專利名稱：治療設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻射治療系統(tǒng)，尤其涉及一種具有磁共振引導的輻射治療系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在輻射治療當中，利用電離輻射有選擇地破壞受試者體內(nèi)組織的區(qū)域。通常利用輻射治療殺死癌癥腫瘤?？梢岳酶鞣N類型的電離輻射帶電粒子、X射線和伽馬射線。輻射治療的難點在于，電離輻射可能對處于沿電離輻射路徑的健康組織造成損傷。因此，最小化電離輻射對沿電離輻射路徑的健康組織造成的影響將是有利的。美國專利申請US 2005/0080468公開了向區(qū)域施加超聲產(chǎn)生熱療，由此增強輻射治療的效率。德國專利申請DE 102007060189提到了應用輻射治療和對有病組織加熱的協(xié)同作用和應用。此外，德國專利申請DE 102007060189還提到了通過溫度敏感MR采集序列 的目標體積的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了獨立權(quán)利要求中的治療設備和計算機程序產(chǎn)品。在從屬權(quán)利要求中給出了實施例。輻射治療是最重要的腫瘤處置方法之一。然而，對不同的腫瘤細胞進行比較能夠發(fā)現(xiàn)它們在對輻射的敏感程度上存在顯著的差異，即，在產(chǎn)生輻射誘發(fā)的細胞壞死或細胞凋亡的概率方面存在顯著差異。組織溫度升高幾度將提高細胞的輻射敏感度，這是由引起的灌注增加導致的。這種溫和的高熱形式處于消融水平以下，即，并不是所述高熱本身對腫瘤細胞造成損傷，而是高熱和輻射的結(jié)合造成了腫瘤細胞損傷?？梢栽诮Y(jié)合的磁共振和放療系統(tǒng)中應用溫和高熱。所述的高熱可以是經(jīng)由(例如)高強度聚焦超聲誘發(fā)的，也可以是射頻誘發(fā)的高熱。可以再利用磁共振射頻發(fā)射，尤其是在利用多發(fā)射系統(tǒng)時執(zhí)行射頻誘發(fā)高熱?？梢越?jīng)由射頻發(fā)射，優(yōu)選經(jīng)由發(fā)射天線陣列執(zhí)行組織加熱。所述天線陣列可以與用于磁共振成像的陣列相同，也可以是專門用于高熱的單獨陣列。或者，可以經(jīng)由高強度的聚焦超聲誘發(fā)加熱?？梢岳么殴舱癯上駵囟葴y定對溫度繪圖。因而，所述磁共振系統(tǒng)允許在加熱過程中對目標區(qū)域內(nèi)的溫度進行實時控制。達到目標溫度可以觸發(fā)輻射治療開始。在輻射過程中，如果保持高熱，則對于達到最大輻射效果而言是有利的?？梢岳么殴舱駵囟葴y定重復監(jiān)測輻射治療過程中的溫度。利用磁共振溫度測定能夠允許避免在輻照體積內(nèi)出現(xiàn)“冷點”，以及在輻照體積以外出現(xiàn)溫度高于消融水平的“熱點”。輻照體積是受試者受到輻射治療系統(tǒng)輻照的區(qū)域。可以應用本發(fā)明的各個實施例來支持(未擴散、未轉(zhuǎn)移的)癌癥的用放療處置的情況，尤其是那些因灌注不足而導致輻射靈敏度有限的情況(例如，宮頸癌、腎細胞癌、黑素瘤、肉瘤等)。
本發(fā)明提供了一種治療設備。所述治療設備包括組織加熱系統(tǒng)。這里使用的組織加熱系統(tǒng)可以是任何適于加熱受試者的體積或區(qū)域的設備。所述治療設備還包括用于從載入成像體積內(nèi)的受試者的原子核采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)。所述磁共振成像系統(tǒng)還可以適于采集磁共振圖像數(shù)據(jù)。這里將磁共振圖像數(shù)據(jù)定義為在磁共振成像掃描過程中由磁共振成像系統(tǒng)的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果。這里將磁共振圖像定義為磁共振成像數(shù)據(jù)內(nèi)含有的解剖數(shù)據(jù)的重建二維或三維可視化?？梢岳糜嬎銠C或控制器執(zhí)行這一可視化。這里將磁共振溫度測定數(shù)據(jù)定義為在磁共振成像掃描過程中由磁共振成像系統(tǒng)的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果，其含有可以用于磁共振溫度測定的信息。磁共振溫度測定是通過測量溫度敏感參數(shù)的變化而實現(xiàn)的?？梢栽诖殴舱駵囟葴y定過程中測量的參數(shù)的例子為質(zhì)子共振頻率偏移、擴散系數(shù)或者可使用磁共振利用Tl和/或 T2弛豫時間的變化來測量溫度。質(zhì)子共振頻率偏移是溫度相關(guān)的，因為各個質(zhì)子，即氫原子經(jīng)受到的磁場取決于周圍的分子結(jié)構(gòu)。溫度的升高將減少分子篩選，因為所述溫度對氫鍵造成了影響。其導致了質(zhì)子共振頻率的溫度相關(guān)性。所述設備還包括用于受試者的輻照體積的輻射治療系統(tǒng)。所述輻照體積處于成像體積之內(nèi)。這里采用的輻射治療系統(tǒng)是適于利用電離輻射輻照受試者的體積/區(qū)域的設備。這里利用的電離輻射要么是亞原子粒子，要么是電磁波，其能量足以破壞化學鍵，或者將電子從原子和分子中分尚出來。所述的電子與原子或分子的分尚將使所述原子或分子電離。所述治療設備還包括用于控制治療設備的控制器。這里采用的控制器是任何適于執(zhí)行機器可執(zhí)行指令或程序，并且適于向其他部件或設備發(fā)送控制信號的裝置?？刂破鞯睦涌梢允堑幌抻谖⑻幚砥?、計算裝置和微控制器。還應當理解，文中提到的“控制器”還可以指多于一個控制器或者不同類型的控制器的集合。也就是說，所述控制器的功能未必處于單個裝置內(nèi)?？赡芫哂卸鄠€控制器，而且可以將所述控制器集成到所述治療設備的其他元件內(nèi)。所述控制器適于利用所述磁共振成像系統(tǒng)重復采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)。所述控制器適于利用所述組織加熱系統(tǒng)至少加熱所述輻照體積。利用磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制所述加熱。在一些實施例中，將所述磁共振溫度測定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成磁共振溫度圖。磁共振溫度圖是曲線圖或模型，其含有根據(jù)受試者體內(nèi)的位置的與受試者相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)。磁共振溫度圖可以疊加在磁共振圖像或者其他示出了解剖信息的圖像上，從而可以顯示出各解剖區(qū)域的溫度。所述控制器還適于利用所述輻射治療系統(tǒng)輻照所述輻照體積。這一實施例尤為有利，因為采用了磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制所述輻照體積的加熱。對組織的加熱使得所述組織更易受電離輻射的影響或者更易受到電離輻射的損傷。用磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制利用所述組織加熱系統(tǒng)實施的對組織的加熱將允許對組織的更加準確的加熱，并降低損傷健康組織的可能性。在另一實施例中，所述組織加熱系統(tǒng)用于加熱受試者的加熱體積。所述加熱體積處于所述成像體積內(nèi)。由于所述加熱體積處于所述成像體積內(nèi)，因而能夠采集到所述加熱體積的磁共振溫度測定數(shù)據(jù)。所述輻照體積處于所述加熱體積內(nèi)。所述控制器為計算裝置。所述計算裝置包括處理器。所述計算裝置包括含有由處理器執(zhí)行的指令的計算機可讀存儲介質(zhì)。這里采用的計算裝置是指任何包括處理器的裝置。處理器是能夠執(zhí)行程序或者機器可執(zhí)行指令的電子部件。在提及包括“處理器”的計算裝置時，應當將其解釋為有可能有不只一個處理器。還應當將計算裝置一詞解釋為有可能是指計算裝置的集合或網(wǎng)絡，每個計算裝置均包括處理器。很多程序的指令都是由多個處理器執(zhí)行的，這些處理器可以處于同一計算裝置內(nèi)，甚至可以跨越多個計算裝置分布。
這里采用的計算機可讀存儲介質(zhì)是任何可以存儲可由計算裝置的處理器執(zhí)行的指令的存儲介質(zhì)。在一些實施例中，計算機可讀存儲介質(zhì)還可以能夠存儲數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)能夠被所述計算裝置的處理器訪問。計算機可讀存儲介質(zhì)的例子包括但不限于軟盤、磁硬盤驅(qū)動器、固態(tài)硬盤、閃速存儲器、USB優(yōu)盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、光盤、磁光盤和處理器的寄存器堆。光盤的例子包括激光盤(⑶)和數(shù)字多用盤(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-Rff或DVD-R盤。計算機可讀存儲介質(zhì)一詞還指計算機裝置能夠經(jīng)由網(wǎng)絡或通信鏈路進行訪問的各種類型的記錄介質(zhì)。例如，可以通過調(diào)制解調(diào)器、因特網(wǎng)或者局域網(wǎng)檢索數(shù)據(jù)。指令的執(zhí)行使得至少一個處理器執(zhí)行包括接收處置計劃的步驟的方法。這里采用的處置計劃是包括組織加熱系統(tǒng)和輻射治療系統(tǒng)的用于執(zhí)行處置的操作的詳細計劃。所述處置計劃可以包括解剖數(shù)據(jù)。所述處置計劃可以包括針對組織加熱系統(tǒng)和輻射治療系統(tǒng)的操作的詳細指令，或者其可以簡單地含有利用組織加熱系統(tǒng)加熱組織的各個區(qū)域的計劃，以及利用輻射治療系統(tǒng)輻照組織的各個體積的計劃。所述加熱體積可以大于所述輻照體積。所述處置計劃可以含有用于加熱加熱體積的計劃，繼而包括根據(jù)時間在所述加熱體積內(nèi)移動所述輻照體積的計劃。所述方法還包括利用磁共振成像系統(tǒng)采集磁共振圖像數(shù)據(jù)的步驟。所述方法還包括使磁共振圖像數(shù)據(jù)與處置計劃配準的步驟。使磁共振圖像數(shù)據(jù)與處置計劃配準的步驟可以包括利用所述磁共振圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建磁共振圖像。所述磁共振圖像數(shù)據(jù)的配準可以包括由所述磁共振圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建磁共振圖像?？梢酝ㄟ^識別所述磁共振圖像數(shù)據(jù)或者磁共振圖像內(nèi)的解剖界標實現(xiàn)磁共振圖像數(shù)據(jù)與處置計劃的配準?？梢岳冕槍唧w解剖區(qū)域的專用算法和/或規(guī)則識別解剖界標?？梢岳眠吘墮z測算法識別膈。對于三維磁共振圖像數(shù)據(jù)而言，可以利用一個或多個形狀受限可變形模型識別解剖界標。所述方法還包括利用磁共振成像數(shù)據(jù)與處置計劃的配準生成控制計劃。所述控制計劃包括用于控制磁共振成像系統(tǒng)的以及用于控制輻射治療系統(tǒng)的機器可執(zhí)行指令。所述方法還包括執(zhí)行所述控制計劃從而利用組織加熱系統(tǒng)加熱加熱體積以及利用輻照系統(tǒng)輻照輻照體積的步驟?？梢酝瑫r執(zhí)行，也可以順次執(zhí)行對加熱體積的加熱以及對輻照體積的輻照。所述方法還包括在執(zhí)行控制計劃的過程中利用磁共振成像系統(tǒng)重復采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)的步驟。所述方法還包括在執(zhí)行控制計劃的過程中利用磁共振溫度測定數(shù)據(jù)重復生成磁共振溫度圖的步驟。所述方法還包括在執(zhí)行控制計劃的過程中利用磁共振溫度圖重復修改控制計劃的步驟。這一實施例尤為有利。接收處置計劃，之后利用磁共振成像數(shù)據(jù)與之配準。采用磁共振成像數(shù)據(jù)的配準生成控制計劃，之后在控制計劃的執(zhí)行過程中重復修改控制計劃。在控制計劃的執(zhí)行過程中利用磁共振溫度測定數(shù)據(jù)對其進行重復修改允許對受試者體內(nèi)的組織的加熱的更加準確的控制。對組織造成的輻照損傷可以取決于組織的溫度。通過在輻照過程中更加精確地控制組織的溫度，降低了對不想利用輻射治療系統(tǒng)對其造成損傷的組織造成損傷的風險。在另一實施例中，僅在加熱體積高于第一預定溫度時才對輻照體積進行輻照。僅在受試者的處于成像體積內(nèi)但不處于加熱體積內(nèi)的區(qū)域低于第二預定溫度時才對輻照體積進行輻照。這一實施例是有利的，因為只有加熱體積高于第一預定溫度。可以保持第一預定溫度和第二預定溫度之間的溫度差，從而降低電離輻射對處于成像體積內(nèi)但不處于加熱體積內(nèi)的組織造成損傷的可能性。使組織的溫度升高5攝氏度可以提高組織對輻射的敏感度。在一些實施例中，第一預定溫度和第二預定溫度之間的差可以大于4攝氏度。在一 些實施例中，第一預定溫度和第二預定溫度之間的差可以大于5攝氏度。所述方法還包括在執(zhí)行控制計劃的過程中重復更新磁共振圖像數(shù)據(jù)。所述方法還包括在執(zhí)行控制計劃的過程中利用更新的磁共振圖像數(shù)據(jù)重復修改控制計劃，從而對受試者的運動做出補償。利用更新的磁共振圖像數(shù)據(jù)重復修改控制計劃的步驟可以包括利用磁共振圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建磁共振圖像的步驟。更新磁共振圖像數(shù)據(jù)的步驟可以是采集磁共振圖像數(shù)據(jù)，以確定各解剖界標?；蛘?，可以利用導航器技術(shù)更新磁共振圖像數(shù)據(jù)。在這一技術(shù)中，利用磁共振成像對受試者的有限區(qū)域成像。例如，可以測量包圍膈的邊緣的區(qū)域。可以由導航器推斷出受試者的其他區(qū)域的解剖位置。隨著受試者的呼吸，受試者的解剖結(jié)構(gòu)以能夠預測的方式發(fā)生內(nèi)部變形。通過利用導航器跟蹤膈的位置，能夠在執(zhí)行控制計劃的過程中補償受試者的運動。這一實施例尤為有利，因為不管是受試者的內(nèi)部運動還是外部運動都能對其做出補償。在另一實施例中，組織加熱系統(tǒng)是高強度聚焦超聲系統(tǒng)。這里采用的高強度聚焦超聲系統(tǒng)是用于加熱受試者體內(nèi)的組織，并使超聲集中在某一區(qū)域或體積上的超聲系統(tǒng)。這一聚焦可以針對集中點或者一個小體積，從而實現(xiàn)對組織加熱，或者采用諸如空化的處理對其進行機械破壞的目的。高強度聚焦超聲還可以具有低一些的聚焦程度，其目的在于對更大的體積加熱。在另一實施例中，所述組織加熱系統(tǒng)是射頻聞熱系統(tǒng)。射頻聞熱系統(tǒng)利用射頻天線或線圈以及射頻電源對組織加熱。在另一實施例中，輻射治療系統(tǒng)是光子輻射治療系統(tǒng)。這里采用的光子輻射治療系統(tǒng)是采用電離輻射或者利用光子生成電離輻射的輻射治療系統(tǒng)。這一實施例是有利的，因為高能量光子容易生成，并且不受磁共振成像系統(tǒng)的磁場的影響。在另一實施例中，所述光子輻射治療系統(tǒng)是下述系統(tǒng)之一線性加速器伽馬輻射治療系統(tǒng)、X射線輻射治療系統(tǒng)以及放射性同位素伽馬輻射治療系統(tǒng)。線性加速器伽馬輻射治療系統(tǒng)是采用線性加速器產(chǎn)生伽馬輻射的輻射治療系統(tǒng)。X射線輻射治療系統(tǒng)是生成X射線的輻射治療系統(tǒng)。放射性同位素伽馬輻射治療系統(tǒng)是利用放射性同位素樣本生成伽馬輻射的輻射治療系統(tǒng)。放射性同位素伽馬輻射治療系統(tǒng)可以是所謂的伽馬刀。在另一實施例中，所述光子輻射治療系統(tǒng)是立體定向放射手術(shù)輻射治療系統(tǒng)。立體定向放射手術(shù)輻射治療系統(tǒng)采用多條輻射束，所述射束全部會聚在焦點上。采用多條射束的目的在于降低對非目標組織的影響。使輻射在受試者的較大區(qū)域上展開，之后會聚到輻照體積內(nèi)。
在另一實施例中，輻射治療系統(tǒng)是是帶電粒子治療系統(tǒng)。帶電粒子治療系統(tǒng)是利用加速帶電粒子的輻射治療系統(tǒng)。如果將帶電粒子束射向受試者，那么帶電粒子將主要通過庫侖力與受試者體內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生相互作用。庫倫碰撞的截面隨著兩個粒子的相對速度的減小而增大。隨著帶電粒子束穿過受試者，其能量損失得越來越快。其結(jié)果是粒子束的大部分能量都沉積在了射束路徑的末端附近。因此，具有在射束路徑末端處累積的被稱為布拉格峰的大的能量峰值。這一實施例是有利的，因為來自電離輻射或者本實例中的粒子束的大部分能量都沉積在了輻照體積內(nèi)。從而最小化對中間組織的影響。在另一實施例中，所述帶電粒子治療系統(tǒng)采用下述選項之一質(zhì)子、碳核或者其他原子核。在另一實施例中，所述治療設備還包括適于冷卻受試者的冷卻系統(tǒng)。這一實施例是有利的，因為隨著組織區(qū)域的溫度的提高，該組織內(nèi)的細胞受到電離輻射的損傷的可能性也增大。如果對組織區(qū)域冷卻，那么受到電離輻射損傷的可能性將降低。因此，有利的做 法是，對加熱體積內(nèi)的組織加熱，并對與加熱體積相鄰的其他組織和/或來自輻射治療系統(tǒng)的電離輻射所經(jīng)過的組織冷卻。在另一實施例中，所述冷卻系統(tǒng)包括適于朝受試者引導冷空氣的空氣冷卻器。例如，可以采用所述空氣冷卻器朝電離輻射通過的受試者表面區(qū)域引導空氣。這樣將降低對沿電離輻射的路徑分布但不處于輻照體積內(nèi)的組織造成損傷的可能性。在另一實施例中，所述冷卻系統(tǒng)包括用于供應冷卻液體的液體冷卻器。這一實施例是有利的，因為冷卻液體可以在對受試者的區(qū)域進行冷卻方面非常有效。在另一實施例中，所述冷卻系統(tǒng)包括用于向飽和袋和/或適于插入到受試者的孔口中的器件提供冷卻液體的附件。這一實施例是有利的，因為可以利用飽和袋或者這樣的器件對輻照體積附近的組織和/或來自輻射治療系統(tǒng)的電離輻射經(jīng)過的路徑沿線的組織進行冷卻。這里采用的飽和袋是適于放在受試者的表面的填充有流體的袋子。可以采用與脂肪組織具有相同磁化率的材料填充所述飽和袋?？梢圆捎弥撅柡痛岣叽殴舱癯上裣到y(tǒng)的脂肪飽和脈沖序列的效率。添加飽和袋或水袋模擬了更加均質(zhì)的組織體積，其改善了磁共振圖像的質(zhì)量。而且，在執(zhí)行射頻高熱時，通常在天線和受試者表面之間放置這樣的水袋。其原因在于，在水袋處于該處時，有助于使需要加熱的區(qū)域內(nèi)的磁場最小化，電場最大化。這里采用的飽和袋一詞是指用于在磁共振成像中優(yōu)化脂肪飽和的飽和袋，也指在執(zhí)行射頻高熱時用于使加熱體積內(nèi)的電場最大化的袋。適于插入到受試者的孔口內(nèi)的器件的例子可以是適于插入到尿道內(nèi)，從而在前列腺癌的處置過程中冷卻前列腺周圍的組織的器件。在另一實施例中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括適于對成像體積內(nèi)的原子核的自旋進行空間編碼的磁場梯度線圈。所述輻射治療系統(tǒng)適于生成對輻照體積進行輻照的輻射束。所述磁場梯度線圈是具有分裂的分裂式線圈。所述輻射治療系統(tǒng)適于瞄準輻射束通過所述分裂。所述分裂可以是不存在連接的物理分裂，也可以是磁場梯度線圈的不存在金屬導體的區(qū)域。在來自輻射治療系統(tǒng)的電離輻射從不通過其瞄準的區(qū)域內(nèi)，處于所述分裂的兩側(cè)的分裂線圈部分之間可以具有金屬連接?？梢詫⑺龃艌鎏荻染€圈嵌入到塑料或樹脂內(nèi)。只要所述磁場梯度線圈的導體或金屬部分不與來自輻射治療系統(tǒng)的電離輻射的路徑交叉，那么其對電離輻射的能量或強度造成的影響就可忽略不計。
另一方面，本發(fā)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，其包括用于由所述治療設備的控制系統(tǒng)執(zhí)行的機器可執(zhí)行指令。所述控制器適于控制所述治療設備。所述治療設備包括組織加熱系統(tǒng)。所述治療設備還包括磁共振成像系統(tǒng)，其用于從成像體積內(nèi)的受試者位置的原子核采集磁共振成像數(shù)據(jù)。所述治療設備還包括用于輻照受試者的輻照體積的輻射治療系統(tǒng)。所述輻射體積處于成像體積之內(nèi)。所述機器可執(zhí)行指令使所述控制器執(zhí)行包括利用磁共振成像系統(tǒng)重復采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)的步驟的方法。所述方法還包括利用組織加熱系統(tǒng)至少加熱所述輻照體積的步驟。利用磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制所述加熱。所述方法還包括利用所述輻射治療系統(tǒng)對所述輻射體積進行輻照的步驟。其優(yōu)點已經(jīng)在前文給出了討論。


在下文中，將參考附圖僅通過舉例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖I示出了說明根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的方框圖；圖2示出了說明根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施例的方框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的治療設備的功能示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的治療設備的功能示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的治療設備的功能示意圖。附圖標記列表300磁共振成像系統(tǒng)302高強度聚焦超聲系統(tǒng)304光子輻射治療系統(tǒng)306磁體308真空隔離310低溫恒溫器312A-312J 超導線圈314電離輻射束316輻照體積318受試者320磁場梯度線圈322磁場梯度線圈電源324分裂326射頻收發(fā)器線圈328射頻收發(fā)器330成像體積332超聲換能器334填充有流體的腔室336 超聲路徑338 加熱體積340 超聲窗口
342凝膠墊344受試者支撐346空氣冷卻器348管350冷卻空氣的方向352硬件接口354計算裝置356處理器358用戶接口360計算機存儲設備362計算機存儲器364處置計劃366磁共振溫度測定數(shù)據(jù)368磁共振圖像數(shù)據(jù)370控制計劃372控制模塊374配準模塊376磁共振重建模塊378控制計劃修改模塊438加熱體積472控制模塊480射頻加熱線圈482射頻加熱線圈電源484流體冷卻器486管488飽和袋490器件500帶電離子束502與粒子加速器的控制器的連接504穿過頂部磁場梯度線圈的路徑506A頂部磁體506B底部磁體507磁場線508通過射頻收發(fā)器線圈的路徑516輻照區(qū)帶520A頂部磁場梯度線圈520B底部磁 場梯度線圈572控制模塊592射束光學器件
594 與粒子加速器的連接596 真空598 窗口
具體實施例方式在這些附圖中具有類似附圖標記的元件要么是等價的元件，要么執(zhí)行相同的功能。如果元件功能相當，那么前面討論過的元件在后面的附圖中將未必再對其進行討論。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。在步驟100中，重復采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)。在步驟102中，利用組織加熱系統(tǒng)加熱輻照體積。在步驟104中，利用輻射治療系統(tǒng)輻照輻照體積。圖2示出了說明根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施例的方框圖。在步驟200中，接收 處置計劃。在步驟202中，采集磁共振成像數(shù)據(jù)。在步驟204中，使磁共振圖像數(shù)據(jù)與處置計劃配準。磁共振圖像數(shù)據(jù)與處置計劃的配準在磁共振圖像數(shù)據(jù)的幾何結(jié)構(gòu)和處置計劃的幾何結(jié)構(gòu)之間建立了聯(lián)系。在步驟206中，利用所述處置計劃的配準生成控制計劃。如前面解釋地，所速控制計劃含有針對所述組織加熱系統(tǒng)和所述輻射治療系統(tǒng)的操作的詳細指令。在步驟208中，執(zhí)行所述控制計劃。在所述控制計劃的執(zhí)行過程中，利用組織加熱系統(tǒng)加熱所述輻照體積，并利用所述輻射治療系統(tǒng)輻照所述輻照體積。在步驟210中，在所述控制計劃的執(zhí)行過程中重復采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)。在步驟212中，在所述控制計劃的執(zhí)行過程中重復生成磁共振溫度圖。利用重復采集的磁共振溫度測定數(shù)據(jù)生成磁共振溫度圖。在步驟214中，利用所述磁共振溫度圖重復修改所述控制計劃。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的治療設備的截面功能示意圖。該示意圖中所示的治療設備包括磁共振成像系統(tǒng)300、聞強度聚焦超聲系統(tǒng)302和光子福射治療系統(tǒng)304。所述光子輻射治療系統(tǒng)304可以利用X射線源、線性加速器或放射性同位素生成高能量光子。所述光子輻射治療系統(tǒng)304可以適于圍繞所述磁共振成像系統(tǒng)300的磁體306的軸旋轉(zhuǎn)。使所述光子輻射治療系統(tǒng)304圍繞所述磁體的軸旋轉(zhuǎn)將允許輻射從不同的角度進入受試者318。所述磁共振成像系統(tǒng)300具有磁體306。這一實施例中所示的磁體306是具有超導線圈的圓柱形磁體。在這一磁體306內(nèi)具有真空隔離308，從而使所述磁體與周圍溫度隔離。填充有液氦的低溫恒溫器310處于所述真空隔離308內(nèi)。線圈312a_312j是位于所述低溫恒溫器310內(nèi)的超導線圈。磁體306為圓柱形，超導線圈312a-312j為環(huán)形。例如,處于磁體306的頂部部分內(nèi)的超導線圈312a與處于磁體306的底部部分內(nèi)的標有312a的線圈是同一線圈。在該圖中示出了從光子輻射治療系統(tǒng)304發(fā)射的電離輻射束314。所述電離輻射束314穿過或者抵達受試者318體內(nèi)的輻照體積316。受試者318位于磁體306的膛內(nèi)。受試者318的身體大致與磁體306的軸或者說z軸對準。所述電離輻射束能夠穿過磁體306。將磁體306設計為使所述磁體造成的輻射束的衰減最小化。可以通過將超導線圈和諸如梯度線圈的其他磁體部件從輻射束的路徑中移出而實現(xiàn)這一目的。低溫恒溫器的相對較薄的壁不會對輻射束造成顯著衰減。射束通過線圈312e和312f之間。而且，磁場梯度線圈320也處于磁體306的膛內(nèi)。將所述磁場梯度線圈320連接到磁場梯度線圈電源322。在磁場梯度線圈電源322提供的電流通過磁場梯度線圈320時，磁場梯度線圈320能夠建立起磁場梯度，可以采用所述磁場梯度對位于磁共振成像系統(tǒng)300的成像體積330內(nèi)的原子自旋進行空間編碼。所述磁場梯度線圈320具有分裂324。所述磁場梯度線圈320可以是兩個單獨的梯度線圈，或者所述分裂可以簡單地是沒有傳導材料或者傳導材料的量減少的區(qū)域。例如，所述磁場梯度線圈320通常是通過樹脂或塑料制造的。可以將其設計成在分裂區(qū)域324內(nèi)不存在將對電離輻射束314的通過造成干擾的金屬。這一實施例中所示的磁體306為單線圈。在其他實施例中將采用所謂的開路線圈。開路線圈具有與亥 姆霍茲線圈類似的結(jié)構(gòu)。有兩個處于彼此的頂部的盤狀磁體，成像體積330處于這兩個盤狀磁體之間。還可以將磁體306構(gòu)造成兩個相鄰的圓柱形磁體。射頻收發(fā)器線圈326也處于磁體306的膛內(nèi)。將射頻收發(fā)器線圈連接至射頻收發(fā)器328。利用所述射頻收發(fā)器線圈326發(fā)送能夠操縱成像體積330內(nèi)的原子自旋的取向的無線電信號。所述收發(fā)器線圈326還能夠接收成像體積330內(nèi)的原子核的自旋發(fā)射的無線電信號?？梢詫⑺錾漕l收發(fā)器線圈326實現(xiàn)為單獨的發(fā)射器線圈和接收器線圈。類似地，所述射頻收發(fā)器可以是分立的發(fā)射器和接收器。將成像體積330示為與射頻收發(fā)器線圈326相鄰。成像體積330是磁共振成像系統(tǒng)300能夠采集其磁共振圖像數(shù)據(jù)和/或磁共振溫度測定數(shù)據(jù)的區(qū)域。在這一實施例中將高強度聚焦超聲系統(tǒng)302安裝到受試者支撐344的下面。受試者支撐344被示為處于磁體306的膛內(nèi)。將受試者318示為靜置在受試者支撐344上。高強度聚焦超聲系統(tǒng)302具有位于填充有流體的腔室內(nèi)的超聲換能器332。填充有流體的腔室334內(nèi)的流體適于傳輸超聲?？梢圆捎妹摎馑鳛樗隽黧w。線336指示了來自超聲換能器332的超聲的路徑。所述超聲路徑336聚焦到加熱體積338中?？梢允箒碜猿晸Q能器332的超聲聚焦，從而使加熱體積338的整個區(qū)域都受到超聲換能器332的加熱。或者，可以使來自超聲換能器332的超聲具有更高的聚焦程度。在這種情況下，超聲換能器332只在任何給定時間上對加熱體積338的一部分加熱。在該示意圖中未示出用于提供驅(qū)動超聲換能器332的電功率的電源。而且，也未示出用于物理移動超聲換能器332的位置的機械設備。存在對所述填充有流體的腔室334進行密封的超聲窗口 340。所述超聲窗口 340適于超聲的傳輸。通常將諸如雙向拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯(boPET)的聚酯膜用于所述窗口。在受試者支撐344內(nèi)具有用于容納凝膠墊342的縫隙。凝膠墊342在受試者318和超聲窗口 340之間形成了超聲接觸。在這一實施例中還示出了任選的空氣冷卻器346。將所述空氣冷卻器346連接至管348。所述空氣冷卻器346通過所述管348吹送冷卻空氣。標有350的箭頭指示了冷卻空氣的流向?？梢猿蚴茉囌?18吹送冷卻空氣，從而使電離輻射束314穿過的受試者318的區(qū)域冷卻。這一冷卻減少了在輻照體積316之外的區(qū)域內(nèi)對受試者318造成損傷。電離輻射束314被示為穿過磁場梯度線圈320以及射頻收發(fā)器線圈?？梢詫⑺錾漕l收發(fā)器線圈設計為使電離輻射束314能夠由其穿過，或者可以利用采用了分裂射頻收發(fā)器線圈326的設計。高強度聚焦超聲系統(tǒng)302、光子輻射治療系統(tǒng)304、磁場梯度線圈電源322、射頻收發(fā)器328和空氣冷卻器346全部被示為連接至計算裝置354的硬件接口 352。所述硬件接口 352可以是單個硬件接口，或者其可以是硬件接口的集合。硬件接口 352允許計算裝置354的處理器或微處理器356向連接至所述硬件接口 352的裝置發(fā)送控制信號。其還允許接收來自與所述硬件接口 352連接的裝置的數(shù)據(jù)。還將所述微處理器356連接至所述用戶接口 358。所述用戶接口可以適于顯示數(shù)據(jù)，或者其還可以適于接收來自操作者的輸入。所述微處理器356還連接至計算機存儲設備360。所述計算機存儲設備是計算機可讀存儲介質(zhì)的例子。計算機存儲設備是任何非易失計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機存儲設備的例子包括但不限于硬盤驅(qū)動器、USB優(yōu)盤、軟盤驅(qū)動器、智能卡、DVD、⑶-ROM和固態(tài)硬盤驅(qū)動器。在一些實施例中，所述計算機存儲設備還可以是計算機存儲器，或反之亦然。所述微處理器356還連接至計算機存儲器362。計算機存儲器是計算機可讀存儲介質(zhì)的例子。計算機存儲器是任何可受到處理器的直接訪問的存儲器。計算機存儲器的例子包括但不限于RAM存儲器、寄存器和寄存器堆。在計算機存儲設備360內(nèi)存儲了處置計劃364、磁共振溫度測定數(shù)據(jù)366、磁共振圖像數(shù)據(jù)368和控制計劃370?？刂颇K372處于計算機存儲器362內(nèi)。所述控制模塊控制可執(zhí)行指令，從而控制所述治療設備及其各個部件的操作。配準模塊374也處于所述計算機存儲器362內(nèi)。配準模塊374含有用于使磁共振圖像數(shù)據(jù)與處置計劃配準的代碼。磁共振重建模塊376也處于計算機存儲器362內(nèi)。所述磁共振重建模塊含有用于對來自磁共振溫度測定數(shù)據(jù)的磁共振溫度測定圖進行評估(rating)的代碼?？刂朴媱澬薷哪K378也處于計算機存儲器362內(nèi)?？刂朴媱澬薷哪K 378含有用于利用磁共振圖像數(shù)據(jù)368和/或磁共振溫度測定數(shù)據(jù)366修改控制計劃的代碼。在一些實施例中，磁共振重建模塊還可以從磁共振圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建磁共振圖像。計算機存儲設備360和計算機存儲器362兩者均為計算機可讀存儲介質(zhì)的例子。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的治療設備的替代實施例。圖4所示的實施例與圖3所示的實施例類似，只是采用射頻高熱系統(tǒng)替代了圖3的高強度聚焦超聲系統(tǒng)302。所述射頻高熱系統(tǒng)包括射頻加熱線圈480和射頻加熱線圈電源482。射頻加熱線圈480利用來自射頻加熱線圈電源482的射頻功率在受試者318的加熱體積438內(nèi)發(fā)熱。將射頻加熱線圈電源482示為連接至計算裝置354的硬件接口 352。計算機存儲器362含有適于控制所述治療設備的控制模塊472。該圖還示出了任選的流體冷卻器484。流體冷卻器484能夠?qū)α黧w冷卻。將連接至流體冷卻器484的管486連接至流體冷卻器484。這一實施例中的管486適于迫使冷卻流體進入飽和袋488和器件490。所述管486還適于供流體從飽和袋488和器件490返回。所述流體冷卻器484還可以單獨與飽和袋488以及器件490工作。飽和袋488和器件490兩者沒有必要同時使用。飽和袋488被示為處于射頻加熱線圈480和受試者318之間。將器件490插入到受試者318的孔口中。在這種情況下，將器件490插入到尿道中，其用于在前列腺癌的處置過程中對前列腺冷卻。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的治療設備的另一實施例的截面功能示意圖。在這一實施例中，使磁共振成像與高強度聚焦超聲和帶電粒子輻射治療結(jié)合。磁共振成像系統(tǒng)的磁體506a、506b是所謂的開路磁體。所述磁體包括兩個個體磁體。有頂部磁體506a和底部磁體506b。盡管該圖未不出，但是還有使頂部磁體506a和底部磁體506b電連接的基座以及磁體的兩個部分506a、506b的低溫系統(tǒng)。磁體的這一布置將建立與亥姆霍茲線圈生成的類似的磁場線。虛線507示出了代表性磁場線。成像體積330處于頂部磁體506a和底部磁體506b之間的中央。將磁場梯度線圈劃分成頂部磁場梯度線圈520a和底部磁場梯度線圈520b。硬件接口 352被示為連接至粒子加速器的控制系統(tǒng)502。計算機存儲器362含有用于控制治療設備的操作的控制模塊572。此外，控制模塊572還含有用于生成控制粒子加速器的命令的代碼。還有具有與粒子加速器的連接594的射束光學器件592。在射束光學器件592內(nèi)是真空596。射束光學器件內(nèi)為真空將使得帶電粒子束500不會在所述射束光學器件592內(nèi)產(chǎn)生衰減。帶電粒子束500通過窗口 598離開射束光學器件592。所述窗口可以由任何能夠在給帶電粒子束500帶來最低的衰減的情況下密封真空596的材料構(gòu)成。所述窗口通常是薄金屬板或箔。帶電粒子束500經(jīng)過穿過頂部磁場梯度線圈520a的路徑504和穿過射頻收發(fā)器線圈326的路徑508。采用所謂的開路磁體設計 的優(yōu)點在于，與圓柱形磁體相比，使粒子束500的路徑與場線更貼近地對準。從該圖可以看出，在場線和帶電粒子束500之間存在一個小的角度。所述小的角度將使帶電粒子束在受試者318體內(nèi)的偏轉(zhuǎn)最小化。所述射束光學器件可以含有磁體和/或帶電板，從而使帶電粒子的路徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)或者對其進行調(diào)整，從而將帶電粒子的路徑引向輻照區(qū)帶516。盡管已經(jīng)在附圖和上述說明中詳細示出和描述了本發(fā)明，但是應當將這樣的圖示和說明看作是示范性或示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。例如，有可能在這樣的實施例中實施本發(fā)明，其中，以侵入式的方式執(zhí)行高熱區(qū)域的額外的空間成形(例如，通過磁納米粒子流體、熱籽或裂縫天線)，或者執(zhí)行磁共振成像不僅是為了溫度測定，此外還將其用于在線治療控制(即通過監(jiān)測腫瘤的生理和/或幾何參數(shù))，或者采用所描述的設備破壞非癌變的其他類型的缺陷組織。.通過研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實踐所要求保護的本發(fā)明的過程當中理解并實施針對所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，單數(shù)冠詞不排除復數(shù)。單個處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的幾個項目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施不表示不能有利地采用這些措施的組合?？梢詫⒂嬎銠C程序存儲/分布在適當?shù)慕橘|(zhì)當中，例如，所述介質(zhì)可以是光存儲介質(zhì)或者與其他硬件一起提供的或者作為其他硬件的部分的固體介質(zhì)，但是，也可以使所述計算機程序通過其他形式分布，例如，通過因特網(wǎng)或者其他有線或無線電信系統(tǒng)。不應將權(quán)利要求中的附圖標記推斷為限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種治療設備，包括 -組織加熱系統(tǒng)(302，480，482)； -磁共振成像系統(tǒng)(300)，其用于從位于成像體積(330)內(nèi)的受試者(318)的原子核采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)(366)， -輻射治療系統(tǒng)(304，592)，其用于輻照所述受試者的輻照體積(316，516)，其中，所述輻照體積處于所述成像體積內(nèi)；以及 -控制器(354)，其用于控制所述治療設備，其中，所述控制器適于利用所述磁共振成像系統(tǒng)重復采集(100，210)磁共振溫度測定數(shù)據(jù)，其中，所述控制器適于利用所述組織加熱系統(tǒng)至少加熱(102，208)所述輻照體積，其中，利用所述磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制所述加熱，其中，所述控制器適于利用所述輻射治療系統(tǒng)輻照(104，208)所述輻照體積 其中，所述方法還包括 -在執(zhí)行所述控制計劃的過程中重復更新所述磁共振圖像數(shù)據(jù)；以及 -在執(zhí)行所述控制計劃的過程中利用所更新的磁共振圖像數(shù)據(jù)重復修改所述控制計劃，以補償所述受試者的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的治療設備，其中，所述組織加熱系統(tǒng)用于加熱所述受試者的加熱體積(338，438);其中，所述加熱體積處于所述成像體積內(nèi)；其中，所述輻照體積處于所述加熱體積內(nèi)；其中，所述控制器是計算裝置(354);其中，所述計算裝置包括處理器(356 )，其中，所述計算裝置包括計算機可讀存儲介質(zhì)(360，362 )，所述計算機可讀存儲介質(zhì)含有由所述處理器執(zhí)行的指令，其中，所述指令的執(zhí)行將使所述處理器執(zhí)行下述步驟 -接收(200)處置計劃(364)； -利用所述磁共振成像系統(tǒng)采集(202)磁共振圖像數(shù)據(jù)； -使所述磁共振圖像數(shù)據(jù)與所述處置計劃配準(204)； -利用所述磁共振成像數(shù)據(jù)與所述處置計劃的配準生成(206)控制計劃(370)，其中，所述控制計劃包括用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)以及控制所述輻射治療系統(tǒng)的機器可執(zhí)7TT指令； -執(zhí)行(208)所述控制計劃，從而利用所述組織加熱系統(tǒng)加熱所述加熱體積，并利用所述輻照系統(tǒng)輻照所述輻照體積； -在執(zhí)行所述控制計劃的過程中利用所述磁共振成像系統(tǒng)重復采集(210)磁共振溫度測定數(shù)據(jù)(366)； -在執(zhí)行所述控制計劃的過程中利用所述磁共振溫度測定數(shù)據(jù)重復生成(212)磁共振溫度圖；以及 -在執(zhí)行所述控制計劃的過程中利用所述磁共振溫度圖修改(214)所述控制計劃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中的任一項所述的治療設備，其中，僅在所述加熱體積高于第一預定溫度時才輻照所述輻照體積；并且其中，僅在所述受試者的處于所述成像體積內(nèi)但未處于所述加熱體積內(nèi)的區(qū)域低于第二預定溫度時才輻照所述輻照體積。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的治療設備，其中，所述組織加熱系統(tǒng)是高強度聚焦超聲系統(tǒng)(302)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到3所述的治療設備，其中，所述組織加熱系統(tǒng)是射頻高熱系統(tǒng)(480,482)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的治療設備，其中，所述輻射治療系統(tǒng)是光子輻射治療系統(tǒng)(304)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的治療設備，其中，所述光子輻射治療系統(tǒng)是下述系統(tǒng)中的任何一種線性加速器伽馬輻射治療系統(tǒng)、X射線輻射治療系統(tǒng)和放射性同位素伽馬輻射治療系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到5中的任一項所述的治療設備，其中，所述輻射治療系統(tǒng)是帶電粒子治療系統(tǒng)(592)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的治療設備，其中，所述治療設備還包括適于冷卻所述受:試者的冷卻系統(tǒng)(346,484)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的治療設備，其中，所述冷卻系統(tǒng)包括適于朝所述受試者引導冷空氣的空氣冷卻器(346 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的治療設備，其中，所述冷卻系統(tǒng)包括用于供應冷卻液體的液體冷卻器(484)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的治療設備，其中，所述冷卻系統(tǒng)包括用于向飽和袋(488)和/或適于插入到所述受試者的孔口中的器件(490)供應所述冷卻液體的附件(486)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的治療設備，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括適于對成像體積內(nèi)的原子核的自旋進行空間編碼的磁場梯度線圈(320)，其中，所述輻射治療系統(tǒng)適于產(chǎn)生用于輻照所述輻照體積的輻射束，其中，所述磁場梯度線圈是具有分裂(324)的分裂線圈，其中，所述輻射治療系統(tǒng)適于瞄準所述輻射束通過所述分裂(324)。
14.一種包括由治療設備的控制系統(tǒng)(354)執(zhí)行的機器可執(zhí)行指令的計算機程序產(chǎn)品；其中，所述控制器適于控制所述治療設備；其中，所述治療設備包括組織加熱系統(tǒng)(302,480,482);其中，所述治療設備還包括用于從位于成像體積(330)內(nèi)的受試者的原子核采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)(366)的磁共振成像系統(tǒng)(300);其中，所述治療設備還包括用于輻照所述受試者的輻照體積的輻射治療系統(tǒng)(304，592);其中，所述輻照體積處于所述成像體積之內(nèi)；其中，所述機器可執(zhí)行指令使所述控制器執(zhí)行包括下述步驟的方法 -利用所述磁共振成像系統(tǒng)重復采集(100，210)磁共振溫度測定數(shù)據(jù)； -利用所述組織加熱系統(tǒng)至少加熱(102，208)所述輻照體積，其中，利用所述磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制所述加熱；以及 -利用所述輻射治療系統(tǒng)輻照(104，208)所述輻照體積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括組織加熱系統(tǒng)(302，480，482)的治療設備。所述治療設備還包括從位于成像體積(330)內(nèi)的受試者(318)的原子核采集磁共振溫度測定數(shù)據(jù)(366)的磁共振成像系統(tǒng)(300)。所述治療設備還包括對受試者的輻照體積(316，516)進行輻照的輻射治療系統(tǒng)(304，592)，其中，所述輻照體積處于所述成像體積之內(nèi)。所述治療設備還包括用于控制所述治療設備的控制器(354)。所述控制器適于利用所述磁共振成像系統(tǒng)重復采集(100，210)磁共振溫度測定數(shù)據(jù)。所述控制器適于利用組織加熱系統(tǒng)至少加熱(102，208)所述輻照體積。利用磁共振溫度測定數(shù)據(jù)控制所述加熱。所述控制器適于輻照(104，208)所述輻照體積。
文檔編號A61N7/02GK102711915SQ201180005792
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者C·洛斯勒, C·芬德科里, D·維爾茨, J·A·奧弗韋格, K·內(nèi)爾克, O·利普斯, U·卡切爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司