративного примера ФИГ. 7A может представлять сагиттальную ориентацию плоскости 712A получения изображения и соответствующего среза 714A. Визуализирующий ʺсрезʺ может содержать двумерную пиксельную визуализирующую информацию или трехмерную визуализирующую информацию, например, иметь малую конечную толщину, как иллюстративно показано на ФИГ. 7B. Участок 718 целевого локуса на визуализирующем срезе 714A может быть идентифицирован, например, опять же с использованием технологии сегментации, например, с помощью дискретного динамического контура, по технологии «snake» или подхода «level set», либо технологии на основе совмещения.
Может быть получен набор визуализирующих срезов, например, содержащих различные ориентации плоскости получения изображений, как показано на ФИГ. 7C, ФИГ. 7D, ФИГ. 7E и ФИГ. 7F. Например, ФИГ. 7C и ФИГ. 7D иллюстрируют виды плоскости 712B получения изображения (на ФИГ. 7C), пересекающей целевой локус 716 вдоль линии 706B, и соответствующего полученного визуализирующего среза 714B (на ФИГ. 7D), содержащего другой участок 718B целевого локуса 716, относящийся ко второй ориентации плоскости визуализации, которая может быть ортогональной к первой ориентации плоскости визуализации, упомянутой выше в отношении ФИГ. 7A и ФИГ. 7B. В качестве иллюстрации ФИГ. 7C и ФИГ. 7D могут соответствовать фронтальной плоскости. ФИГ. 7E и ФИГ. 7F иллюстрируют виды плоскости 712C получения изображения (на ФИГ. 7E), пересекающей целевой локус 716 вдоль линии 706C, и соответствующего полученного визуализирующего среза 714C (на ФИГ. 7F), содержащего еще один участок 718C целевого локуса 716, относящийся к третьей ориентации плоскости визуализации, которая может быть ортогональной к первой и/или второй ориентациям плоскости визуализации, упомянутым выше в отношении ФИГ. 7A, ФИГ. 7B, ФИГ. 7C и ФИГ. 7D. В качестве иллюстрации ФИГ. 7E и ФИГ. 7F могут соответствовать аксиальной плоскости визуализации. Визуализирующие срезы по ФИГ. 7A, ФИГ. 7B, ФИГ. 7C, ФИГ. 7D, ФИГ. 7E и ФИГ. 7F показаны в виде двумерных плоскостей, ортогональных друг другу. Однако, как упоминалось в отношении других примеров, приведенных в настоящем описании, не требуется, чтобы срезы были плоскими и ортогональными. Каждый полученный визуализирующий срез может быть обработан, в том числе обработка одного или нескольких срезов может выполняться параллельно с получением визуализирующего среза. Например, такая обработка может включать в себя выборочную информацию из объемного опорного изображения, например, соответствующую плоскости или области полученного визуализирующего среза.
При одном подходе признак, выделенный из одного или нескольких визуализирующих срезов 714A, 714B и 714C может сравниваться с визуализирующей информацией, извлеченной из объемного опорного изображения. Например, сегментированный участок целевого локуса 616 из объемного опорного изображения или область, заключающая в себя целевой локус и окружающие ткани, может пространственно совмещаться с соответствующим визуализирующим срезом 714A, 714B или 714C, чтобы определить, не сместился ли целевой локус. Однако сравнение признака, выделенного из единственного двумерного визуализирующего среза, с соответствующим признаком, полученным из объемного опорного изображения, может оказаться сложной задачей. Например, ФИГ. 8A иллюстрирует, в общем, набор плоскостей 812A, 812B и 812C получения изображения, который можно получить, когда целевой локус 816 совершает перемещение от одного момента сбора изображений к другому. В момент времени ti-2 линия 806A, по которой плоскость получения изображения пересекает целевой локус 816, находится примерно посередине, при этом в момент времени ti-1 линия 806B смещена, а в момент времени ti линия 806C смещена дальше. Визуализирующие срезы, полученные в моменты времени ti, ti-1, ti-2, …, в целом могут быть помечены как Si, Si-1, Si-2, ….
Если перемещение целевого локуса происходит вне плоскости, местоположение центроида или другого элемента может не выявить существенного сдвига от изображения к изображению, даже если целевой локус существенно переместился, или целевой локус может оказаться деформированным, что усложняет интерпретацию перемещения. Однако такое внеплоскостное перемещение можно надлежащим образом отследить путем изменения ориентации последовательно полученных визуализирующих срезов (например, как показано на ФИГ. 8C и в других местах) или изменяя либо вводя поправку на неплоскую форму области сбора изображений, так чтобы визуализирующие срезы не были представлены как идеально плоские в трехмерном смысле (например, как показано на ФИГ. 8B). Например, ФИГ. 8B иллюстрирует, в общем, набор визуализирующих срезов 813A, 813B и 813C, который может содержать криволинейную форму. Вообще, даже говоря о ʺплоскостяхʺ сбора изображений, технологии, представленные в настоящем описании, могут использоваться с другими геометриями срезов, например криволинейными срезами, показанными на ФИГ. 8B. В качестве иллюстративного примера MR визуализирующая информация может быть доступной в виде плоских срезов, при этом плоские срезы могут подвергаться трансформации, чтобы получить поверхности, являющиеся криволинейными в трехмерном смысле, чтобы помочь захватить или внести поправку на искажение в поле визуализации, например для компенсации неоднородности образованного магнитного поля. В качестве другого иллюстративного примера ФИГ. 8C иллюстрирует, в общем, набор плоскостей 815A, 815B и 815C получения изображения, который может содержать различные ориентации, не требующие соблюдения условия ортогональности для каждой из них.
Как упоминалось выше, если визуализирующие срезы получают последовательно во времени, целевой локус, вероятно, будет смещаться между последовательными сборами изображений. ФИГ. 9A иллюстрирует, в общем, набор из двух визуализирующих срезов, например, включающий в себя целевой локус, смещаемый между первым и вторым визуализирующими срезами. Пример с двумя последовательно полученными визуализирующими срезами является иллюстративным. Технологии, представленные в настоящем описании, также, в общем, применимы к последовательностям более чем из двух визуализирующих срезов (или даже единственному визуализирующему срезу, анализируемому в отношении части или полного объема опорной пространственной визуализирующей информации).
Визуализирующий срез 914A (например, S i ) может включать в себя один участок 918A целевого локуса, а второй визуализирующий срез 914B (Si-1, например, полученный ранее во времени) может включать в себя второй участок 918B. Второй участок 918B оказывается смещенным относительно первого участка 918A на величину смещения 920. Поскольку смещение 920 обычно является неизвестной величиной или вектором, могут использоваться различные технологии, чтобы пространственно совместить первый и второй участки 918A и 918B. Как показано на ФИГ. 9B, пространственно совмещенный срез 914C может включать в себя отрегулированное местоположение участка 918C целевого локуса. В обозначениях набор или ряд полученных визуализирующих срезов может быть помечен как Si, Si-1, Si-2,..., Si-n, где Si соответствует «самому последнему» полученному срезу для обработки, а Si-n соответствует «самому раннему» полученному срезу для обработки. Набор пространственно совмещенных визуализирующих срезов может быть помечен как Si, Sʹi-1, Sʹi-2,… Sʹi-n.
ФИГ. 10 иллюстрирует, в общем, технологию, которая может включать в себя пространственное совмещение сегментированных участков целевого локуса из двух (или более) визуализирующих срезов Si, Si-1, Si-2,..., Si-n. При одном подходе может быть образована метрика, которая количественно оценивает, насколько точно совмещены два участка целевого локуса 1018A и 1018B (или, в более общем смысле, насколько точно совмещены два визуализирующих среза или визуализирующих объема), например сходство между пикселами вдоль линии пересечения 1022, соединяющей первый участок 1018A и сдвинутый второй участок 1018B. В число примеров таких метрик входят одномерная нормализованная кросс-корреляция или взаимная информация. Может осуществляться автоматизированная технология оптимизации, чтобы найти поступательные перемещения второго участка 1018B, обеспечивающие оптимальное значение метрики. Могут использоваться маски для сведения расчетов только к наиболее релевантным пикселям, например пикселям вблизи искомой мишени. Данный первый подход в целом основан на использовании плоскостей, имеющих общую линию пересечения.
Другой подход может включать в себя создание трехмерных (3D) воксельных изображений, например, имеющих первое изображение, соответствующее первой ориентации среза, содержащее заполненные вокселы, соответствующие участку целевого локуса в пределах среза, и пустые вокселы за пределами среза, а также второе изображение второй ориентации среза, содержащее свои собственные заполненные вокселы, соответствующие участку целевого локуса во втором изображении. В качестве иллюстративного примера MR визуализирующие срезы обычно имеют конечную толщину, например, соответствующую примерно 5 миллиметрам. Конечная толщина среза может приниматься в расчет путем наделения вокселей информацией о срезе в пределах действительной толщины среза, используя двумерную (2D) пиксельную информацию, извлеченную из MR визуализирующего среза. Может использоваться технология 3D совмещения, чтобы найти оптимальное поступательное перемещение между двумя 3D-изображениями, а также могут использоваться маски, чтобы исключить вокселы, не содержащие информации о срезе. Подход 3D совмещения также, в общем, основан на наличии общей линии пересечения. Иллюстративный пример визуализирующих срезов с трехмерным совмещением представлен на ФИГ. 11A.
В еще одном подходе технология прогнозирования может применяться к ранее полученному визуализирующему срезу, чтобы найти наиболее вероятное положение участка целевого локуса для полученной ранее ориентации визуализирующего среза, но с той же меткой времени, что и у текущего или позже полученного визуализирующего среза. Для такого прогнозирования могут использоваться различные технологии, такие как ядерная оценка плотности, нейронная сеть или технология сопоставления с шаблоном. Прогнозирование может быть особенно эффективным, если перемещение целевого локуса обладает высокой периодичностью по своей природе, например, связано с дыхательными движениями. Хотя применение прогнозирования - всего лишь аппроксимация, оно также может использоваться в сочетании со способами, основанными на изображениях, которые описаны выше и в других местах настоящего описания. Подход на основе прогнозирования не опирается на использование плоскостей получения изображения, имеющих общую линию пересечения, а значит, технологии прогнозирования могут использоваться при получении параллельных срезов.
В еще одном подходе при быстром получении перпендикулярных MR-визуализирующих срезов в текущем изображении могут появляться темные линии в месте, где возбуждалось предыдущее изображение и полностью еще не срелаксировало, возвращаясь к равновесию. Поскольку возбужденные магнитные диполи от предшествующего среза следуют движению анатомических частей, зрительно доступная ранее возбужденная область (например, линия возбуждения) может использоваться в качестве фиксатора для совмещения предыдущих срезов с позже полученной визуализирующей информацией. Это может приниматься в расчет косвенно с использованием других технологий, упомянутых выше, поскольку такие затемненные области в качестве пиксельных или воксельных элементов могут влиять на совмещение, или в явном виде, например путем идентификации или напрямую определения местоположения таких затемненных областей в полученных визуализирующих срезах. Например, может использоваться технология детектирования пика для нахождения точек вдоль центра затемненных областей, при этом может быть найдена линия (прямая или кривая), обеспечивающая наилучшее соответствие этим точкам. Различные примеры, описанные в данном документе, относятся к совмещению изображений, в том числе, например, совмещению сегментированного участка первого изображения с сегментированным участком или другими идентифицированными элементами второго изображения (или набора изображений). Вообще совмещение двух изображений может включать в себя подвижное и фиксированное изображения. Задача может заключаться в определении положения или трансформации подвижного изображения так, чтобы оно наилучшим образом соответствовало фиксированному изображению. Понятие ʺпереместитьʺ может подразумевать, например, сдвинуть подвижное изображение пространственно в одном или нескольких измерениях (совершив лишь поступательные перемещения), сдвинуть и повернуть подвижное изображение или даже деформировать подвижное изображение. Степени свободы, доступные для перемещения подвижного изображения, можно назвать ʺпараметрами оптимизацииʺ, которые, в качестве иллюстративного примера, могут включать в себя две степени свободы в случае одного лишь сдвига для двух 2D-изображений или 6 степеней свободы для сдвигов в сочетании с поворотами для 3D-изображений. Хотя мы можем обычно иметь в виду совмещение 3D-изображений, ʺпараметры оптимизацииʺ по-прежнему могут именоваться ʺвеличинами сдвигаʺ без нарушения общности.
Для заданного набора параметров оптимизации метрика может определять ʺдоброкачественностьʺ найденного совпадения между подвижным и фиксированным изображением. Различные примеры могут включать в себя определение нормализованной кросс-корреляции или взаимной информации (например, с использованием воксельных или пиксельных значений в качестве входных величин), при этом такие технологии могут указывать оптимальное значение метрики, когда изображения хорошо согласуются между собой. Сущность основополагающей технологии визуализации может способствовать установки того, какую метрику использовать. Например, технология взаимной информации может использоваться для изображений, полученных с использованием разных средств, например позитронно-эмиссионной томографии (PET) и CT-визуализации.
Технология оптимизации может использоваться для нахождения величин сдвига, оптимизирующих метрику между подвижным и фиксированным изображением, чтобы определить величины сдвига, дающие наилучшее согласование между этими двумя изображениями. В число различных возможных средств оптимизации могут входить градиентный спуск, имитация отжига (simulating annealing), градиентный спуск в сочетании с доверительной областью либо одна или несколько других технологий. В некоторых случаях возможны деформации между изображениями, однако не всегда необходимо оптимизировать векторные поля деформаций и принимать их в расчет, поскольку оптимизация информации о деформировании может привести к нежелательной задержке по времени и/или нарушить устойчивость технологии оптимизации. Расчет метрики может ограничиваться заданной рассматриваемой областью, такой как ʺмаскаʺ. Например, если принять, что в рассматриваемой области деформация пренебрежимо мала, поступательные перемещения или повороты без деформации могут использоваться для определения величин сдвига, являющихся локально оптимальными в заданной рассматриваемой области.
В общем, если доступны один или несколько 2D визуализирующих срезов, перемещение мишени для радиационной терапии может определяться между текущим 2D срезом (например, MR визуализирующим срезом) и начальным 3D объемом (например, опорным объемным изображением). В качестве иллюстративного примера 3D объем может также соответствовать конкретной фазе дыхания, чтобы снизить «размытость» дыхания, что может быть достигнуто либо с помощью стробированной или синхронизированной визуализации (например, синхронизированной визуализации), либо путем извлечения 3D объемного изображения из четырехмерной визуализирующей информации на конкретной фазе (например, извлечения 3D объемного снимка из 4D визуализирующего ряда, например 4D визуализирующей информации, полученной с помощью MR визуализации).
При одном подходе на визуализирующем срезе может быть идентифицирована сама мишень. Однако, хотя в других местах настоящего описания упоминается сегментация, технологии, представленные в настоящем описании, также применимы, если сегментация или иное выделение признаков не выполняется. В качестве иллюстративного примера может определяться наилучшее соответствие значений серой шкалы между одним или несколькими позже полученными визуализирующими срезами и ранее полученным опорным 3D изображением. Мишени не требуется в действительности присутствовать на изображении, однако может быть задана рассматриваемая область, которая может включать в себя участок мишени или мишень вместе с краевой зоной, или просто произвольную рассматриваемую область без мишени.
При одном подходе может выполняться 2D/3D совмещение, чтобы найти относительный сдвиг между текущим визуализирующим срезом и опорным объемом. 3D изображение может представлять ʹподвижное изображениеʹ, а 2D срез может представлять ʹфиксированное изображениеʹ в рамках технологии совмещения. В общем случае местоположение мишени может быть идентифицировано в 3D изображении, при этом приложение относительного сдвига к ранее полученному местоположению мишени может позволить оценить скорректированное местоположение мишени, например в трехмерной системе координат. Такая оценка может выполняться, не прибегая к необходимости определения деформации, и даже может выполняться без использования поворотных параметров, чтобы повысить эффективность выполнения технологии оптимизации. Такие упрощающие допущения могут применяться, например, при совмещении 3D опорного изображения с одним или несколькими 2D визуализирующими срезами.
Заданная рассматриваемая область, например, может использоваться для определения маски вокруг мишени вместе с краевой зоной (хотя не требуется, чтобы рассматриваемая область включала в себя мишень или полный объем мишени). Деформация может присутствовать, однако, в качестве иллюстративного примера, если краевая зона мала, деформация также будет мала (например, пренебрежимо мала), при этом сдвиг самой мишени может определяться с использованием технологии совмещения, не учитывающей деформацию. Таким образом, технология с использованием единственной плоскости (например, технология, при которой визуализирующий срез представляет собой фиксированное изображение) по-прежнему может предоставлять информацию, касающуюся сдвига в трех измерениях. Такая технология является устойчивой, когда в изображениях имеется достаточно элементов, чтобы ʺзафиксироватьʺ совмещение в трех измерениях, - совмещение сходится к четко определенному оптимуму, - хотя сами элементы не требуют выделения или сегментации.
При одном подходе нормализованная кросс-корреляция градиента изображений может использоваться в качестве метрики совмещения, поскольку такая технология стремится согласовать края изображений и менее чувствительна к абсолютным значениям серой шкалы, которые могут разниться от одного изображения к другому. Единственный визуализирующий срез или единственная плоскость в некоторых случаях могут быть недостаточно надежными для создания сдвига с четким оптимальным значением (в разговорной речи ʹфиксированнымʹ). Таким образом, могут быть полезны дополнительные срезы, чтобы помочь зафиксировать все направления, например, с помощью текущего сагиттального и ранее полученного коронарного среза, или наоборот. С увеличением количества срезов, используемых для совмещения, будь то в параллельных, ортогональных либо непараллельных и неортогональных плоскостях, доступен больший объем информации для выполнения совмещения опорного объемного изображения и позже полученных визуализирующих срезов, что повышает надежность определения конечных параметров сдвига.
Совмещение может включать в себя совершение поиска путем перемещения 3D объема по одному или нескольким визуализирующим срезам, либо срезы могут вводиться в 3D объем, как упоминалось в других местах настоящего описания, и в этом случае может использоваться 3D-3D-технология совмещения (например, подавление или игнорирование совмещения пустых вокселей). Технология использования множества срезов хорошо работает, например, если срезы получают в быстрой последовательности, например, с интервалом менее примерно 50 мс между моментами времени, соответствующими получению срезов. Если между получением визуализирующих срезов проходит больше времени, тогда «более старые» срезы могут становиться ʹпросроченнымиʹ. Однако такие срез по-прежнему могут временно повторно совмещаться, например, с использованием либо a) технологии прогнозирования, например, когда перемещение мишени носит периодический характер по своей природе; либо b) совмещения линий возбуждения, создаваемых средством визуализации (например, линий возбуждения, видимых при MR сборе изображений), например путем подгонки линии посредством таких линий возбуждения, о которых говорилось в других местах настоящего описания; либо c) путем пространственного совмещения «старого» визуализирующего среза, так чтобы он соответствовал текущему срезу, с помощью метрики, рассчитанной вдоль линии пересечения.
ФИГ. 11A иллюстрирует, в общем, представление составного объекта 1118 целевого локуса, например, после пространственного совмещения сегментированных участков целевого локуса, полученных в разные моменты времени, соответствующие пространственно совмещенным визуализирующим срезам 1114A и 1114B. После того как участки целевого локуса из двух или более визуализирующих срезов пространственно совмещены, может быть выделен некоторый элемент, например, из составного объекта 1118. Например, может определяться местоположение 1108 центроида составного объекта 1118 или другой элемент, например дающий оценку местоположения центроида целевого локуса для использования в корректировке протокола проведения радиационной терапии. В другом примере найденное пространственное смещение между участками целевого локуса в первом и втором визуализирующих срезах 1114A и 1114B может использоваться для корректировки протокола проведения радиационной терапии.
ФИГ. 11B иллюстрирует, в общем, технологию для определения различия между оцененным впоследствии или предсказанным местоположением составного объекта 1118 целевого локуса согласно полученной пространственно совмещенной визуализирующей информации по отношению к предшествующему местоположению целевого локуса 616, например, представленному ранее полученной пространственной визуализирующей информацией. Смещение одного или нескольких элементов может использоваться для оценки настоящего или будущего местоположения целевого локуса. Например, смещение может определяться между ранее найденным центроидом 608, выделенным из опорной визуализирующей информации, и позже найденным центроидом 1108. В другом примере параметры сдвига из визуализирующего совмещения могут использоваться для создания скорректированного целевого локуса, не требуя выделения или определения элементов, таких как центроид. Вообще может использоваться множество других технологий, чтобы извлечь информацию, касающуюся перемещения или смещения целевого локуса 616, используя пространственно совмещенные визуализирующие срезы.
Например, после того как набор предшествующих визуализирующих срезов совмещен с текущим срезом для образования набора срезов Si, Sʹi-1, Sʹi-2, … Sʹi-n, может быть найдено оптимальное совмещение набора срезов (или составного объекта 1108, построенного из такого набора срезов) и трехмерного опорного объема (например, опорного объема, соответствующего целевому локусу 616, показанному на ФИГ. 11B). В качестве иллюстративного примера получению сагиттального среза может предшествовать получение коронарного среза. Может быть идентифицировано пространственное поступательное перемещение, которое приводит коронарный срез к временной точке получения сагиттального среза, чтобы пространственно совместить коронарный срез с сагиттальным срезом. Затем оба среза могут устанавливаться в 3D воксельном координатном пространстве. Это может осуществляться путем введения срезов в виде срезов бесконечно малой толщины или срезов конечных размеров, используя известную толщину срезов (как показано в составном объекте 1118, представленном на ФИГ. 11A и ФИГ. 11B).
Вокселы, не заполненные участками целевого локуса из каждого среза, могут оставаться пустыми. Затем может определяться 3D-3D совмещение между 3D опорным изображением (например, соответствующим целевому локусу 616) и 3D ʺизображением, заполненным срезамиʺ (соответствующим составному объекту 1118). Маска может использоваться для отфильтровывания вокселов, которые не были заполнены. В другом примере может выполняться 3D-2D совмещение, например, с использованием множества 2D срезов, а не единственного составного объекта. Например, могут оцениваться параметры сдвига (например, смещение одного или нескольких элементов, например центроида, или набор величин сдвига, указывающих поступательное перемещение или поворот рассматриваемой области) 3D опорного изображения, чтобы оптимизировать значения метрики подобия, которая сравнивает вокселы сдвинутого 3D объемного опорного изображения с каждым из срезов множества 2D визуализирующих срезов, используя вышеупомянутые технологии совмещения и оптимизации. Таким образом, может выполняться 3D-2D совмещение, чтобы идентифицировать оптимальный набор величин сдвига. Местоположение мишени может корректироваться с использованием информации, полученной из величин сдвига. Технологии совмещения 3D-3D, 2D-2D или 3D-2D не требуют сегментации изображений (например, сам целевой локус не требует сегментации), при этом такое совмещение не требует идентификации визуализирующих элементов, таких как центроид или местоположение краев. Вместо этого совмещение может выполняться с использованием серой шкалы или визуализирующей информации о контрасте (либо других выделенных значений), например, по заданной рассматриваемой области, в общем, как упоминалось в других местах настоящего описания.
ФИГ. 11C иллюстрирует, в общем, технологию для корректировки протокола лечения, например, для сдвига локуса терапевтического воздействия в новое местоположение. Может устанавливаться прежняя целевая область 1110A для проведения радиационной терапии, например, соответствующая целевому локусу, извлеченному из объемного опорного изображения, либо устанавливаться согласно другим лечебным или дозиметрическим показателям. Такая целевая область 1110A проведения терапии может устанавливаться, по меньшей мере, частично с использованием позиционирования устройства выдачи терапевтического воздействия, модуляции терапевтического пучка, в том числе модуляции интенсивности и/или формы пучка, либо перемещения пациента с помощью исполнительного механизма, такого как подвижная кушетка или платформа для проведения терапии. Из целевой области проведения терапии могут выделяться один или несколько элементов, например центроид 1108A. Может определяться расчетное или спрогнозированное смещение целевого локуса (например, опухоли или другой структуры, подвергаемой лечению), например, с использованием других технологий, представленных в настоящем описании.
Целевая область 1110A проведения терапии может регулироваться для получения скорректированной целевой области 1110B проведения терапии. Например, если целевой локус поступательно переместился вследствие движения пациента, такое смещение может быть приложено к ранее полученному центроиду 1110A, чтобы создать центроид 1108B скорректированной целевой области 1110B проведения терапии. Точно так же, если выделены другие элементы, целевая область 1110A проведения терапии может регулироваться с использованием других технологий, таких как с применением поворота или масштабирования. В другом примере взамен регулировки целевой области 1110A проведения терапии или в дополнение к ней для управления терапией могут использоваться другие технологии, например стробирование терапии, чтобы запретить проведение радиационной терапии, пока скорректированная целевая область 1110B проведения терапии не окажется в заданной зоне. В еще одном примере суррогатный сигнал, например получаемый с выхода датчика, может использоваться для стробирования терапии. Например, выход датчика может быть скоррелирован с местоположением элемента, выделенного из визуализирующих срезов, например местоположением центроида целевого локуса в визуализирующих срезах, после того как визуализирующие срезы пространственно совмещены. Проведение терапии может стробироваться синхронно, например, синхронизироваться с выходным сигналом датчика (например, чтобы выдавать терапевтические воздействия в определенные моменты времени в процессе некоторого периодического движения, такого как дыхание).
Вышеописанные технологии могут выполняться последовательно, например, содержать сбор изображений и обработку таких изображений, затем выполнять сбор другой серии изображений и осуществлять обработку полученного позже набора изображений. При другом подходе один или несколько этапов технологий, представленных в настоящем описании, могут выполняться параллельно или поочередно, чтобы обеспечить непрерывное генерирование смещения или иной информации для использования в корректировке протокола лечения в адаптивном режиме. Например, ФИГ. 12 иллюстрирует технологию, которая может включать в себя чередование обработки визуализирующей информации, относящейся к ранее полученным визуализирующим срезам, со сбором изображений, чтобы повысить эффективность других технологий, представленных в настоящем описании. Система для сбора изображений может осуществлять получение визуализирующих срезов, например срезов Si, Si-1, Si-2, Si-3,…, соответствующих моментам времени захвата ti, ti-1, ti-2, ti-3,…, как иллюстративно показано на ФИГ. 12. В момент времени t может быть получен срез Si, при этом один или несколько ранее полученных срезов, например срезы Si-1 и Si-2, могут пространственно совмещаться друг с другом или как-то иначе обрабатываться в процессе получения визуализирующего среза Si.
В качестве иллюстративного примера визуализирующие срезы показаны в виде двумерных плоскостей, ортогональных друг другу. Однако, как упоминалось в отношении других примеров, приведенных в настоящем описании, не требуется, чтобы срезы были плоскими и ортогональными. Каждый полученный визуализирующий срез может обрабатываться, в том числе обработка одного или нескольких срезов может осуществляться параллельно с получением визуализирующего среза. Например, такая обработка может содержать выборочную информацию из объемного опорного изображения, например, соответствующую плоскости или области полученного визуализирующего среза. Протяженность целевого локуса (например, опухоли или другой анатомической структуры, которая может использоваться в качестве ориентира для адаптивного управления радиационной терапией) может быть получена из одной или нескольких сегментированных структур в объемном опорном изображении.
К этой протяженности целевого локуса может быть добавлена краевая зона, чтобы образовать область, в пределах которой целевой локус должен располагаться на последовательно получаемых визуализирующих срезах. Краевая зона может регулироваться на основе таких факторов, как скорость сбора изображений (чем ниже скорость сбора, тем дальше опухоль или другая мишень может перемещаться между моментами сбора изображений, при этом краевая зона может быть соответствующим образом увеличена). Опухоль или другая мишень может подвергаться сегментации в полученном визуализирующем срезе. Информация сегментированной мишени, извлеченная из одного или нескольких визуализирующих срезов, может пространственно совмещаться с целевым локусом, идентифицированным в планирующем изображении. Такое совмещение, как описано в других примерах в настоящем документе, может использоваться для определения скорректированного целевого локуса или для иного контролирования или адаптации терапии. Например, скорректированный целевой локус может использоваться для стробирования проведения лечения, например, приостанавливая проведение лечения, пока скорректированный целевой локус указывает, что целевой локус частично или полностью находится вне заданного пространственного окна стробирования, либо скорректированный целевой локус может использоваться для адаптации формы апертуры пучка для отслеживания опухоли.
При выполнении такой обработки ранее полученные визуализирующие срезы могут использоваться повторно, чтобы стробирование или отслеживание вносило поправки с более высокой скоростью, как иллюстративно показано на ФИГ. 12. Информация о скорректированном целевом локусе, например местоположении выделенного элемента (например, местоположении центроида) может использоваться для регулировки местоположения или ориентации будущих получаемых визуализирующих срезов, например для изменения положения центра или иного удерживания требуемого участка целевого локуса в поле визуализации.
ФИГ. 13 иллюстрирует, в общем, технологию 1300, например способ, который может включать в себя получение пространственной визуализирующей информации на этапе 1302, например опорного изображения, а также получение визуализирующих срезов 1304, включая определение различия в местоположении целевого локуса на этапе 1308. Этап или целиком вся технология 1300 (или другие технологии, представленные в настоящем описании) может выполняться, например, с использованием системы или других элементов, представленных на ФИГ. 1A, ФИГ. 1B, ФИГ. 1C, ФИГ. 1D, ФИГ. 2, ФИГ. 3, ФИГ. 4 или ФИГ. 5.
На этапе 1302 может быть получена пространственная визуализирующая информация, например соответствующая планирующему или опорному изображению. Пространственная визуализирующая информация может включать в себя целевой локус, например, содержащий область вокселей, служащую мишенью для радиационной терапии. Как упоминалось в других местах настоящего описания, время ожидания сбора изображений может сделать невозможным получение полной объемной визуализации целевого локуса в режиме реального времени, например интрафракционно. Таким образом, на этапе 1304 может быть получена визуализирующая информация, например, содержащая один или несколько визуализирующих срезов. Например, могут быть получены два визуализирующих среза, например, в разные моменты времени различных периодов времени после получения объемного изображения, полученного на этапе 1302. Если эти два визуализирующих среза получены в разные моменты времени, местоположение участка целевого локуса в каждом из визуализирующих срезов может быть разным (при этом такие визуализирующие срезы можно назвать ʺвременно несовмещеннымиʺ).
На этапе 1306, если визуализирующие срезы являются временно несовмещенными, информация (касающаяся целевого локуса) из ранее полученного одного, по меньшей мере, из двух визуализирующих срезов может пространственно совмещаться, по меньшей мере, с участком позже полученного одного, по меньшей мере, из двух визуализирующих срезов. На этапе 1308 может определяться различие между местоположением целевого локуса, указанным пространственно совмещенной информацией, и предшествующим местоположением целевого локуса, указанным объемным изображением, полученным на этапе 1302. Например, может использоваться технология совмещения, как упоминалось выше, чтобы определить сдвиг в элементе, например центроида целевого локуса, или сдвиг в мишени, не требуя сегментации или выделения элемента. Найденные величины сдвига могут предоставлять информацию, отражающую скорректированное местоположение мишени или другой рассматриваемой области.
В качестве опции, на этапе 1310 локус терапевтического воздействия (например, область или объем, являющийся мишенью для радиотерапевтического пучка) может быть скорректирован с использованием информации о скорректированном местоположении мишени, найденном на этапе 1308. Кроме того или вместо этого, в качестве опции, на этапе 1312 терапевтический пучок может подвергаться стробированию, чтобы обеспечить возможность проведения терапии, когда терапевтическое воздействие надлежащем образом совмещено со скорректированным или вычисленным местоположением мишени. Таким образом, проведение радиационной терапии может адаптивно контролироваться с использованием визуализирующих срезов и ранее полученного объемного опорного изображения.
Различные примечания и примеры
Каждый из неограничивающих примеров, описанных в данном документе, может использоваться самостоятельно или может объединяться в различных сочетаниях или комбинациях с одним или несколькими другими примерами.
Вышеприведенное подробное описание включает в себя ссылки на сопроводительные чертежи, составляющие часть подробного описания. На чертежах приведены в качестве иллюстрации конкретные варианты осуществления, в которых изобретение может быть воплощено на практике. Эти варианты осуществления в настоящем описание также именуются ʺпримерамиʺ. Такие примеры могут включать в себя элементы в дополнение к тем, которые показаны или описаны. Однако авторы настоящего изобретения также предполагают существование примеров, в которых предусмотрены только те элементы, которые показаны и описаны. Кроме того, авторы настоящего изобретения также предполагают существование примеров, в которых используется любая комбинация или сочетание показанных или описанных элементов (либо одного или нескольких их аспектов), либо в отношении конкретного примера (либо одного или нескольких его аспектов), либо в отношении других примеров (либо одного или нескольких их аспектов), показанных или описанных в настоящем документе.
В случае разночтений между данным документом и любыми документами, включенными в него в качестве ссылки, данный документ имеет приоритет.
В данном документе используется единственное число, как это принято в патентных документах, чтобы обозначить наличие одного или более одного элемента, вне зависимости от использования выражений ʺпо меньшей мере, одинʺ либо ʺодин или несколькоʺ. В данном документе союз ʺилиʺ носит неисключающий характер, так что ʺA или Bʺ включает в себя ʺA, но не Bʺ, ʺB, но не Aʺ, а также ʺA и Bʺ, если не указано обратное. В данном документе термины ʺвключающий в себяʺ и ʺв которомʺ используются в качестве простых эквивалентов соответствующих терминов ʺсодержащийʺ и ʺпри этомʺ. Кроме того, в нижеследующей формуле изобретения термины ʺвключающий в себяʺ и ʺсодержащийʺ подразумевают открытое множество, т.е. система, устройство, изделие, композиция, состав или процесс, включающие в себя элементы в дополнение к тем, что перечислены после использования такого термина в формуле изобретения, по-прежнему подпадают под объем этой формулы изобретения. Кроме того, в нижеследующей формуле изобретения термины ʺпервыйʺ, ʺвторойʺ, ʺтретийʺ и т.д. используются лишь в качестве меток и не придают численный характер соответствующим объектам.
Примеры способа, представленные в настоящем описании, по меньшей мере, частично могут быть машиновыполняемыми или реализуемыми с помощью компьютера. Некоторые примеры могут включать в себя читаемую компьютером среду или машиночитаемую среду, в которой закодированы инструкции, выполнение которых заставит электронное устройство осуществить способы, описанные в вышеприведенных примерах. Реализация таких способов может предполагать использование кода, такого как микрокод, код на языке ассемблера, код на языке высокого уровня и т.п. Такой код может включать в себя читаемые компьютером инструкции для выполнения различных способов. Код может образовывать части компьютерных программных продуктов. Кроме того, в одном примере код может реально храниться на одном или нескольких энергозависимых или энергонезависимых читаемых компьютером материальных носителях, например в процессе выполнения или в другие моменты времени. В число примеров таких читаемых компьютером материальных носителей могут входить, в частности, жесткие диски, съемные магнитные диски, съемные оптические диски (например, компакт-диски и цифровые видеодиски), кассеты с магнитной пленкой, карты памяти или флэш-карты, запоминающие устройства с произвольной выборкой (RAМ), постоянные запоминающие устройства (ROМ) и т.п.
Приведенное выше описание носит иллюстративный характер и не является ограничивающим. Например, вышеописанные примеры (либо один или несколько их аспектов) могут использоваться в сочетании друг с другом. Могут использоваться другие варианты осуществления, например, предложенные средним специалистом в данной области техники после ознакомления с вышеприведенным описанием. Отвечая требованиям 37 C.F.R. 1.72(b), предложен реферат, чтобы позволить читателю быстро понять сущность технического описания. Следует понимать, что он не используется для интерпретации или ограничения объема либо смыслового содержания формулы изобретения. Кроме того, в вышеприведенном подробном описании различные признаки могут быть сгруппированы между собой, чтобы упорядочить раскрытие. Это не следует понимать, как стремление сделать каждый не включенный в формулу изобретения признак обязательным для какого-либо пункта формулы изобретения. Наоборот, объект изобретения может заключаться не в полном наборе признаков конкретного раскрытого варианта осуществления. Таким образом, нижеследующие пункты формулы изобретения включены в подробное описание в виде примеров или вариантов осуществления, при этом каждый пункт формулы изобретения занимает самостоятельное положение в качестве отдельного варианта осуществления, причем предполагается, что такие варианты осуществления могут объединяться друг с другом в различных комбинациях или сочетаниях. Объем изобретения должен определяться со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения с полным набором ее эквивалентов.

Claims (45)

1. Компьютеризованный способ управления адаптивной системой для проведения радиационной терапии, при этом способ содержит этапы, на которых:
получают интерфракционное объемное изображение, содержащее изменяющийся во времени целевой локус, при этом интерфракционное объемное изображение получают в первый период времени;
получают, по меньшей мере, два интрафракционных визуализирующих среза, содержащих разные участки целевого локуса, причем первый интрафракционный визуализирующий срез получают во второй период времени, а второй интрафракционный визуализирующий срез получают в третий период времени;
при этом указанные по меньшей мере два интрафракционных визуализирующих среза получают одновременно в том же сеансе фракционной радиационной терапии, что и проводимая радиационная терапия, и они находятся в различных плоскостях визуализации, имеющих различную ориентацию;
выполняют пространственное совмещение участка целевого локуса из первого интрафракционного визуализирующего среза и участка целевого локуса из второго интрафракционного визуализирующего среза, включая поступательное перемещение части целевого локуса во втором интрафракционном визуализирующем срезе для совмещения части целевого локуса во втором интрафракционном визуализирующем срезе с частью целевого локуса в первом интрафракционном визуализирующем срезе;
определяют различие между местоположением целевого локуса, указанным пространственно совмещенной информацией, и местоположением целевого локуса, указанным интерфракционным объемным изображением; и
генерируют скорректированный протокол лечения для управления доставкой терапевтического пучка на основе установленного различия.
2. Компьютеризованный способ по п.1, в котором первый период времени предшествует второму и третьему периодам времени.
3. Компьютеризованный способ по п.1, в котором второй и третий периоды времени отличаются друг от друга.
4. Компьютеризованный способ по п.1, в котором генерирование скорректированного протокола лечения включает в себя совмещение локуса терапевтического воздействия, на который направлен терапевтический пучок, со скорректированным целевым локусом.
5. Компьютеризованный способ по п.1, в котором генерирование скорректированного протокола лечения включает в себя стробирование терапевтического пучка, чтобы обеспечить возможность проведения терапии, когда локус терапевтического воздействия совмещен с местоположением целевого локуса.
6. Компьютеризованный способ по п.1, в котором участки целевого локуса, содержащиеся, по меньшей мере, в двух визуализирующих срезах, частично перекрываются.
7. Компьютеризованный способ по п.1, в котором участки целевого локуса, содержащиеся, по меньшей мере, в двух визуализирующих срезах, не перекрываются.
8. Компьютеризованный способ по п.1, в котором пространственное совмещение информации, касающейся участков целевого локуса, включает в себя сегментацию участков целевого локуса, по меньшей мере, в двух визуализирующих срезах.
9. Компьютеризованный способ по п.8, в котором пространственное совмещение информации, касающейся участков целевого локуса, включает в себя перемещение сегментированного участка целевого локуса в одном или нескольких ранее полученных срезах изображения для совмещения сегментированного участка целевого локуса с сегментированным участком целевого локуса из позже полученного среза изображения.
10. Компьютеризованный способ по п.8, в котором пространственное совмещение информации, касающейся участков целевого локуса в одном или нескольких ранее полученных срезах изображения, включает в себя прогнозирование местоположения сегментированного участка целевого локуса из ранее полученного среза изображения, соответствующего моменту времени получения позже полученного визуализирующего среза.
11. Компьютеризованный способ по пп.1-10, в котором определение различия между местоположением целевого локуса, указанным пространственно совмещенной информацией, и местоположением целевого локуса, указанным объемным изображением, содержит:
сегментацию целевого локуса в объемном изображении; и
генерирование трехмерного воксельного представления пространственно совмещенной информации, касающейся целевого локуса, по меньшей мере, из двух визуализирующих срезов.
12. Компьютеризованный способ по п.11, в котором определение различия между местоположением целевого локуса содержит пространственное совмещение сегментированного целевого локуса из объемного изображения с трехмерным воксельным представлением, полученным, по меньшей мере, из двух визуализирующих срезов.
13. Компьютеризованный способ по п.1, в котором визуализирующие срезы являются ортогональными.
14. Компьютеризованный способ по п.1, в котором определение различия между местоположением целевого локуса, указанным пространственно совмещенной информацией, и предшествующим местоположением целевого локуса, указанным ранее полученным объемным изображением, происходит одновременно со сбором изображений другого визуализирующего среза.
15. Компьютеризованный способ по п.1, в котором визуализирующую информацию получают с помощью визуализации с использованием ядерного магнитного резонанса (MR).
16. Компьютеризованный способ по п.1, в котором визуализирующую информацию получают с помощью визуализации с использованием компьютерной томографии (CT).
17. Компьютеризованный способ по п.1, в котором визуализирующую информацию получают с помощью ультразвуковой визуализации.
18. Адаптивная система для проведения радиационной терапии, содержащая:
генератор для проведения терапии, выполненный с возможностью выдачи терапевтического пучка, направляемого к локусу терапевтического воздействия;
контроллерную систему для проведения терапии, соединенную с генератором для проведения терапии, при этом контроллерная система для проведения терапии содержит визуализирующее вводное устройство, причем контроллерная система для проведения терапии выполнена с возможностью:
получения интерфракционного объемного изображения, содержащего изменяющийся во времени целевой локус, при этом интерфракционное объемное изображение получают в первый период времени;
получения, по меньшей мере, двух интрафракционных визуализирующих срезов, содержащих разные участки целевого локуса, причем первый интрафракционный визуализирующий срез получают во второй период времени, а второй интрафракционный визуализирующий срез получают в третий период времени;
при этом указанные по меньшей мере два интрафракционных визуализирующих среза получают одновременно в том же сеансе фракционной радиационной терапии, что и проводимая радиационная терапия, и они находятся в различных плоскостях визуализации, имеющих различную ориентацию;
пространственного совмещения участка целевого локуса, содержащегося в первом интрафракционном визуализирующем срезе, с участком целевого локуса, содержащимся во втором интрафракционном визуализирующем срезе; и
поступательного перемещения части целевого локуса во втором интрафракционном визуализирующем срезе для совмещения части целевого локуса во втором интрафракционном визуализирующем срезе с частью целевого локуса в первом интрафракционном визуализирующем срезе;
определения различия между местоположением целевого локуса, указанным пространственно совмещенной информацией, и местоположением целевого локуса, указанным интерфракционным объемным изображением; и
генерирования скорректированного протокола лечения для управления доставкой терапевтического пучка на основе установленного различия.
19. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.18, в которой, по меньшей мере, два визуализирующих среза получают после получения объемного изображения.
20. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.19, в которой, по меньшей мере, два визуализирующих среза получают в разные периоды времени.
21. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.18, в которой контроллерная система для проведения терапии выполнена с возможностью генерирования скорректированного протокола лечения, в том числе совмещения локуса терапевтического воздействия, на который направляется терапевтический пучок, со скорректированным целевым локусом.
22. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.18, в которой контроллерная система для проведения терапии выполнена с возможностью генерирования скорректированного протокола лечения, в том числе стробирования терапевтического пучка, чтобы обеспечить возможность проведения терапии, когда локус терапевтического воздействия совмещен с местоположением целевого локуса.
23. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.18, дополнительно содержащая визуализирующую систему, использующую ядерный магнитный резонанс (MR);
при этом визуализирующую информацию получают с помощью MR визуализации, выполняемой MR-визуализирующей системой.
24. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.18, дополнительно содержащая рентгеновскую визуализирующую систему;
при этом визуализирующую информацию получают с помощью визуализации с использованием компьютерной томографии (CT), выполняемой с помощью рентгеновской визуализирующей системы.
25. Адаптивная система для проведения радиационной терапии по п.18, дополнительно содержащая ультразвуковую визуализирующую систему;
при этом визуализирующую информацию получают с помощью ультразвуковой визуализирующей системы.
RU2017118154A 2014-10-27 2015-10-27 Визуализационное наведение для радиационной терапии RU2671513C1 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462069145P 2014-10-27 2014-10-27
US62/069,145 2014-10-27
US201462089482P 2014-12-09 2014-12-09
US62/089,482 2014-12-09
PCT/US2015/057633 WO2016069633A1 (en) 2014-10-27 2015-10-27 Image guidance for radiation therapy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671513C1 true RU2671513C1 (ru) 2018-11-01

Family

ID=54477345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118154A RU2671513C1 (ru) 2014-10-27 2015-10-27 Визуализационное наведение для радиационной терапии

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9974977B2 (ru)
EP (1) EP3212286B1 (ru)
JP (1) JP6637060B2 (ru)
CN (2) CN107072628B (ru)
AU (2) AU2015339388B2 (ru)
RU (1) RU2671513C1 (ru)
WO (1) WO2016069633A1 (ru)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2810197B1 (en) * 2012-02-02 2018-04-04 Brainlab AG Method for determining an infusion parameter
US20170169609A1 (en) * 2014-02-19 2017-06-15 Koninklijke Philips N.V. Motion adaptive visualization in medical 4d imaging
US10650537B2 (en) * 2014-08-22 2020-05-12 B-K Medical Aps Updating reference imaging data with update 2D and/or 3D imaging data
WO2016069633A1 (en) 2014-10-27 2016-05-06 Elekta, Inc. Image guidance for radiation therapy
EP3145420B8 (en) * 2015-06-05 2020-12-30 Brain Navi Biotechnology Co., Ltd. Intraoperative tracking method
AU2016392399B2 (en) * 2016-02-08 2019-02-28 Elekta Ltd. Motion management in image-guided radiotherapy
US9855445B2 (en) 2016-04-01 2018-01-02 Varian Medical Systems, Inc. Radiation therapy systems and methods for delivering doses to a target volume
WO2017186610A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Koninklijke Philips N.V. Image guided treatment delivery
US11357419B2 (en) 2016-07-14 2022-06-14 Koninklijke Philips N.V. Magnetic resonance imaging guided therapy system
JP6746435B2 (ja) * 2016-08-25 2020-08-26 株式会社東芝 医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラム
WO2018053654A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 Alberta Health Services Magnetic resonance guided stereotactic radiosurgery
US10169869B2 (en) * 2016-12-08 2019-01-01 Siemens Healthcare Gmbh Imaging sequence control using automated determination of findings
JP6887030B2 (ja) 2017-06-26 2021-06-16 エレクタ、インク.Elekta, Inc. ディープ畳み込みニューラルネットワークを使用してコーンビームコンピュータ断層撮影画像を改善する方法
US10549117B2 (en) 2017-07-21 2020-02-04 Varian Medical Systems, Inc Geometric aspects of radiation therapy planning and treatment
US11590364B2 (en) 2017-07-21 2023-02-28 Varian Medical Systems International Ag Material inserts for radiation therapy
US10843011B2 (en) 2017-07-21 2020-11-24 Varian Medical Systems, Inc. Particle beam gun control systems and methods
US11712579B2 (en) 2017-07-21 2023-08-01 Varian Medical Systems, Inc. Range compensators for radiation therapy
US10183179B1 (en) 2017-07-21 2019-01-22 Varian Medical Systems, Inc. Triggered treatment systems and methods
US10092774B1 (en) 2017-07-21 2018-10-09 Varian Medical Systems International, AG Dose aspects of radiation therapy planning and treatment
US10485990B2 (en) 2017-09-07 2019-11-26 Elekta, Inc. Adaptive radiotherapy system
EP3460751A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-27 Koninklijke Philips N.V. Automated tumor partitioning
WO2019099904A1 (en) 2017-11-16 2019-05-23 Varian Medical Systems, Inc. Increased beam output and dynamic field shaping for radiotherapy system
US11273327B2 (en) * 2017-12-21 2022-03-15 Varian Medical Systems International Ag Virtual beam's-eye view imaging in radiation therapy for patient setup
US20190282189A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 Accuray Incorporated Limiting imaging radiation dose and improving image quality during treatment delivery
US11100632B2 (en) * 2018-04-13 2021-08-24 Elekta, Inc. Image synthesis using adversarial networks such as for radiation therapy
US11501438B2 (en) 2018-04-26 2022-11-15 Elekta, Inc. Cone-beam CT image enhancement using generative adversarial networks
CN110404182A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 北京连心医疗科技有限公司 核磁引导的人体器官实时定位跟踪方法、设备、存储介质
CN108742678B (zh) * 2018-06-01 2022-02-18 妙智科技（深圳）有限公司 图像配准方法、装置及计算机可读存储介质
US10910188B2 (en) 2018-07-25 2021-02-02 Varian Medical Systems, Inc. Radiation anode target systems and methods
WO2020041801A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Medical Beam Laboratories, Llc Beam delivery platform and position system
US10918885B2 (en) 2018-09-27 2021-02-16 Varian Medical Systems International Ag Systems, methods and devices for automated target volume generation
DE102018008806A1 (de) * 2018-11-09 2020-05-14 Städtisches Klinikum Dessau Verfahren zur echtheitsbezogenen Korrektur der räumlichen Lage des Zentralstrahles von Strahlentherapiegeräten und der Patientenposition
CN114796894A (zh) 2018-11-14 2022-07-29 上海联影医疗科技股份有限公司 放射治疗系统
US12109438B2 (en) * 2018-12-26 2024-10-08 Our United Corporation Positioning method realized by computer, and radiotherapy system
US10888713B2 (en) * 2018-12-28 2021-01-12 Varian Medical Systems, Inc. Multileaf collimator with alternating trapezoidal leaf geometry design
US10814144B2 (en) 2019-03-06 2020-10-27 Varian Medical Systems, Inc. Radiation treatment based on dose rate
US11116995B2 (en) 2019-03-06 2021-09-14 Varian Medical Systems, Inc. Radiation treatment planning based on dose rate
US11103727B2 (en) 2019-03-08 2021-08-31 Varian Medical Systems International Ag Model based PBS optimization for flash therapy treatment planning and oncology information system
US11090508B2 (en) 2019-03-08 2021-08-17 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh & Co. Kg System and method for biological treatment planning and decision support
CN110201314B (zh) * 2019-05-14 2021-06-29 沈阳东软智睿放疗技术有限公司 放疗装置
US10918886B2 (en) 2019-06-10 2021-02-16 Varian Medical Systems, Inc. Flash therapy treatment planning and oncology information system having dose rate prescription and dose rate mapping
CA3146431A1 (en) 2019-07-12 2021-01-21 Reflexion Medical, Inc. Multi-target treatment planning and delivery and virtual localization for radiation therapy
US11103729B2 (en) * 2019-08-13 2021-08-31 Elekta ltd Automatic gating with an MR linac
US11291859B2 (en) 2019-10-03 2022-04-05 Varian Medical Systems, Inc. Radiation treatment planning for delivering high dose rates to spots in a target
US11865361B2 (en) 2020-04-03 2024-01-09 Varian Medical Systems, Inc. System and method for scanning pattern optimization for flash therapy treatment planning
US11541252B2 (en) 2020-06-23 2023-01-03 Varian Medical Systems, Inc. Defining dose rate for pencil beam scanning
US11957934B2 (en) 2020-07-01 2024-04-16 Siemens Healthineers International Ag Methods and systems using modeling of crystalline materials for spot placement for radiation therapy
GB2596575B (en) * 2020-07-01 2023-04-19 Elekta ltd An imaging system for a radiotherapy device
US12064645B2 (en) 2020-07-02 2024-08-20 Siemens Healthineers International Ag Methods and systems used for planning radiation treatment
CN111672033A (zh) * 2020-07-21 2020-09-18 山东第一医科大学(山东省医学科学院) 一款教学用模拟医用电子直线加速器
US11842497B2 (en) * 2020-12-09 2023-12-12 Elekta Limited Automatic contour adaptation using neural networks
CN115702983A (zh) * 2021-08-09 2023-02-17 西安大医集团股份有限公司 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质
CN113744320B (zh) * 2021-09-10 2024-03-29 中国科学院近代物理研究所 一种智能型的离子束自适应放疗系统、存储介质及设备
CN114768121A (zh) * 2022-04-29 2022-07-22 上海联影医疗科技股份有限公司 一种自动调节射束信息的方法和系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070053491A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Eastman Kodak Company Adaptive radiation therapy method with target detection
RU2334251C1 (ru) * 2007-03-21 2008-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "СимЛаб" Устройство для измерения пространственного распределения плотности потока энергии в поперечном сечении луча (импульсного и непрерывного) направленного излучения высокой интенсивности и энергии фотонов и локализации отдельных органов пациента
US20090264753A1 (en) * 2008-04-22 2009-10-22 General Electric Company Method & system for multi-modality imaging of sequentially obtained pseudo-steady state data
US20120035462A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Maurer Jr Calvin R Systems and Methods for Real-Time Tumor Tracking During Radiation Treatment Using Ultrasound Imaging

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2189497A (en) * 1996-02-09 1997-08-28 Mayo Foundation For Medical Education And Research Radiotherapy treatment using medial access transformation
CA2314794A1 (en) * 2000-08-01 2002-02-01 Dimitre Hristov Apparatus for lesion or organ localization
EP1460938A4 (en) * 2001-11-05 2006-07-26 Computerized Med Syst Inc DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING, LEADING AND OBJECTING AN EXTERNAL RADIOTHERAPY
AU2003263003A1 (en) * 2002-08-29 2004-03-19 Computerized Medical Systems, Inc. Methods and systems for localizing of a medical imaging probe and of a biopsy needle
US20040042582A1 (en) * 2002-09-03 2004-03-04 Moshe Ein-Gal Method and apparatus for locating a medical target
US20040106869A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-03 Ron-Tech Medical Ltd. Ultrasound tracking device, system and method for intrabody guiding procedures
US8571639B2 (en) * 2003-09-05 2013-10-29 Varian Medical Systems, Inc. Systems and methods for gating medical procedures
US7103399B2 (en) 2003-09-08 2006-09-05 Vanderbilt University Apparatus and methods of cortical surface registration and deformation tracking for patient-to-image alignment in relation to image-guided surgery
US20050080332A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Shiu Almon S. Near simultaneous computed tomography image-guided stereotactic radiotherapy
ATE511162T1 (de) * 2003-10-14 2011-06-15 Nucletron Bv Verfahren und vorrichtung zur relativen positionsbestimmung eines chirurgischen instrumentes in einem zielvolumen innerhalb eines lebewesens
US7853308B2 (en) * 2004-02-17 2010-12-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for patient positioning for radiotherapy in the presence of respiratory motion
US20050251029A1 (en) * 2004-04-21 2005-11-10 Ali Khamene Radiation therapy treatment plan
US8306185B2 (en) * 2004-08-13 2012-11-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Radiotherapeutic treatment plan adaptation
ES2365063T3 (es) * 2004-09-20 2011-09-21 Resonant Medical Inc. Vigilancia de un tratamiento por radioterapia por medios de ultrasonidos.
CN1686052A (zh) * 2004-12-23 2005-10-26 中国科学院等离子体物理研究所 放射治疗非接触测量胸腹肿瘤位置的方法
US8180148B2 (en) * 2005-01-26 2012-05-15 Vu Medisch Centrum Imaging apparatus and method of forming composite image from a plurality of source images
US7352370B2 (en) * 2005-06-02 2008-04-01 Accuray Incorporated Four-dimensional volume of interest
US7831073B2 (en) * 2005-06-29 2010-11-09 Accuray Incorporated Precision registration of X-ray images to cone-beam CT scan for image-guided radiation treatment
US20070064867A1 (en) * 2005-09-20 2007-03-22 Hansen Timothy B Apparatus and method to acquire data for reconstruction of images pertaining to functional and anatomical structure of the breast
US8929621B2 (en) * 2005-12-20 2015-01-06 Elekta, Ltd. Methods and systems for segmentation and surface matching
EP2026698A4 (en) * 2006-05-25 2016-10-05 Beaumont Hospital William REAL-TIME, ONLINE AND OFFLINE TREATMENT DOSE TRACKING AND FEEDBACK PROCESS FOR VOLUMETRIC IMAGE-GUIDED ADAPTIVE RADIATION THERAPY
US7570738B2 (en) * 2006-08-04 2009-08-04 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Four-dimensional (4D) image verification in respiratory gated radiation therapy
US8831706B2 (en) * 2006-11-03 2014-09-09 Accuray Incorporated Fiducial-less tracking of a volume of interest
US7804936B2 (en) * 2007-06-28 2010-09-28 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Dose-guided radiation therapy using cone beam CT
WO2009012577A1 (en) 2007-07-20 2009-01-29 Resonant Medical Inc. Methods and systems for compensating for changes in anatomy of radiotherapy patients
EP2277146A4 (en) * 2008-01-02 2017-11-08 Bio-Tree Systems, Inc. Methods of obtaining geometry from images
US7720196B2 (en) 2008-01-07 2010-05-18 Accuray Incorporated Target tracking using surface scanner and four-dimensional diagnostic imaging data
US8295435B2 (en) * 2008-01-16 2012-10-23 Accuray Incorporated Cardiac target tracking
US8553961B2 (en) * 2008-08-04 2013-10-08 Koninklijke Philips N.V. Automatic pre-alignment for registration of medical images
US8396248B2 (en) * 2008-09-16 2013-03-12 Varian Medical Systems, Inc. Sequential stereo imaging for estimating trajectory and monitoring target position
GB0913930D0 (en) * 2009-08-07 2009-09-16 Ucl Business Plc Apparatus and method for registering two medical images
WO2011156526A2 (en) * 2010-06-08 2011-12-15 Accuray, Inc. Imaging methods and target tracking for image-guided radiation treatment
US9125570B2 (en) * 2010-07-16 2015-09-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Real-time tomosynthesis guidance for radiation therapy
US8542797B2 (en) * 2010-09-24 2013-09-24 Elekta Ab (Publ) Radiotherapy apparatus configured to track a motion of a target region using a combination of a multileaf collimator and a patient support
EP2637745A1 (en) * 2010-11-09 2013-09-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic resonance imaging system and radiotherapy apparatus with an adjustable axis of rotation
US9014454B2 (en) * 2011-05-20 2015-04-21 Varian Medical Systems, Inc. Method and apparatus pertaining to images used for radiation-treatment planning
US10561861B2 (en) * 2012-05-02 2020-02-18 Viewray Technologies, Inc. Videographic display of real-time medical treatment
US9381376B2 (en) * 2012-10-12 2016-07-05 Varian Medical Systems International Ag Systems, devices, and methods for quality assurance of radiation therapy
US20140275962A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 General Electric Company Methods and systems using magnetic resonance and ultrasound for tracking anatomical targets for radiation therapy guidance
WO2016069633A1 (en) 2014-10-27 2016-05-06 Elekta, Inc. Image guidance for radiation therapy
US9451927B2 (en) * 2014-10-28 2016-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Computed tomography data-based cycle estimation and four-dimensional reconstruction

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070053491A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Eastman Kodak Company Adaptive radiation therapy method with target detection
RU2334251C1 (ru) * 2007-03-21 2008-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "СимЛаб" Устройство для измерения пространственного распределения плотности потока энергии в поперечном сечении луча (импульсного и непрерывного) направленного излучения высокой интенсивности и энергии фотонов и локализации отдельных органов пациента
US20090264753A1 (en) * 2008-04-22 2009-10-22 General Electric Company Method & system for multi-modality imaging of sequentially obtained pseudo-steady state data
US20120035462A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Maurer Jr Calvin R Systems and Methods for Real-Time Tumor Tracking During Radiation Treatment Using Ultrasound Imaging

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUNEJA P. Adaptive breast radiation therapy using modeling of tissue mechanics: a breast tissue segmentation study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2012 Nov 1;84(3):e419-25 - . *
МИРОНОВ В.О. Методики и система контроля качества терапевтических полей облучения в дистанционной лучевой терапии. Автореф. дисс. Санкт-Петербург. *
МИРОНОВ В.О. Методики и система контроля качества терапевтических полей облучения в дистанционной лучевой терапии. Автореф. дисс. Санкт-Петербург. JUNEJA P. Adaptive breast radiation therapy using modeling of tissue mechanics: a breast tissue segmentation study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2012 Nov 1;84(3):e419-25 - реферат. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3212286B1 (en) 2019-09-25
JP6637060B2 (ja) 2020-01-29
AU2018204655B2 (en) 2019-04-18
WO2016069633A1 (en) 2016-05-06
US9974977B2 (en) 2018-05-22
US20160114192A1 (en) 2016-04-28
US10300305B2 (en) 2019-05-28
JP2017533797A (ja) 2017-11-16
CN113069691B (zh) 2023-08-15
CN113069691A (zh) 2021-07-06
AU2018204655A1 (en) 2018-07-12
CN107072628B (zh) 2021-03-26
CN107072628A (zh) 2017-08-18
EP3212286A1 (en) 2017-09-06
US20180243585A1 (en) 2018-08-30
AU2015339388A1 (en) 2017-06-01
AU2015339388B2 (en) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2671513C1 (ru) Визуализационное наведение для радиационной терапии
JP7350422B2 (ja) 複合撮像スライスを用いた適応型放射線治療
US10791958B2 (en) Magnetic resonance projection imaging