RU2702316C1 - Method for verification of patient's laying in remote beam therapy and dual-energy detector device circuit - Google Patents
Method for verification of patient's laying in remote beam therapy and dual-energy detector device circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702316C1 RU2702316C1 RU2018137859A RU2018137859A RU2702316C1 RU 2702316 C1 RU2702316 C1 RU 2702316C1 RU 2018137859 A RU2018137859 A RU 2018137859A RU 2018137859 A RU2018137859 A RU 2018137859A RU 2702316 C1 RU2702316 C1 RU 2702316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- pixels
- ray
- filter
- patient
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computerised tomographs
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/40—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4035—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
Abstract
Description
Изобретение относится к радиационным методам контроля, а именно к рентгенографическому способу, и может быть использовано при верификации положения пациента относительно изоцентра аппарата для дистанционной лучевой терапии.The invention relates to radiation control methods, in particular to an X-ray method, and can be used to verify the position of the patient relative to the isocenter of the apparatus for remote radiation therapy.
Известен способ верификации с использованием спирального компьютерного томографа, расположенного в одной комнате с аппаратом лучевой терапии, при этом стол обеспечивает позиционирование пациента в терапевтическом и в диагностическом аппарате за счет получения 3-мерной томограммы [1].A known method of verification using a spiral computed tomography scanner, located in the same room as the radiation therapy apparatus, the table provides the positioning of the patient in the therapeutic and diagnostic apparatus by obtaining a 3-dimensional tomogram [1].
Также известен способ контроля укладки пациента с использованием магнитно-резонансного томографа, который может располагаться как в отдельной комнате, так и в совмещении с аппаратом лучевой терапии [2], [3].Also known is a method of controlling the patient’s styling using a magnetic resonance imager, which can be located both in a separate room and in combination with a radiation therapy apparatus [2], [3].
Известны способы и методы верификации укладки пациента и использования мегавольтных (MB) систем получения изображения, основанных на получении теневых проекций исследуемой области пациента терапевтическим пучком и регистрации этого пучка плоскопанельным детектором, расположенным после пациента, как с введенными в пациента маркерами, так и без них. При этом совмещение исходных данных из системы планирования происходит как по планарным данным, так и по томографическим [4], [5].Known methods and methods for verification of patient placement and the use of megavolt (MB) imaging systems based on obtaining shadow projections of the patient's studied area with a therapeutic beam and registering this beam with a flat panel detector located after the patient, both with and without markers inserted into the patient. In this case, the combination of initial data from the planning system occurs both according to planar data and tomographic [4], [5].
Наиболее близким по технологии и конструктивному исполнению является способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии, реализующий получение кВ -изображений с использованием рентгеновской трубки с рабочими напряжениями в диапазоне 80 - 140 кВ и регистрации прошедшего через тело пациента излучения плоскопанельным детектором. При этом верификация может проводиться как с использованием рентгеноконтрастных маркеров, введенных в околоопухолевое пространство, так и по совмещению костных структур или мягких тканей тела пациента [6], [7].The closest in technology and design is a method of verification of patient placement during remote radiation therapy, which implements obtaining kV images using an X-ray tube with operating voltages in the range of 80 - 140 kV and registering radiation transmitted through the patient’s body with a flat panel detector. In this case, verification can be carried out both using radiopaque markers inserted into the near-tumor space, and by combining bone structures or soft tissues of the patient’s body [6], [7].
Недостатком перечисленных методов верификации является низкая точность позиционирования, обусловленная малой контрастностью изображения, что в свою очередь является следствием ограниченного динамического диапазона применяемых систем визуализации.The disadvantage of these verification methods is the low accuracy of positioning, due to the low contrast of the image, which in turn is a consequence of the limited dynamic range of the applied visualization systems.
Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение качества получаемых 2D изображений, в том числе, в случаях, когда исследуемая область пациента находится в процессе движения, связанного с дыханием или иными физиологическими процессами организма. Улучшение качества изображений заключается в более четком определении границ мишени для дальнейшего совмещения с данными из системы планирования. Это обеспечивает более корректную верификацию укладки пациента при дистанционной лучевой терапии.The technical result of the present invention is to improve the quality of the obtained 2D images, including in cases where the patient’s studied area is in the process of movement associated with breathing or other physiological processes of the body. Improving the quality of images consists in more clearly defining the boundaries of the target for further alignment with data from the planning system. This provides a more correct verification of the patient's styling during remote radiation therapy.
Указанный технический результат достигается за счет разделения низкоэнергетической и высокоэнергетической составляющих рентгеновского спектра, поглощенного в детекторе, за счет того, что профиль системы фильтрации прошедшего излучения создает такой поток излучения, что часть пикселей детектора регистрирует излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, а другая половина пикселей регистрирует излучение, прошедшее через фильтр. При этом должно обеспечиваться условие, что комбинация четырех рядом стоящих пикселей состоит из двух пикселей, регистрирующих излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, и двух пикселей, регистрирующих излучение, прошедшее через фильтр.The indicated technical result is achieved by separating the low-energy and high-energy components of the X-ray spectrum absorbed in the detector, due to the fact that the profile of the filtering system of transmitted radiation creates such a radiation flux that some of the pixels of the detector register radiation that has not interacted with the filter, and the other half of the pixels register radiation passing through the filter. In this case, the condition must be ensured that the combination of four adjacent pixels consists of two pixels recording radiation that did not interact with the filter and two pixels recording radiation passing through the filter.
Для реализации способа представлена схема устройства (фиг. 1 и 2), содержащего: рентгеновский аппарат 1, создающий направленный поток рентгеновского излучения 2 изучаемой области тела пациента 3, через которое проходит направленный поток рентгеновского излучения, плоскопанельный детектор рентгеновского излучения 5 с закрепленным на его торце фильтром 4, расположенным на минимально возможном расстоянии до сцинтиллятора и перекрывающим половину пикселей детектора в шахматном порядке (фиг. 2а) или в виде параллельных ламелей (фиг. 2b).To implement the method, a diagram of the device is shown (Figs. 1 and 2), comprising: an x-ray apparatus 1, which generates a directed
Устройство работает следующим образом: устройство устанавливается в помещение с аппаратом для дистанционной лучевой терапии и помещается непосредственно на аппарат лучевой терапии или рядом с ним. При этом необходимо знать информацию о взаимном расположении центров аппарата и устройства. Контролируемый участок тела пациента 3 располагается в исходном положении, после чего рентгеновский аппарат 1 создает поток рентгеновского излучения, направленный на контролируемый участок тела пациента. Прошедшее сквозь пациента излучение попадает на фильтр рентгеновского излучения 4. Часть излучения, а именно, низкоэнергетическая составляющая спектра, поглощается в фильтре. В дальнейшем детектор рентгеновского излучения осуществляет детектирование всего поля рентгеновского излучения, как прошедшего, так и не прошедшего через фильтр 5.The device operates as follows: the device is installed in a room with an apparatus for remote radiation therapy and is placed directly on or next to the radiation therapy apparatus. In this case, you need to know information about the relative positions of the centers of the apparatus and device. The controlled area of the patient’s
После завершения экспонирования происходит обработка данных с детектора. Суть обработки данных заключается в следующем: берутся данные с четырех близлежащих пикселей, два из которых регистрируют излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, т.е. полный спектр излучения (группа 1), а два других пикселя регистрируют излучение после взаимодействия с фильтром, т.е. высокоэнергетическую часть спектра излучения (группа 2). Далее происходит сложение сигналов в каждой из групп пикселей и вычитание сигнала второй группы пикселей из первой, что дает информацию о низкоэнергетической составляющей спектра. Информация о низкоэнергетической составляющей спектра, полученной в группе из четырех пикселей, приписывается к средней координате этих пикселей.After exposure is complete, the data from the detector is processed. The essence of data processing is as follows: data are taken from four neighboring pixels, two of which register radiation that did not interact with the filter, i.e. the full spectrum of radiation (group 1), and two other pixels register radiation after interacting with the filter, i.e. high-energy part of the radiation spectrum (group 2). Next, the signals are added in each of the groups of pixels and the signal of the second group of pixels is subtracted from the first, which gives information about the low-energy component of the spectrum. Information on the low-energy component of the spectrum obtained in a group of four pixels is assigned to the average coordinate of these pixels.
ЛитератураLiterature
[1] Chrysi Papalazarou, Gijsbert J. Klop, Maaike T. W. Milder, Johannes P.A. Marijnissen, Vikas Gupta, Ben J. M. Heijmen, Joost J.M.E. Nuyttens, Mischa S. Hoogeman "CyberKnife with integrated CT-on-rails: system description and first clinical application for pancreas SBRT". Med Phys. 2017 Sep;44(9):4816-4827. DOI: 10.1002/mp. 12432. Epub 2017 Aug 2.[1] Chrysi Papalazarou, Gijsbert J. Klop, Maaike T. W. Milder, Johannes P.A. Marijnissen, Vikas Gupta, Ben J. M. Heijmen, Joost J.M.E. Nuyttens, Mischa S. Hoogeman "CyberKnife with integrated CT-on-rails: system description and first clinical application for pancreas SBRT". Med Phys. 2017 Sep; 44 (9): 4816-4827. DOI: 10.1002 / mp. 12432. Epub 2017 Aug 2.
[2] Robba Rai, MHlthSc, Shivani Kumar, MPH, Vikneswary Batumalai, PhD, Doaa Elwadia, BAppSc, Lucy Ohanessian, BAppSc, Ewa Juresic, MMagResonTech, Lynette Cassapi, BSc, Shalini K. Vinod, MD, Lois Holloway, PhD, Paul J. Keall, PhD, & Gary P. Liney, PhD "The integration of MRI in radiation therapy: collaboration of radiographers and radiation therapists". Collaboration of radiographers and radiation therapists. Journal of Medical Radiation Sciences, February 2017, 64 61-68. DOI: 10.1002/jmrs.225[2] Robba Rai, MHlthSc, Shivani Kumar, MPH, Vikneswary Batumalai, PhD, Doaa Elwadia, BAppSc, Lucy Ohanessian, BAppSc, Ewa Juresic, MMagResonTech, Lynette Cassapi, BSc, Shalini K. Vinod, MD, Lois Holis Paul J. Keall, PhD, & Gary P. Liney, PhD "The integration of MRI in radiation therapy: collaboration of radiographers and radiation therapists". Collaboration of radiographers and radiation therapists. Journal of Medical Radiation Sciences, February 2017, 64 61-68. DOI: 10.1002 / jmrs.225
[3] Benjamin W. Fischer-Valuck MD, Lauren Henke MD, "Two-and-a-half-year clinical experience with the world's first magnetic resonance image guided radiation therapy system". Adv Radiat Oncol. 2017 Jun l;2(3):485-493. DOI: 10.1016/j.adro.2017.05.006. eCollection 2017 Jul-Sep.[3] Benjamin W. Fischer-Valuck MD, Lauren Henke MD, "Two-and-a-half-year clinical experience with the world's first magnetic resonance image guided radiation therapy system". Adv Radiat Oncol. 2017 Jun l; 2 (3): 485-493. DOI: 10.1016 / j.adro.2017.05.05.006. eCollection 2017 Jul-Sep.
[4] Nithya Kanakavelua, E. James Jebaseelan Samueld "Assessment and evaluation of MV image guidance system performance in radiotherapy". Rep Pract Oncol Radiother. 2015 May-Jun;20(3): 188-97. doi: 10.1016/j.rpor.2015.01.002. Epub 2015 Feb 7.[4] Nithya Kanakavelua, E. James Jebaseelan Samueld "Assessment and evaluation of MV image guidance system performance in radiotherapy". Rep Pract Oncol Radiother. 2015 May-Jun; 20 (3): 188-97. doi: 10.1016 / j.rpor.2015.01.002. Epub 2015 Feb 7.
[5] Olivier Morin B.S.E., Amy Gillis M.D., Josephine Chen Ph.D, Michele Aubin M.S.E.E., M. Kara Bucci M.D., Mack Roach III M.D., Jean Pouliot Ph.D. "Megavoltage cone-beam CT: System description and clinical applications". Med Dosim. 2006 Spring;31(1):51-61. DOI: 10.1016/j.meddos. 2005.12.009.[5] Olivier Morin B.S.E., Amy Gillis M.D., Josephine Chen Ph.D., Michele Aubin M.S.E.E., M. Kara Bucci M.D., Mack Roach III M.D., Jean Pouliot Ph.D. "Megavoltage cone-beam CT: System description and clinical applications." Med Dosim. 2006 Spring; 31 (1): 51-61. DOI: 10.1016 / j.meddos. 2005.12.009.
[6] Peter H. Goff MD, PhD, Louis B. Harrison MD, FASTRO, Eli Furhang PhD, Evan Ng MBBS, FRANZCR, Stephen Bhatia RTT, Frieda Trichter DSc, Ronald D. Ennis MD "2D kV orthogonal imaging with fiducial markers is more precise for daily image guided alignments than soft-tissue cone beam computed tomography for prostate radiation therapy". Adv Radiat Oncol. 2017 May 4;2(3):420-428. DOI: 10.1016/j.adro. 2017.05.001. eCollection 2017 Jul-Sep.[6] Peter H. Goff MD, PhD, Louis B. Harrison MD, FASTRO, Eli Furhang PhD, Evan Ng MBBS, FRANZCR, Stephen Bhatia RTT, Frieda Trichter DSc, Ronald D. Ennis MD "2D kV orthogonal imaging with fiducial markers is more precise for daily image guided alignments than soft-tissue cone beam computed tomography for prostate radiation therapy ". Adv Radiat Oncol. 2017 May 4; 2 (3): 420-428. DOI: 10.1016 / j.adro. 2017.05.001. eCollection 2017 Jul-Sep.
[7] , Stine Korreman, Peter Meidahl Petersen "Comparison of the accuracy and precision of prostate localization with 2D-2D and 3D images". Radiother Oncol. 2011 Feb;98(2).175-80. doi: 10.1016/j.radonc.2010.11.012. Epub 2010 Dec 21.[7] , Stine Korreman, Peter Meidahl Petersen "Comparison of the accuracy and precision of prostate localization with 2D-2D and 3D images." Radiother Oncol. 2011 Feb; 98 (2). 175-80. doi: 10.1016 / j.radonc. 2010.11.012. Epub 2010 Dec 21.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137859A RU2702316C1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Method for verification of patient's laying in remote beam therapy and dual-energy detector device circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137859A RU2702316C1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Method for verification of patient's laying in remote beam therapy and dual-energy detector device circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2702316C1 true RU2702316C1 (en) | 2019-10-07 |
Family
ID=68170911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018137859A RU2702316C1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Method for verification of patient's laying in remote beam therapy and dual-energy detector device circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2702316C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468392C2 (en) * | 2007-04-23 | 2012-11-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Detector with partially transparent scintillator substrate |
US20130329851A1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-12-12 | Koninklijke Philips N.V. | Detection apparatus |
US20140046212A1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-02-13 | Heinrich Deutschmann | Patient positioning and imaging system |
US20140226783A1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-14 | University Of Rochester | Method and apparatus of spectral differential phase-contrast cone-beam ct and hybrid cone-beam ct |
US20160209518A1 (en) * | 2013-08-22 | 2016-07-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo "Intersoft Evraziya" | Ionizing radiation sensor |
US20180172849A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-06-21 | Minnesota Imaging And Engineering Llc | Structured detectors and detector systems for radiation imaging |
-
2018
- 2018-10-26 RU RU2018137859A patent/RU2702316C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468392C2 (en) * | 2007-04-23 | 2012-11-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Detector with partially transparent scintillator substrate |
US20130329851A1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-12-12 | Koninklijke Philips N.V. | Detection apparatus |
US20140046212A1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-02-13 | Heinrich Deutschmann | Patient positioning and imaging system |
US20140226783A1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-14 | University Of Rochester | Method and apparatus of spectral differential phase-contrast cone-beam ct and hybrid cone-beam ct |
US20160209518A1 (en) * | 2013-08-22 | 2016-07-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo "Intersoft Evraziya" | Ionizing radiation sensor |
US20180172849A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-06-21 | Minnesota Imaging And Engineering Llc | Structured detectors and detector systems for radiation imaging |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11896851B2 (en) | Radiation therapy system using a digital tomosynthesis process for near real-time localization | |
Dang et al. | Image-guided radiotherapy for prostate cancer | |
US7853308B2 (en) | System and method for patient positioning for radiotherapy in the presence of respiratory motion | |
Rottmann et al. | A multi-region algorithm for markerless beam's-eye view lung tumor tracking | |
US9604077B2 (en) | Visualizing radiation therapy beam in real-time in the context of patient's anatomy | |
US11160537B2 (en) | Apparatus and method for real-time tracking of tissue structures | |
US20150080634A1 (en) | Tracking external markers to internal bodily structures | |
Kupelian et al. | Implantation and stability of metallic fiducials within pulmonary lesions | |
Wang et al. | Dosimetric comparison of stereotactic body radiotherapy using 4D CT and multiphase CT images for treatment planning of lung cancer: evaluation of the impact on daily dose coverage | |
Chen et al. | A review of image-guided radiotherapy | |
JP7397909B2 (en) | Guidance for lung cancer radiation | |
Fahmi et al. | Respiratory motion estimation of the liver with abdominal motion as a surrogate | |
Omari et al. | Preliminary results on the feasibility of using ultrasound to monitor intrafractional motion during radiation therapy for pancreatic cancer | |
Heinz et al. | Feasibility study on image guided patient positioning for stereotactic body radiation therapy of liver malignancies guided by liver motion | |
Machiels et al. | Comparison of carina-based versus bony anatomy-based registration for setup verification in esophageal cancer radiotherapy | |
Ali et al. | An algorithm to extract three‐dimensional motion by marker tracking in the kV projections from an on‐board imager: four‐dimensional cone‐beam CT and tumor tracking implications | |
RU2702316C1 (en) | Method for verification of patient's laying in remote beam therapy and dual-energy detector device circuit | |
Farzaneh et al. | Gated radiotherapy development and its expansion | |
US20130079625A1 (en) | Ct - mri hyrbrid apparatus and method of implementing the same | |
Kim et al. | Interfractional diaphragmatic position variation according to stomach volume change during respiratory‐gated radiotherapy for hepatocellular carcinoma | |
Cho et al. | Development of a real-time internal and external marker tracking system for particle therapy: a phantom study using patient tumor trajectory data | |
Tsai et al. | Tumor phase recognition using cone‐beam computed tomography projections and external surrogate information | |
Hatamikia et al. | Intra-fractional lung tumor motion monitoring using arbitrary gantry angles during radiotherapy treatment | |
Juraszczyk et al. | Preliminary Study of Computer Aided Diagnosis Methodology for Modeling and Visualization the Respiratory Deformations of the Breast Surface | |
Ishikawa et al. | Tumor Tracking Approach |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20211215 |