專利名稱：用于實(shí)施照射的裝置以及監(jiān)視該照射的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象實(shí)施照射的裝置，以及一種用于監(jiān)視這類照射治療的方法。

背景技術(shù)：
在射線療法中，除了別的之外，利用X射線、利用電子射線或者利用粒子射線照射患病的組織。特別是，在最近的幾年中粒子療法已經(jīng)發(fā)展成為對(duì)于治療組織、特別是腫瘤組織的確立的方法。不過，照射方法(正如其在粒子療法的范圍內(nèi)被使用的那樣)還被用在非治療的領(lǐng)域，例如，在研究工作的范圍內(nèi)對(duì)模體(Phantom)或者非生命體的照射，對(duì)材料的照射，等等。
在粒子療法中產(chǎn)生粒子，主要是諸如質(zhì)子、碳離子或者其它離子類型的離子。這些粒子在加速器中被加速到高的能量、形成粒子射線并且接著被對(duì)準(zhǔn)待照射的組織。粒子滲透到待照射的組織中，并且在那里將其能量釋放到限定的區(qū)域中。粒子射線在待照射的組織中的滲透深度主要地取決于該粒子射線的能量。粒子射線的能量越高，則粒子在待照射的組織中的滲透深度就越深。
在照射期間，必須考慮到被照射的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。例如，呼吸運(yùn)動(dòng)可以導(dǎo)致肺腫瘤和肝腫瘤的實(shí)質(zhì)性的位置改變，使得目標(biāo)容積可能不是如所希望的那樣被照射。在強(qiáng)度調(diào)制的照射中，還可能額外地在照射與目標(biāo)容積的運(yùn)動(dòng)之間出現(xiàn)干擾效應(yīng)，使得對(duì)目標(biāo)容積所規(guī)劃的劑量分配受到影響。
為了在運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)容積的條件下對(duì)照射過程進(jìn)行控制，已知有不同的方法。例如，所謂的“門控(gating)”被理解為直接或者間接地采集目標(biāo)容積的運(yùn)動(dòng)。只有在目標(biāo)容積處于所希望的位置上時(shí)，才進(jìn)行對(duì)目標(biāo)容積的照射。所謂的“跟蹤(tracking)”被理解為對(duì)粒子射線的跟蹤。
可以利用不同的方法來采集目標(biāo)容積的運(yùn)動(dòng)，例如，通過在患者上的外加標(biāo)記、通過對(duì)患者表面的觀察、或者借助于采集呼吸運(yùn)動(dòng)的腰帶或者Spyrometer。另一種可能性是拍攝待照射的對(duì)象的連續(xù)的X射線圖像或者說透視圖像。由此，還可以在內(nèi)部采集待照射的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。因此，可以根據(jù)外部和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)之間的差別避免可能的錯(cuò)誤。
US 7245698B2公開一種用于利用X射線進(jìn)行照射的系統(tǒng)，其中重建待照射的對(duì)象的數(shù)字層析X射線攝影合成照片(Tomosynthese-Aufnehme)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于利用粒子射線實(shí)施照射治療的裝置，利用該裝置可以靈活和精確地采集待照射的對(duì)象的可能運(yùn)動(dòng)。此外，本發(fā)明要解決的問題是，同樣提供一種用于監(jiān)視照射治療的方法。
按照本發(fā)明的用于利用治療射線對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象實(shí)施照射的裝置包括 -射線出口，由所述射線出口能夠?qū)⒅委熒渚€，特別是加速為射線能量的粒子射線對(duì)準(zhǔn)所述運(yùn)動(dòng)的對(duì)象， -成像單元，包括X射線檢測(cè)器和相對(duì)的X射線輻射器，它們能夠被獨(dú)立于所述射線出口的位置圍繞所述對(duì)象定位， 其中，所述成像單元被用于在施用所述治療射線期間，從不同的方向記錄X射線圖像，并且從中在線地重建該運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的一系列數(shù)字層析X射線攝影合成圖像，以及 -控制單元，其被構(gòu)造用于對(duì)所述數(shù)字層析X射線攝影合成圖像進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)治療的過程進(jìn)行控制。
數(shù)字層析X射線攝影合成圖像僅僅是二維的圖像，但是與X射線圖像、即透視圖像不同它們的突出之處是對(duì)于軟組織的良好的對(duì)比度。僅僅二維的圖像也被理解為這樣的圖像在其重建中盡管首先產(chǎn)生三維的圖像數(shù)據(jù)組，但是該圖像數(shù)據(jù)組僅僅包含在一個(gè)平面中清晰的圖像，這與(例如由錐形束計(jì)算機(jī)斷層成像所公知的)真實(shí)的三維圖像數(shù)據(jù)組不同。在這類三維的數(shù)據(jù)組的條件下，在該平面的圖像中再現(xiàn)了所希望的軟組織對(duì)比度。而在該三維的數(shù)據(jù)組中的其它平面中則具有極低的圖像質(zhì)量。通過對(duì)數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的分析，可以采集到運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。與常規(guī)的X射線圖像相比，例如也可以精確地采集軟組織的運(yùn)動(dòng)。于是，可以將目標(biāo)容積的所采集的運(yùn)動(dòng)，用于對(duì)照射的過程進(jìn)行控制。而在常規(guī)的X射線圖像中，則經(jīng)常僅僅能夠?qū)χT如骨骼的高對(duì)比度的對(duì)象進(jìn)行采集。
與諸如通過已經(jīng)提到的錐形束計(jì)算機(jī)斷層成像來產(chǎn)生三維的圖像數(shù)據(jù)組不同，對(duì)用于重建數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的X射線圖像的記錄以及對(duì)層析X射線攝影合成圖像的重建，要更加迅速數(shù)倍，這主要是因?yàn)閮H僅在較小的角度范圍上記錄數(shù)據(jù)。因此，利用二維的數(shù)字層析X射線攝影合成圖像用于跟蹤待照射的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)所可能實(shí)現(xiàn)的時(shí)間分辨率，同樣是顯著地較高。因此，二維的數(shù)字層析X射線攝影合成圖像特別適合于采集對(duì)象的實(shí)際的、即當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)。
例如，此時(shí)也可以在照射肝腫瘤或者肺腫瘤的條件下，直接地采集該腫瘤或者說其運(yùn)動(dòng)，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)治療的過程進(jìn)行控制。該信息帶來對(duì)腫瘤運(yùn)動(dòng)的更為精確的采集，以及由此帶來對(duì)于照射與該運(yùn)動(dòng)匹配情況的更好的照射精度。這些優(yōu)點(diǎn)尤其是在肺腫瘤和肝腫瘤的條件下可能是具有決定性的意義的，因?yàn)榭梢灾苯拥卦谡丈淦陂g顯示該腫瘤。
可以如下地控制照射的過程如果待照射的對(duì)象移動(dòng)得過于遠(yuǎn)離預(yù)定的額定位置，則中斷照射(門控)。作為替換和/或額外地，可以對(duì)應(yīng)地通過粒子射線的偏轉(zhuǎn)或者通過調(diào)整粒子射線的能量，來再調(diào)整粒子射線的方向或者粒子射線的滲透深度，使得粒子射線跟蹤待照射的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)(跟蹤)。
例如，在連續(xù)的運(yùn)動(dòng)期間，X射線檢測(cè)器和X射線輻射器可以來回地?cái)[動(dòng)，或者實(shí)施劇烈的(例如，復(fù)雜的以及重復(fù))運(yùn)動(dòng)。
在該整個(gè)的過程中，尤其是在施用粒子射線的期間，可以在空間中保持射線出口的位置固定，因?yàn)榭梢元?dú)立于該射線出口來定位成像單元。由此，成像單元的定位與射線出口的位置去耦合。這點(diǎn)使得可以靈活地構(gòu)造該裝置。這樣，可以將該裝置應(yīng)用到包括空間固定的射線出口的照射空間中。另一方面，也可以將該裝置應(yīng)用到如下的照射空間中在該照射空間中可以通過支架將射線出口置于不同的位置上。通常，在施用粒子射線的期間，射線出口在這類照射空間中同樣地保持空間固定。
在對(duì)數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的在線重建的條件下，形成了數(shù)字層析X射線攝影合成圖像一個(gè)時(shí)間系列，在該時(shí)間系列中描繪了運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)。例如，在重建數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的條件下，可以采用n個(gè)基本上依次跟隨的X射線圖像，這些X射線圖像是從不同的方向上記錄的。在此，n表示為了能夠按照所希望的質(zhì)量進(jìn)行層析X射線攝影合成所需要的X射線圖像的數(shù)目。數(shù)目n越高，則為該層析X射線攝影合成圖像提供的原始數(shù)據(jù)就越多，從而可以提高層析X射線攝影合成圖像的質(zhì)量。但是，數(shù)目n越高，則通過該層析X射線攝影合成圖像顯示的時(shí)間分辨率就越低，這點(diǎn)首先是因?yàn)樵诟L的時(shí)間間隔上記錄了所屬的X射線圖像。因此，通常要選擇一個(gè)適合于所希望的時(shí)間分辨率以及層析X射線攝影合成的所希望的質(zhì)量的折中。
在此，可以連續(xù)地進(jìn)行對(duì)層析X射線攝影合成圖像的重建，其中，所需要的數(shù)目n個(gè)X射線圖像(即，投影)分別奠定了基礎(chǔ)。不同的層析X射線攝影合成圖像就其原始數(shù)據(jù)(X射線圖像)而言不必一定是獨(dú)立的。例如，為了重建一幅層析X射線攝影合成圖像可以采用n個(gè)依次跟隨的X射線圖像作為原始數(shù)據(jù)。在對(duì)其隨后的層析X射線攝影合成圖像的重建中，可以將一個(gè)或多個(gè)時(shí)間上隨后的X射線圖像添加到該n個(gè)依次跟隨的X射線圖像，同時(shí)去除這些依次跟隨的X射線圖像開始部分的相同數(shù)目的X射線圖像。例如，如果X射線檢測(cè)器和X射線輻射器圍繞粒子射線圓形地轉(zhuǎn)動(dòng)，則總是可以從環(huán)形緩沖器中獲得所需要的數(shù)目n個(gè)圖像。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述成像單元被構(gòu)造用于使得X射線檢測(cè)器以及相對(duì)的X射線輻射器按照進(jìn)動(dòng)而圓或者螺旋類型地運(yùn)動(dòng)，也就是說，X射線軸實(shí)施一種圓或者螺旋類型的進(jìn)動(dòng)。由此，可以從許多不同的空間方向記錄X射線圖像。因?yàn)閳A或者螺旋類型的進(jìn)動(dòng)通常是有規(guī)律的，可以按照簡單的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)層析X射線攝影合成圖像的連續(xù)的在線重建，因?yàn)榭梢猿浞值乩迷撨\(yùn)動(dòng)的規(guī)律性。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于重建層析X射線攝影合成圖像的X射線圖像的數(shù)目，與對(duì)象的運(yùn)動(dòng)匹配。在此，可以將對(duì)象的運(yùn)動(dòng)理解為實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值或者此前的檢查所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。作為替換和/或額外地，用來圍繞待照射的對(duì)象移動(dòng)X射線檢測(cè)器和X射線輻射器的速度，可以與對(duì)象的運(yùn)動(dòng)匹配。例如，在較快運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的條件下，可以提高X射線檢測(cè)器和X射線輻射器的速度，以便盡管有該較快的對(duì)象運(yùn)動(dòng)仍然還得到足夠的時(shí)間分辨率。
在另一種實(shí)施方式中，沿著其來重建至少一幅層析X射線攝影合成圖像的重建平面，能夠被自由地選擇。在記錄圖像數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)地調(diào)整X射線檢測(cè)器和X射線輻射器的位置。由此，可以如下地設(shè)置重建平面使得可以最佳地采集目的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。例如，可以如下地選擇重建平面使得對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的空間方向位于該重建平面中。按照這種方式，可以特別好地通過對(duì)層析X射線攝影合成圖像的分析來確定在重建平面中的對(duì)象運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選地，所述X射線檢測(cè)器和相對(duì)的X射線輻射器被設(shè)置在支撐臂上，可以將該支撐臂通過機(jī)器人定位系統(tǒng)在空間中定位。由此，允許對(duì)成像單元的特別靈活的定位。此外，機(jī)器人定位系統(tǒng)通常允許X射線檢測(cè)器和相對(duì)的X射線輻射器的特別迅速的運(yùn)動(dòng)，從而也可以可靠和精確地采集待照射的對(duì)象的迅速運(yùn)動(dòng)。
按照本發(fā)明的用于監(jiān)視利用治療射線(特別是利用粒子射線)對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的照射治療的方法，包括下列步驟 -在從固定的空間方向上施用治療射線期間，從不同的方向記錄所述運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的X射線圖像， -從所記錄的所述X射線圖像中直接在線地重建一系列數(shù)字層析X射線攝影合成圖像， -通過對(duì)所述數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的分析，采集所述對(duì)象的運(yùn)動(dòng)， -根據(jù)所采集的運(yùn)動(dòng)控制照射過程。
可以如裝置一樣對(duì)應(yīng)地?cái)U(kuò)展該方法。



對(duì)照下面的附圖對(duì)包括優(yōu)選的擴(kuò)展的本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明，不過本發(fā)明并不限制于此。附圖中 圖1示出了一種粒子治療設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)， 圖2示出了射線出口以及成像單元在照射空間中的安排， 圖3示出了用于從X射線圖像的時(shí)間系列中在線重建數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的時(shí)間系列的圖解， 圖4示出了在本發(fā)明方法的實(shí)施方式中執(zhí)行的方法步驟的示意圖。

具體實(shí)施例方式 圖1示出了關(guān)于粒子治療設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的示意性概略圖。在粒子治療設(shè)備10中尤其是進(jìn)行利用粒子射線對(duì)身體、特別是腫瘤病灶的組織的照射。
作為粒子主要地采用例如質(zhì)子、介子、氦離子、碳離子或者其它離子類型的離子。通常，在粒子源11中產(chǎn)生這類的粒子。如果如圖1所示的那樣存在兩個(gè)產(chǎn)生兩種不同的離子類型的粒子源11，則可以在短暫的時(shí)間間隔之內(nèi)在這兩種離子類型之間進(jìn)行切換。為此，例如采用了開關(guān)磁鐵12，后者被設(shè)置在一方面的粒子源11與另一方面的預(yù)加速器13之間。例如，由此可以同時(shí)地利用質(zhì)子以及碳離子來運(yùn)行該粒子治療設(shè)備10。
由這些粒子源11或者其之一所產(chǎn)生的并且必要時(shí)利用開關(guān)磁鐵12所選擇的離子，在預(yù)加速器13中被加速到第一能量水平。預(yù)加速器13例如是線性加速器(LINAC，表示英語的“LINearAccelerator”)。隨后，粒子被饋入到加速器15(例如同步加速器或者回旋加速器)中。在加速器15中被加速到高能量，正如其為了照射所需要的那樣。在粒子離開加速器15之后，高能量射線傳送系統(tǒng)17將粒子射線引導(dǎo)至一個(gè)或者多個(gè)照射空間19。在照射空間19中將加速后的粒子對(duì)準(zhǔn)待照射的身體。根據(jù)不同的實(shí)施方式，這點(diǎn)是從固定的方向(按照所謂的“固定射線束”空間)出發(fā)實(shí)現(xiàn)的，或者是通過圍繞軸22可以移動(dòng)旋轉(zhuǎn)的支架21從不同的方向出發(fā)實(shí)現(xiàn)的。
按照?qǐng)D1所示出的粒子治療設(shè)備10的結(jié)構(gòu)，對(duì)于許多粒子治療設(shè)備來說是典型的，不過也可以與此不同。下面所描述的實(shí)施例既可以結(jié)合根據(jù)圖1所示出的粒子治療設(shè)備來應(yīng)用，又可以結(jié)合其它的粒子治療設(shè)備來應(yīng)用。
圖2示出了射線出口以及成像單元在照射空間中的一種可能安排。
成像單元包括X射線檢測(cè)器31以及X射線輻射器33，它們被相互相對(duì)地設(shè)置在支撐臂35、例如C弧上。支撐臂35本身借助于機(jī)器人臂37、例如借助于六軸的彎曲臂機(jī)器人，在空間中被靈活地定位。借助于X射線檢測(cè)器31以及X射線輻射器33可以為患者39拍攝X射線照片、例如透視照片，而患者為了照射被定位在患者臥榻41上。特別地，可以在透視照片中對(duì)待照射的目標(biāo)空間43、例如待照射的器官進(jìn)行投影。
作為對(duì)于具有支撐臂的實(shí)施方式的替換，又可以相互獨(dú)立地定位X射線檢測(cè)器和X射線輻射器，例如通過兩個(gè)機(jī)器人臂。這點(diǎn)允許提高的靈活性，因?yàn)樵赬射線輻射器和X射線檢測(cè)器之間不設(shè)置剛性的支撐臂。
甚至可以考慮，僅僅將要么X射線檢測(cè)器要么X射線輻射器運(yùn)動(dòng)地定位，而另一個(gè)甚至是靜止的。例如，X射線檢測(cè)器可以移動(dòng)，而在X射線輻射器中的可移動(dòng)的光闌(Blende)保證了不同地入射X射線束。
為了進(jìn)行照射，粒子射線47從射線出口45射出，并且對(duì)準(zhǔn)了患者39。這里所示出的是一個(gè)在空間中固定地安裝的射線出口45。作為替換，又可以將射線出口45固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)的支架上，使得該射線出口45可以圍繞著患者39旋轉(zhuǎn)。不過，在施加粒子射線47的期間射線出口45通常被保持為位置固定。
可以獨(dú)立于射線出口45地實(shí)施X射線檢測(cè)器31以及X射線輻射器33的定位。在施加粒子射線47的期間通過機(jī)器人臂37來回地移動(dòng)支撐臂35，其中，拍攝一系列的透視圖像。從該系列的透視圖像中“在線地”、即在施加粒子射線47的期間重建一系列的數(shù)字層析X射線攝影合成圖像(也被稱為“on the fly，實(shí)時(shí)地”重建)。為此，將所拍攝的透視圖像傳遞至計(jì)算機(jī)單元49，在其中進(jìn)行對(duì)層析X射線攝影合成圖像的重建。
在該數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的系列中，此時(shí)也就是說在施加粒子射線47的期間可以對(duì)目標(biāo)空間43的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。該分析同樣是“實(shí)時(shí)地”進(jìn)行的。這樣所獲得的信息被用于對(duì)照射的過程進(jìn)行控制。該分析以及對(duì)照射的過程的控制在控制單元51中進(jìn)行。例如，一旦待照射的目標(biāo)空間43不再處于所希望的位置，則可以斷開粒子射線47，以及，一旦待照射的目標(biāo)空間43再次處于所希望的位置，則必要時(shí)再次接通。作為替換和/或額外地，如果目標(biāo)空間43的運(yùn)動(dòng)在特定的邊界之內(nèi)進(jìn)行，則可以使得粒子射線47跟蹤目標(biāo)空間43的運(yùn)動(dòng)。
控制單元51和/或用于圖像重建的計(jì)算機(jī)單元49可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)單一的計(jì)算機(jī)單元中，或者分開在不同的子單元中，作為單獨(dú)的單元實(shí)現(xiàn)，或者在用于整個(gè)的粒子治療設(shè)備的控制單元中實(shí)現(xiàn)。
如果將支撐臂35如這里示出的那樣按照大致垂直地定位，則層析X射線攝影合成圖像的重建平面53處于大致與此垂直，也就是說在水平方向上。不過，根據(jù)待成像的目標(biāo)空間以及其運(yùn)動(dòng)的不同，又可以選擇重建平面53的另一種狀態(tài)。應(yīng)該這樣選擇重建平面53，使得可以盡可能良好地采集以及分辨器官的運(yùn)動(dòng)。
可以按照不同的方式來移動(dòng)支撐臂35。一種簡單的運(yùn)動(dòng)是通過雙箭頭55表示出并且對(duì)應(yīng)于一種擺動(dòng)。另一種移動(dòng)支撐臂35的可能性是圓形的或者螺旋形的運(yùn)動(dòng)，通過圓59以及螺旋57示出。在最后的兩種運(yùn)動(dòng)中，X射線軸36執(zhí)行一種進(jìn)動(dòng)。
圖3示出了如何從透視圖像63的時(shí)間系列中重建數(shù)字層析X射線攝影合成圖像65的時(shí)間系列。該時(shí)間流程通過箭頭61示出。
為了例如重建第一層析X射線攝影合成圖像67，采用由n幅依次跟隨的透視圖像組成的第一組69。因此，在該第一層析X射線攝影合成圖像中反映了在第一時(shí)刻通過待成像的器官的截面。可以利用公知的方法從由n幅依次跟隨的透視圖像(這些圖像是從不同的方向所記錄的)組成的第一組69中進(jìn)行該層析X射線攝影合成圖像67的實(shí)際重建。
為了重建下一個(gè)時(shí)間上隨后的層析X射線攝影合成圖像71，將一個(gè)(或者多個(gè))隨后的透視圖像添加到由n幅依次跟隨的透視圖像組成的第一組69，與此同時(shí)去除同樣數(shù)目的時(shí)間上較早的透視圖像。因此，該下一個(gè)層析X射線攝影合成圖像71反映了在隨后時(shí)刻通過該器官的截面。按照這種方式，可以從透視圖像63的時(shí)間系列中繼續(xù)產(chǎn)生層析X射線攝影合成圖像65的時(shí)間系列。特別是，這點(diǎn)意味著，層析X射線攝影合成圖像65針對(duì)其原始數(shù)據(jù)(也就是說其透視圖像63)是或者說必須是相互不獨(dú)立的。
層析X射線攝影合成圖像65的時(shí)間分辨率或者說在層析X射線攝影合成圖像65中成像的精度，除了別的之外，取決于記錄透視圖像63的精度、取決于在記錄透視圖像63時(shí)方向改變的速度、以及取決于在重建中所采用的透視圖像的數(shù)目n。因此，可以分別地根據(jù)需要來設(shè)置這些參數(shù)。
圖4示出了關(guān)于方法步驟的示意圖。
首先，確定重建平面的空間位置(步驟81)。在此，這樣地選擇重建平面，使得在該重建平面中盡可能好地采集到器官運(yùn)動(dòng)。這點(diǎn)可以是很容易的，因?yàn)槌上駟卧亩ㄎ慌c射線出口在空間上是相互去耦合的。
此外，確定X射線檢測(cè)器以及X射線輻射器的運(yùn)動(dòng)軌跡(步驟83)，例如，運(yùn)動(dòng)軌跡的空間變化和/或運(yùn)動(dòng)的速度。特別是，可以將成像裝置的運(yùn)動(dòng)的速度與器官的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行匹配。例如，這可以是(借助于合適的裝置所測(cè)量的)器官的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，或者是在器官中典型地出現(xiàn)的預(yù)期運(yùn)動(dòng)。由此，在隨后對(duì)層析X射線攝影合成圖像的重建中，實(shí)現(xiàn)了所希望的時(shí)間分辨率。
此外，還確定被用來重建層析X射線攝影合成圖像的透視圖像的數(shù)目(步驟85)。將該透視圖像的數(shù)目與X射線檢測(cè)器以及X射線輻射器的運(yùn)動(dòng)軌跡和/或運(yùn)動(dòng)速度、所希望的重建精度、和/或特別是待成像的器官的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行匹配。
例如，可以通過操作者交互地確定重建平面、運(yùn)動(dòng)軌跡和/或用于重建的透視圖像的數(shù)目。不過，也可以為此援引此前被存儲(chǔ)的參數(shù)設(shè)置。例如，可以在對(duì)特定的器官例如肺的照射中援引特定的參數(shù)設(shè)置，而在對(duì)諸如前列腺的另一個(gè)器官的照射中援引另一種參數(shù)設(shè)置，等等。也可以優(yōu)選地采用在反復(fù)的照射中所使用的針對(duì)患者的設(shè)置。在這些參數(shù)設(shè)置中分別存放了與需求相適應(yīng)的值。
在隨后的照射期間進(jìn)行粒子射線的施用(步驟87)。在該施用發(fā)生期間，利用X射線輻射器以及利用X射線檢測(cè)器從不同的方向上記錄透視圖像的時(shí)間序列。在線地(或者“on the fly，實(shí)時(shí)地”)、也就是說在施用治療射線的期間，進(jìn)行對(duì)數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的時(shí)間序列的重建(步驟89)。對(duì)該數(shù)字層析X射線攝影合成圖像的時(shí)間序列的分析，使得可以采集到待照射的器官的運(yùn)動(dòng)(步驟91)。所采集的運(yùn)動(dòng)被用于對(duì)照射過程進(jìn)行控制(步驟93)。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象(43)實(shí)施照射的裝置，包括
-射線出口(45)，由所述射線出口能夠?qū)⒅委熒渚€(47)對(duì)準(zhǔn)所述運(yùn)動(dòng)的對(duì)象(43)，
-成像單元，包括X射線檢測(cè)器(31)和相對(duì)的X射線輻射器(33)，它們能夠被獨(dú)立于所述射線出口(45)的位置圍繞所述對(duì)象(43)定位，
其中，所述成像單元被用于在施用所述治療射線(47)期間，從不同的方向記錄X射線圖像(63)，并且從中在線地重建該運(yùn)動(dòng)的對(duì)象(43)的一系列數(shù)字層析X射線攝影合成圖像(65)，以及
-控制單元(51)，其被構(gòu)造用于對(duì)所述數(shù)字層析X射線攝影合成圖像(65)的至少一部分進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)治療的過程進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述成像單元被構(gòu)造用于執(zhí)行一種如下的運(yùn)動(dòng)，在該運(yùn)動(dòng)中X射線軸(36)實(shí)施一種圓或者螺旋類型的進(jìn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，用于重建層析X射線攝影合成圖像(65)的所述X射線圖像(63)的數(shù)目，與所述對(duì)象(43)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，用來圍繞所述對(duì)象(43)移動(dòng)所述X射線檢測(cè)器(31)和X射線輻射器(33)的速度，與所述對(duì)象(43)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，沿著其來重建至少一幅層析X射線攝影合成圖像(65)的重建平面(53)，能夠被自由地選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述重建平面(53)與所述對(duì)象(43)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)的空間方向匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述X射線檢測(cè)器(31)和相對(duì)的X射線輻射器(33)被設(shè)置在支撐臂(35)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，為了在空間中定位所述X射線檢測(cè)器(31)和/或X射線輻射器(33)，采用至少一個(gè)機(jī)器人臂(37)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述治療射線是粒子射線，并且所述射線出口在施用所述粒子射線的期間在空間上保持位置固定。
10.一種用于監(jiān)視利用治療射線(47)對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象進(jìn)行照射治療的方法，包括下列步驟
-在從固定的空間方向上施用治療射線(47)期間，從不同的方向記錄所述運(yùn)動(dòng)的對(duì)象(43)的X射線圖像(63)，
-從所記錄的所述X射線圖像(63)中直接在線地重建一系列數(shù)字層析X射線攝影合成圖像(65)，
-通過對(duì)所述數(shù)字層析X射線攝影合成圖像(65)的分析，采集所述對(duì)象(43)的運(yùn)動(dòng)，
-根據(jù)所采集的運(yùn)動(dòng)控制照射過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，
在從不同的方向記錄所述X射線圖像(63)中，按照?qǐng)A或者螺旋類型的進(jìn)動(dòng)圍繞所述對(duì)象(43)移動(dòng)X射線檢測(cè)器(31)和相對(duì)的X射線輻射器(33)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，
在所述直接在線重建中，將用于重建層析X射線攝影合成圖像(65)的所述X射線圖像(63)的數(shù)目，與所述對(duì)象(43)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)匹配。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
在從不同的方向記錄所述X射線圖像(63)時(shí)，將用來圍繞所述對(duì)象(43)移動(dòng)X射線檢測(cè)器(31)和X射線輻射器(33)的速度，與所述對(duì)象(43)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)匹配。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
可以自由地選擇沿著其來重建至少一幅層析X射線攝影合成圖像(65)的重建平面(53)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，根據(jù)所述對(duì)象(43)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)或者所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)的空間方向來選擇所述重建平面(53)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述治療射線是粒子射線。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于實(shí)施以及監(jiān)視利用粒子射線對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的照射的一種方法以及一種裝置，其中，從射線出口將粒子射線對(duì)準(zhǔn)所述運(yùn)動(dòng)的對(duì)象；由包括能夠被獨(dú)立于所述射線出口圍繞所述對(duì)象定位的X射線檢測(cè)器和相對(duì)的X射線輻射器的成像單元，在施用所述粒子射線的期間，從不同的方向記錄X射線圖像，并且從中在線地重建該運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的一系列數(shù)字層析X射線攝影合成圖像；以及對(duì)所述重建的數(shù)字層析X射線攝影合成圖像進(jìn)行分析，從而對(duì)所述運(yùn)動(dòng)的對(duì)象進(jìn)行采集，并且對(duì)照射的過程進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)A61N5/10GK101559260SQ20091013274
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者艾克·里策爾 申請(qǐng)人:西門子公司