專利名稱：控制到移動靶標(biāo)區(qū)中的輻射聚焦的治療設(shè)備、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將輻射聚焦到靶標(biāo)區(qū)的焦點(diǎn)中的治療設(shè)備的控制，尤其涉及使用呼吸傳感器對聚焦的控制。
背景技術(shù)：
使用輻射療法或高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)對移動腫瘤的有效處置需要靶標(biāo)位置的實(shí)時三維信息。需要該信息來保證針對靶標(biāo)的充足劑量，并避免對周圍的健康組織用藥。腫瘤的所述移動在腹部器官，例如胰腺、肝和腎中是典型的。所述移動本質(zhì)上是周期性的，并且是由于患者的呼吸造成。腫瘤在呼吸循環(huán)內(nèi)的位移可達(dá)幾個厘米，這相比于HIFU聚焦區(qū)的尺寸是相當(dāng)大的。
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呼吸門控是用于輻射療法中的方法，用于補(bǔ)償呼吸移動:測量呼吸信號，然后用CT掃描器在呼吸循環(huán)的不同時相采集體積圖像，以對靶標(biāo)的移動建立模型。處置期間，呼吸信號也被測量，并在靶標(biāo)處于預(yù)定義的窗口以外時隨時切換治療光束。其他呼吸運(yùn)動檢測方法包括:呼吸量測定法、追蹤放在患者皮膚上的外部標(biāo)記物、帶有應(yīng)變計(jì)的皮帶、軀干的立體聲成像，以及軀干的飛行時間成像。美國專利申請公開US2010/0094153A1公開一種呼吸傳感器，其適于從患者一側(cè)上的第一接觸點(diǎn)延伸到患者相對側(cè)上的第二接觸點(diǎn)。呼吸信號數(shù)據(jù)被實(shí)時分析，并被用于門控CT掃描器，籍此創(chuàng)建時相協(xié)同的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供一種治療設(shè)備、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在從屬權(quán)利要求書給出實(shí)施例?，F(xiàn)有治療設(shè)備的困難在于，治療或者醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)的采集是根據(jù)呼吸循環(huán)的時相而被門控的。本發(fā)明的一些實(shí)施例基于受試者的呼吸時相調(diào)節(jié)治療系統(tǒng)的聚焦。一些實(shí)施例使用模型，所述模型基于受試者的所述呼吸時相預(yù)測聚焦位置。—些實(shí)施例使用集成到受試者支撐體中的作為呼吸傳感器的力傳感器。這樣的治療設(shè)備的使用可以具有以下優(yōu)點(diǎn):1、患者便利性得以改善。不向患者連接煩擾的呼吸測量設(shè)備或皮帶。2、產(chǎn)品集成水平得到提高。存在較少與處置相關(guān)的附件。所述呼吸測量裝置是臺面的整體部分。對患者和對護(hù)士均為無縫的。3、所述呼吸測量裝置具有來自HIFU平臺的原有支撐體。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于不需要到成像軟件的接口。一些實(shí)施例組合了測量心沖擊描記圖信號(BCG)的力傳感器、呼吸觸發(fā)磁共振成像，以及磁共振引導(dǎo)(MR引導(dǎo))的高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)，該高強(qiáng)度聚焦超聲具有針對具有因患者呼吸造成的腫瘤移動而調(diào)適到限定的HIFU療程的焦點(diǎn)。其具有三個步驟。
首先，用位于所述臺面的力傳感器測量所述BCG (心沖擊描記圖)信號。所述BCG被用于檢測所述患者的呼吸移動。所述BCG信號包括因所述患者的心跳和呼吸造成的施加到所述臺面的力。為了測量呼吸運(yùn)動，需要非常敏感的力傳感器，并且將輸出信號低通濾波。其次，所測量的呼吸信號被用作在預(yù)處置階段中感興趣的器官的體積圖像的觸發(fā)器(例如可以使用MRI)?？梢栽诤粑h(huán)的不同時相采集體積圖像。得到一系列的體積圖像，每個代表所述呼吸循環(huán)的不同時相(Θ )。所述呼吸信號可以用常規(guī)方法測量。本發(fā)明的一些實(shí)施例中，使用BCG觸發(fā)的MRI。接下來，將為Θ的函數(shù)的呼吸時相依賴性周期矢量分配給靶標(biāo)的位置?？梢杂?jì)算指向所述靶標(biāo)的矢量，并將其用來控制聚焦的靶向。最終，在處置階段過程中還實(shí)時測量所述呼吸信號?，F(xiàn)在，周期矢量提供針對每個呼吸時相的靶標(biāo)位置信息。該實(shí)時靶標(biāo)位置信息被用作針對相控陣換能器控制電子器件的輸入，以在MR引導(dǎo)的HIFU中隨同移動的腫瘤移動所述焦點(diǎn)。所述力傳感器可以一種方式被定位到所述臺面，即其支撐受試者體重部分或全部。輸出信號為BCG信號，并在低通濾波之后其代表所述患者呼吸信號。所述傳感器可以被用作任選附件，或者其可以是所述臺面的一體部分。本文使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”囊括可以存儲能由計(jì)算裝置的處理器執(zhí)行的指令的任何有形存儲介質(zhì)。所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以被稱作計(jì)算機(jī)可讀永久性存儲介質(zhì)。所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也可以被稱作有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也可以能夠存儲能夠被所述計(jì)算裝置的所述處理器訪問的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例包括，但不限于:軟盤、磁硬盤驅(qū)動、固態(tài)硬盤器、閃存、USB指狀驅(qū)動器、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、光盤、磁光盤，以及所述處理器的寄存器文件。光盤的范例包括壓縮盤(CD)和數(shù)字多用光盤(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盤。術(shù)語計(jì)算機(jī) 可讀存儲介質(zhì)也指能夠被所述計(jì)算機(jī)裝置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路訪問的各種類型的記錄介質(zhì)。例如，數(shù)據(jù)可以通過調(diào)制解調(diào)器、通過互聯(lián)網(wǎng)，或通過局域網(wǎng)絡(luò)被檢索。計(jì)算機(jī)存儲器是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲器是處理器能直接訪問的任何存儲器。計(jì)算機(jī)存儲器的范例包括，但不限于:RAM存儲器、寄存器，以及寄存器文件。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備為任何非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備的范例包括，但不限于:硬盤驅(qū)動器、USB指狀驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、智能卡、DVD、⑶-R0M，以及固態(tài)硬盤驅(qū)動器。一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備也可以是計(jì)算機(jī)存儲器，反之亦然。處理器為能夠執(zhí)行程序或機(jī)器能執(zhí)行指令的電子部件。對包括“處理器”的計(jì)算裝置的引用應(yīng)被解讀為可能包含多于一個處理器。術(shù)語計(jì)算裝置還應(yīng)被解讀為可能指每個包括處理器的計(jì)算裝置或計(jì)算機(jī)的集合或網(wǎng)絡(luò)。許多程序具有它們的指令，這些指令由多個處理器運(yùn)行，所述多個處理器可以在同一計(jì)算裝置內(nèi)，或者所述多個處理器甚至可以分布在多個計(jì)算裝置上。本文使用的“用戶界面”是允許用戶或操作員與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的界面。用戶界面可以向所述操作員提供信息或數(shù)據(jù)和/或從所述操作員接收信息或數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)或信息在顯示器或圖形用戶界面上的顯示是向操作員提供信息的范例。數(shù)據(jù)通過鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸板、指點(diǎn)桿、繪圖板、操縱桿、手柄、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、頭戴式受話器、變速桿、方向盤、踏板、有線手套、跳舞毯、遠(yuǎn)程控制，以及加速計(jì)的接收都是從操作員接收信息或數(shù)據(jù)的范例。本文使用的“醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)”囊括已使用醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集的二維或三維數(shù)據(jù)。本文使用的“醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)”囊括適于采集有關(guān)患者物理結(jié)構(gòu)的信息，以及構(gòu)建多套二維或三維醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)可被用于構(gòu)建可視化，所述可視化對于醫(yī)師的診斷是有用的。該可視化可以使用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行。本文使用的“磁共振(MR)數(shù)據(jù)”囊括在磁共振成像掃描過程中由磁共振設(shè)備的天線記錄的通過原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果。磁共振數(shù)據(jù)是醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)的范例。磁共振成像(MRI)圖像在本文中被定義為包含在磁共振成像數(shù)據(jù)中的解剖數(shù)據(jù)的經(jīng)重建的二維或三維可視化。該可視化可以使用計(jì)算機(jī)來執(zhí)行。在本發(fā)明的一方面中，本發(fā)明提供一種治療設(shè)備。所述治療設(shè)備包括用于處置受試者的靶標(biāo)區(qū)的治療系統(tǒng)。所述治療系統(tǒng)具有將輻射引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦。所述治療系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上將輻射引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中，并且具有用于對焦所述靶標(biāo)區(qū)的器件。所述治療系統(tǒng)可以為例如，但不限于，X射線治療系統(tǒng)、帶電粒子治療系統(tǒng)、質(zhì)子治療系統(tǒng)、高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)、激光消融系統(tǒng)，以及低溫消融系統(tǒng)。所述治療設(shè)備還包括用于測量所述受試者的呼吸時相的呼吸傳感器。用所述呼吸傳感器采集的數(shù)據(jù)被稱作呼吸時相數(shù)據(jù)。來自所述呼吸傳感器的數(shù)據(jù)可以根據(jù)時間被記錄。根據(jù)時間記錄的呼吸時相數(shù)據(jù)被稱作時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。本文使用的呼吸傳感器囊括能夠測量受試者的所述呼吸時相的所有傳感器。呼吸傳感器為，但不限于呼吸指導(dǎo)機(jī)或傳感器、力傳感器、測量所述受試者的位置或位置改變的傳感器、加速計(jì)，以及所述受試者上的基準(zhǔn)標(biāo)記。所述治療設(shè)備還包括用于控制所述治療設(shè)備的處理器。在本文中要理解，所述處理器等同于控制器或控制系統(tǒng)。此外，處理器可以指多個處理器。所述多個處理器可以在單個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或 嵌入式系統(tǒng)內(nèi)，或者所述處理器可以分布在多個計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)的集合或網(wǎng)絡(luò)之間。所述治療設(shè)備還包括存儲器，所述存儲器包含用于由所述處理器執(zhí)行的機(jī)器能執(zhí)行指令。所述指令的執(zhí)行引起所述處理器發(fā)送控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述控制信號引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置。所述控制信號包含引起所述治療系統(tǒng)生成局部處置所述靶標(biāo)區(qū)的輻射源的命令。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器從所述呼吸傳感器接收時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器根據(jù)所述時間依賴性呼吸數(shù)據(jù)生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號。所述治療系統(tǒng)具有能調(diào)節(jié)的聚焦。所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號引起所述治療系統(tǒng)的所述聚焦被調(diào)節(jié)。換言之，所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號引起具有所述受試者內(nèi)所述靶標(biāo)區(qū)位置的聚焦被改變到不同的位置。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。當(dāng)所述治療系統(tǒng)接收所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號時，這些控制信號引起所述治療系統(tǒng)的所述聚焦被調(diào)節(jié)。所述聚焦可以被調(diào)節(jié)為使得其補(bǔ)償所述靶標(biāo)區(qū)的運(yùn)動。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)樗鲋委熛到y(tǒng)可以連續(xù)地處置所述受試者的所述靶標(biāo)區(qū)。例如，如果所述受試者正經(jīng)歷呼吸，所述受試者的解剖結(jié)構(gòu)可能根據(jù)時間而改變。通過發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述能調(diào)節(jié)的聚焦可以被用來補(bǔ)償所述受試者的運(yùn)動，并且然后所述靶標(biāo)區(qū)可以移動，使得所述受試者的解剖結(jié)構(gòu)的相同部分或所述受試者的解剖結(jié)構(gòu)的期望部分得到處置。在另一實(shí)施例中，所述指令引起所述處理器發(fā)送控制信號到所述治療設(shè)備，所述控制信號引起所述治療系統(tǒng)連續(xù)地處置所述靶標(biāo)區(qū)，同時進(jìn)行以下步驟:接收所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)，生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號，以及發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述存儲器還包含靶向模型。本文使用的“靶向模型”囊括這樣的模型:該模型根據(jù)時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)描述所述靶標(biāo)區(qū)的位置。所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)和所述靶向模型被生成。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)槭褂昧舜_定所述受試者內(nèi)所述靶標(biāo)區(qū)的位置的模型。所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)可以被用于確定所述靶標(biāo)區(qū)的所述位置。因此，所述模型可以然后被用于調(diào)節(jié)所述治療系統(tǒng)的所述能調(diào)節(jié)聚焦，從而所述靶標(biāo)區(qū)隨著所述受試者移動得到處置。在另一實(shí)施例中，所述治療設(shè)備還包括用于采集所述醫(yī)學(xué)成像區(qū)的時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)是所采集的醫(yī)學(xué)圖像，并且是時間的函數(shù)。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器從所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)接收所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器從所述呼吸傳感器接收初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)是時間相關(guān)的。所述指令還引起所述處理器根據(jù)所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成所述靶向模型。在該實(shí)施例中，醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)被采集并與呼吸時相數(shù)據(jù)一起被用于制作模型。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)樗瞿Ｐ涂梢耘c后來采集的時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)一起被用于預(yù)測所述靶標(biāo)區(qū)的所述位置。所述靶向模型的使用允許將輻射引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中，無需所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)在所述靶標(biāo)區(qū)的處置過程中采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。例如，所述模型可以使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)被創(chuàng)建，并且然后所述治療系統(tǒng)和所述受試者可以在隨后被從所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)移出，并且然后對所述靶標(biāo)區(qū)的處置可以在沒有`所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的情況下執(zhí)行。這是有利的，在于在所述靶標(biāo)區(qū)的整個處置過程中不需要所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。在例如所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)極其昂貴的磁共振成像的情形中，這可以減少所述處置的費(fèi)用。在另一實(shí)施例中，所述指令引起所述處理器通過配準(zhǔn)所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中的所述靶標(biāo)區(qū)的時間依賴性位置而生成所述靶標(biāo)模型。該步驟可以涉及將所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)重建為醫(yī)學(xué)圖像。配準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像或醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)中的位置的過程是本領(lǐng)域熟知的，并且涉及模式識別或?qū)⒛Ｐ蛿M合到所述圖像。所述指令還引起所述處理器通過根據(jù)初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)將矢量映射到所述靶標(biāo)區(qū)的經(jīng)配準(zhǔn)的時間依賴性位置上，來生成靶標(biāo)模型。該步驟中，使用矢量和所述呼吸時相數(shù)據(jù)映射所述時間依賴性位置。使用所述后來采集的時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)，可以計(jì)算新矢量的所述位置。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)槠涮峁┝藰?gòu)建靶向模型的有效方式。在另一實(shí)施例中，所述指令還引起所述處理器計(jì)算所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)與所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。如果所計(jì)算的相關(guān)性低于預(yù)定的相關(guān)性閾值，所述指令還引起所述處理器發(fā)送停止控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述停止控制信號引起所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置停止。在該實(shí)施例中，將被用于創(chuàng)建所述靶向模型的所述呼吸時相數(shù)據(jù)與在所述靶標(biāo)區(qū)的處置過程中采集的所述呼吸時相數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果所述相關(guān)性低于所述預(yù)定的相關(guān)性閾值，這可能表明所述模型將沒有精確預(yù)測所述靶標(biāo)區(qū)在所述受試者內(nèi)的所述位置。該情況中，停止控制信號引起所述治療系統(tǒng)停止處置所述靶標(biāo)區(qū)。這是有利的，因?yàn)槿绻鍪茉囌邲]有遵循相同的呼吸循環(huán)，或者移動了，或者存在某種其他問題，則所述受試者可能在所述靶標(biāo)區(qū)的處置過程中受傷害。該實(shí)施例提供了對所述系統(tǒng)的安全性檢查。在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為磁共振成像系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為超聲成像系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療設(shè)備還包括用于支撐所述受試者的受試者支撐體。所述呼吸傳感器為集成到所述受試者支撐體中的力傳感器，從而所述呼吸傳感器支撐所述受試者的至少一部分體重。本文使用的力傳感器被理解為囊括測量力、力的改變，或連接到所述力傳感器的質(zhì)量的加速度的傳感器。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)槭顾龊粑鼈鞲衅骷傻绞茉囌咧误w中是方便的。額外地，力傳感器的使用不要求所述受試者配備特殊的呼吸管或其他測量裝置。
在另一實(shí)施例中，所述力傳感器采集力數(shù)據(jù)。所述力數(shù)據(jù)包括心沖擊描記圖信號。該實(shí)施例尤其有利，因?yàn)樾臎_擊描記圖信號或數(shù)據(jù)包括有關(guān)受試者的移動以及還有呼吸循環(huán)的數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，所述治療設(shè)備還包括用于將所述力數(shù)據(jù)濾波成呼吸時相數(shù)據(jù)的低通濾波器。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)樗鲂臎_擊描記圖信號包含幾種不同類型的數(shù)據(jù)。低通濾波器可以被用于將所述力數(shù)據(jù)濾波成呼吸時相數(shù)據(jù)。例如所述力傳感器可以被用于采集所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)，并且其也可以被用于采集所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。所述低通濾波器可以以電子方式實(shí)現(xiàn)，或者其可以在軟件中或是通過數(shù)字信號處理芯片以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)。例如，所述力傳感器可以直接發(fā)送所述呼吸時相數(shù)據(jù)到所述處理器，或者在其他實(shí)施例中，接收所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)的所述步驟可以是從所述力傳感器接收的原始數(shù)據(jù)。該情況中，數(shù)字信號處理芯片或機(jī)器能執(zhí)行指令可以引起所述處理器對所述力數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，以采集所述呼吸時相數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，所述指令還引起所述處理器從所述力傳感器接收時間依賴性力數(shù)據(jù)。這些指令可以與引起所述處理器從所述呼吸傳感器接收時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)的那些指令相同。所述指令還引起所述處理器根據(jù)所述時間依賴性力數(shù)據(jù)計(jì)算平均能量信號。如果所述平均能量高于預(yù)定的平均能量閾值，所述指令還引起所述處理器發(fā)送停止控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述停止控制信號引起所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置停止。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)?例如通過計(jì)算實(shí)時時間依賴性力數(shù)據(jù)的RMS或均方根)計(jì)算平均能量信號，可以表明所述受試者處于移動過程中。如果所述受試者已有移動，則所述靶向模型可能不再有效。因此，該實(shí)施例可以提供檢測所述靶向模型何時不再有效的手段。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為集成到所述受試者支撐體中的高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括具有能調(diào)節(jié)聚焦的超聲換能器。因此，所述超聲換能器能夠調(diào)節(jié)到所述靶標(biāo)區(qū)中的超聲輻射或能量。所述能調(diào)節(jié)聚焦可以經(jīng)由機(jī)械手段通過定位所述超聲換能器的位置的機(jī)械位置系統(tǒng)被聚焦，和/或所述超聲換能器可以以電子方式聚焦所述超聲能量。針對電子聚焦，所述超聲換能器可以在所述超聲換能器的表面上具有多個換能器元件。通過控制提供到每個所述元件的超聲能量的能量，并且尤其是相位，所述聚焦可以得以調(diào)節(jié)。將所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)與力傳感器組合是尤其有利的。受試者可以躺在所述受試者支撐體上，籍此將重量放在所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)與所述力傳感器兩者上。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為伽馬輻射處置系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為帶電粒子處置系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為治療用X射線系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為質(zhì)子治療系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為低溫消融系統(tǒng)。本文中使用的低溫消融系統(tǒng)囊括使用冷凍或組織溫度的 降低來引起消融的系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為激光處置或消融系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為射頻消融或加熱系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述治療系統(tǒng)為聞強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述控制信號引起在所述處理器進(jìn)行以下操作時，所述治療系統(tǒng)對所述靶標(biāo)區(qū)的處置:從所述呼吸傳感器接收所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)，根據(jù)所述時間依賴性呼吸數(shù)據(jù)生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號，以及發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。該實(shí)施例是尤其有利的，因?yàn)樵谠搶?shí)施例中，所述治療系統(tǒng)在所述呼吸時相數(shù)據(jù)被接收的同時，以及在調(diào)節(jié)所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號的同時，處置所述靶標(biāo)區(qū)。實(shí)質(zhì)上，所述治療系統(tǒng)是以連續(xù)的方式處置所述靶標(biāo)區(qū)。與所述治療系統(tǒng)的操作簡單地通過所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)來門控相比較，該治療系統(tǒng)可以得到更快速的處置和治療。在另一方面中，本發(fā)明提供操作治療設(shè)備的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法。所述治療設(shè)備包括用于處置受試者的靶標(biāo)區(qū)的治療系統(tǒng)。所述治療系統(tǒng)具有用于將輻射引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦。所述治療設(shè)備還包括用于測量所述受試者的呼吸時相的呼吸傳感器。所述方法包括發(fā)送控制信號到所述治療系統(tǒng)的步驟，所述控制信號引起所述靶標(biāo)區(qū)的處置。所述方法還包括從所述呼吸傳感器接收時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。所述方法還包括根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號的步驟。所述方法還包括發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)的步驟。該方法的優(yōu)點(diǎn)已在前文討論。在另一方面中，本發(fā)明提供包括用于由治療設(shè)備的處理器執(zhí)行的機(jī)器能執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品例如可以被存儲在存儲器中，并且可以是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。所述治療設(shè)備包括用于處置所述受試者的所述靶標(biāo)區(qū)的治療系統(tǒng)。所述治療系統(tǒng)具有用于將輻射引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦。所述設(shè)備還包括用于測量所述受試者的呼吸時相的呼吸傳感器。所述指令的執(zhí)行引起所述處理器發(fā)送控制信號到所述治療系統(tǒng)，其引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器從所述呼吸傳感器接收時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號。所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。


以下將僅以舉例的方式，并且參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中:圖1示出圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖；圖2示出圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法的流程圖；圖3圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的治療設(shè)備；圖4圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的治療設(shè)備；圖5圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的治療設(shè)備；圖6圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的治療設(shè)備；圖7a示出時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)的圖；圖7b靶標(biāo)區(qū)704根據(jù)時間的位置；圖7c矢量被分配給所述靶標(biāo)區(qū)704的獨(dú)立位置；圖7d圖示所述靶向模型的使用；圖8示出所述力傳感器的另一圖示；圖9示出使用力傳感器獲取的時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)900 ；圖10不出心沖擊描記圖數(shù)據(jù)的均方根。

附圖標(biāo)記列表300治療設(shè)備302治療系統(tǒng)304靶標(biāo)區(qū)306受試者308第一呼吸傳感器310第二呼吸傳感器312受試者支撐體314醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)316成像區(qū)318計(jì)算機(jī)系統(tǒng)320 硬件接口322 處理器324 用戶接口326存儲設(shè)備328存儲器330時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)332時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)334初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)336時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像338靶標(biāo)模型340治療設(shè)備控制模塊342呼吸時相數(shù)據(jù)分析模塊344聚焦調(diào)節(jié)控制信號生成模塊
346靶標(biāo)模型生成模塊348醫(yī)學(xué)圖像重建模塊350圖像配準(zhǔn)模塊352矢量映射模塊400治療設(shè)備402高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)404超聲換能器406超聲換能器電源407機(jī)械定位系統(tǒng)408流體填充腔410超聲的路徑412超聲窗口414硅膠墊片416力傳感器418機(jī)械適配器420剛性支撐體422反作用力矢量424呼吸指導(dǎo)機(jī)500治療設(shè)備502磁體504磁場梯度線圈506磁場梯度線圈電源508射頻線圈510射頻收發(fā)器600治療設(shè)備602滑軌車700時間軸702時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)軸704靶標(biāo)區(qū)的位置 706針對不同呼吸時相靶標(biāo)區(qū)的矢量映射位置708超聲換能器710在tQ時的靶標(biāo)區(qū)位置711針對時間tQ的矢量712聚焦超聲在h的路徑714在丨7時的靶標(biāo)區(qū)位置715針對時間&的矢量716聚焦超聲在t7的路徑900時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)1000平均能量信號
具體實(shí)施例方式這些圖中相似標(biāo)號的元件為等同的元件或者執(zhí)行相同的功能。如果功能等同，前文已被討論的元件將不必須在后面進(jìn)行討論。圖1示出圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖。步驟100中，控制信號被發(fā)送到所述治療系統(tǒng)。所述控制信號令所述治療系統(tǒng)開始對受試者的所述靶標(biāo)區(qū)的處置。步驟102中，從呼吸傳感器接收時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。步驟104中，所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)被用于生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號。步驟106中，所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號被發(fā)送到所述治療系統(tǒng)。所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號令所述治療系統(tǒng)調(diào)節(jié)其聚焦到不同位置。步驟102、104和106可以被重復(fù)地進(jìn)行。這實(shí)現(xiàn)對所述靶標(biāo)區(qū)的連續(xù)處置。在所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置完成之后，所述方 法結(jié)束108。圖2示出圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法的流程圖。步驟200中，從醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)接收時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。步驟202中，從呼吸傳感器接收初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。步驟204中，使用所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成靶向模型。步驟206中，控制信號被發(fā)送到所述治療系統(tǒng)。圖2的步驟206等同于圖1的步驟100。步驟208中，從所述呼吸傳感器接收時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)。步驟208等同于圖1的步驟102。步驟210中，根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)和所述靶向模型生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號。在步驟204中生成的所述靶向模型被用于步驟210，以生成所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號。這例如可以通過以下操作來完成:使用所述靶向模型預(yù)測所述靶標(biāo)區(qū)的所述位置，并且然后生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號，所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號將所述治療系統(tǒng)的所述能調(diào)節(jié)聚焦調(diào)節(jié)到所述受試者的所述靶標(biāo)區(qū)上。最后在步驟212中，所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號被發(fā)送到所述治療系統(tǒng)。步驟208、210和212可以被重復(fù)許多次，例如在靶標(biāo)區(qū)的處置過程中，所述呼吸時相數(shù)據(jù)可以被連續(xù)地接收。這可以令所述系統(tǒng)連續(xù)地生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號，以及連續(xù)地或周期性地將它們發(fā)送到所述治療系統(tǒng)。當(dāng)所述靶標(biāo)區(qū)完成時，執(zhí)行步驟214。步驟214中，所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置結(jié)束。這可以通過發(fā)送控制信號到所述治療系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，所述控制信號作引起對所述受試者的所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置終止。圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的治療設(shè)備300。所示為用于處置受試者306的靶標(biāo)區(qū)304的治療系統(tǒng)302。所述治療系統(tǒng)302被示為箱體，并且代表許多不同類型的治療系統(tǒng)。例如，所述治療系統(tǒng)可以為但不限于:伽馬輻射處置系統(tǒng)、帶電粒子處置系統(tǒng)、治療用或lineac X射線治療系統(tǒng)、質(zhì)子治療系統(tǒng)、低溫消融系統(tǒng)、激光處置系統(tǒng)、射頻消融系統(tǒng)、射頻加熱系統(tǒng)，以及高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。圖3中所示的是第一呼吸傳感器308和第二呼吸傳感器310。所述第一呼吸傳感器308代表隨著受試者306呼吸，跟蹤由所述受試者306的運(yùn)動或施加的力的呼吸傳感器。所述第一呼吸傳感器可以為但不限于:力傳感器、加速計(jì)、運(yùn)動傳感器，以及應(yīng)變計(jì)。圖3中還示出的是第二呼吸傳感器310。所述第二呼吸傳感器310代表監(jiān)測進(jìn)出所述受試者306的氣流，以確定所述受試者306的呼吸時相的一類呼吸傳感器。例如所述第二呼吸傳感器可以為但不限于:呼吸指導(dǎo)機(jī)(advisor)、氣流傳感器，以及麻醉呼吸裝置。圖3中還示出的是任選的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)314。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)314用于從成像區(qū)316采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。所述受試者306可以部分或完全處于所述醫(yī)學(xué)成像區(qū)316內(nèi)。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)314采集顯示解剖學(xué)或包含所述受試者306的解剖學(xué)數(shù)據(jù)的所述醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，并且可以被用于隨著所述受試者306呼吸，識別所述靶標(biāo)區(qū)304的所述位置。如前面所提及的，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)314在該實(shí)施例中是任選的。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)還涉及的元件，例如用于采集或處理醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的控制軟件也是任選的。所述治療系統(tǒng)302、所述第一呼吸傳感器308、所述第二呼吸傳感器310，以及所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)314均被示為被連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318的硬件接口 320。所述硬件接口 320被連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318的處理器322。所述硬件接口 320允許處理器322發(fā)送和接收控制信號到所述治療設(shè)備300的部件。所述硬件接口 320使得所述處理器322能夠控制所述治療設(shè)備300。所述處理器322也被示為被連接到計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326、計(jì)算機(jī)存儲器328，以及用戶接口 324。所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326被示為包含時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)330。這是使用所述第一呼吸傳感器308和/或所述第二呼吸傳感器310采集的呼吸時相數(shù)據(jù)。針對本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一呼吸傳感器308和所述第二呼吸傳感器310中的任一個或兩者均可以存在。類似地，所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)330可以包括來自所述第一呼吸傳感器308和所述第二呼吸傳感器310中的一個或兩者的數(shù)據(jù)。所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326被示為還包含時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)332。所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326還被示為包含初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)334。所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)332和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)334可以被用于構(gòu)建靶標(biāo)模型338。在一些實(shí)施例中，所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)332和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)334可以不存在。這可以是因?yàn)樗鼈円呀?jīng)從存儲設(shè)備中被刪除，或者因?yàn)榘袠?biāo)模型338可能已經(jīng)存在。一些實(shí)施例中，所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)已被重建成也位于所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326中的時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像336。示為在所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326中的數(shù)據(jù)代表如果所述數(shù)據(jù)已被使用之后，所述數(shù)據(jù)可以不需要被保留在所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326或計(jì)算機(jī)存儲器328中。一些情況中，在靶標(biāo)模型338已被創(chuàng)建之后，原始數(shù)據(jù)可以被刪除。所述計(jì)算機(jī)存儲器328被示為包含治療設(shè)備控制模塊340。所述治療設(shè)備控制模塊包含允許所述處理器3 22操作和控制所述治療設(shè)備300的機(jī)器能執(zhí)行指令。一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)存儲器328具有呼吸時相數(shù)據(jù)分析模塊342。所述呼吸時相數(shù)據(jù)分析模塊包含用于分析呼吸時相數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)能執(zhí)行指令。例如，所述呼吸時相數(shù)據(jù)分析模塊可以包含用于對所述呼吸時相數(shù)據(jù)330、334進(jìn)行數(shù)字濾波的代碼。所述呼吸時相數(shù)據(jù)分析模塊342也可以包含用于將所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)330與所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)334進(jìn)行比較的計(jì)算機(jī)能執(zhí)行指令。所述計(jì)算機(jī)存儲器328被示為還包含聚焦調(diào)節(jié)控制信號生成模塊344。所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號生成模塊包含使用所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)來生成聚焦調(diào)節(jié)控制信號的計(jì)算機(jī)能執(zhí)行代碼。一些實(shí)施例中，這是使用所述靶標(biāo)模型338來實(shí)現(xiàn)的。一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)存儲器328還包含醫(yī)學(xué)圖像重建模塊348。所述醫(yī)學(xué)圖像重建模塊348包含允許所述處理器將時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)332重建為時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像336的計(jì)算機(jī)能執(zhí)行代碼。在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)存儲器328還包含圖像配準(zhǔn)模塊350。所述圖像配準(zhǔn)模塊包含本領(lǐng)域已知用于在所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像336上執(zhí)行圖像配準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)能執(zhí)行代碼。例如，所述圖像配準(zhǔn)模塊350可以識別特定的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，其允許對根據(jù)時間或呼吸時相的所述靶標(biāo)區(qū)304的識別。一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)存儲器328還包含矢量映射模塊352。所述矢量映射模塊352可以允許靶標(biāo)模型生成模塊346使用所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)334和經(jīng)配準(zhǔn)的時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像創(chuàng)建靶標(biāo)模型338。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的可替換實(shí)施例的治療設(shè)備400。該實(shí)施例將高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402與力傳感器416組合，兩者均并入所述受試者支撐體312。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402被集成到所述受試者支撐體312中。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括被連接到超聲換能器電源406的超聲換能器404。所述超聲換能器404可以包含多個換能器元件。該情況中，所述超聲換能器電源能夠控制供應(yīng)到單個超聲換能器元件的電力的幅值和/或時相。這允許對所述超聲換能器404的所述聚焦的電子控制。所述超聲換能器404也可以使用機(jī)械定位系統(tǒng)被定位，以機(jī)械地移動所述超聲換能器404。因此，該實(shí)施例中有兩種不同的方式控制所述超聲換能器404的聚焦的位置。所述超聲換能器404被示為浸入在流體填充腔408中。所述流體填充腔408被填充有能夠?qū)碜运龀晸Q能器404的超聲能量或超聲波傳導(dǎo)到所述超聲窗口 412的流體。虛線410示出聚焦超聲到位于所述受試者306中的所述靶標(biāo)區(qū)304的路徑。所述聚焦超聲410被示為穿過所述流體填充腔408并且穿過超聲窗口 412。該實(shí)施例中，存在將所述受試者306以超聲方式耦合到所述超聲窗口 412的任選的硅膠墊片414。圖4中還示出力傳感器416。所述力傳感器416與機(jī)械適配器418和剛性支撐體420相接觸。所述剛性支撐體420是將所述力傳感器416連接到所述受試者支撐體312的支撐體。所述機(jī)械適配器418提供所述受試者306可以施加力到其上的表面。所述機(jī)械適配器418繼而在所述力傳感器416上施加力。所述力傳感器416可以測量所述受試者306的絕對力、力的改變，或者其可以測量所述機(jī)械適配器418的加速度。所述矢量422是反作用力矢量，所述反作用力矢量是平衡由機(jī)械適配器418施加在所述力傳感器416上的力的力矢量。圖4中還示出任選的 呼吸指導(dǎo)機(jī)424。所述呼吸指導(dǎo)機(jī)424也是與所述力傳感器416—樣的呼吸傳感器。所述呼吸指導(dǎo)機(jī)424可以監(jiān)測所述受試者306的呼吸，并且提供補(bǔ)充數(shù)據(jù)。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402、所述力傳感器416和所述呼吸指導(dǎo)機(jī)424均被示為被連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318的所述硬件接口 320。圖3中所示的所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318等同于圖4中所示的所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318。所述各個部件將數(shù)據(jù)存儲在所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326中，并且存儲在所述計(jì)算機(jī)存儲器328中的機(jī)器能執(zhí)行指令也是等同的。圖4中可注意到，所述圖像分析和數(shù)據(jù)中的許多在所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326和計(jì)算機(jī)存儲器328是沒有的。在該實(shí)施例中，所述靶標(biāo)模型338是預(yù)先存在的。這允許無需使用如圖3中所示的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)314而在所述受試者306上進(jìn)行治療。圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的治療設(shè)備500。圖5中所示的實(shí)施例等同于圖4中所示的實(shí)施例，除了在該實(shí)施例中，磁共振成像系統(tǒng)被并入所述治療設(shè)備500中。圖4中未示出的額外的部件得以被討論。該實(shí)施例中，存在用于在成像區(qū)316內(nèi)生成均勻磁場的磁體502。該范例中，示出圓柱形超導(dǎo)磁體的橫截面視圖。其他磁體樣式和類型是本領(lǐng)域已知的，并且也可應(yīng)用于本發(fā)明。所述受試者支撐體312、高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402和力傳感器416均被示為處于圓柱形磁體502的膛內(nèi)。磁場梯度線圈504也在所述磁體的所述膛內(nèi)。所述磁場梯度線圈504實(shí)際上是用于在所述成像區(qū)316內(nèi)對磁自旋進(jìn)行空間編碼的三個獨(dú)立的線圈系統(tǒng)。被連接到所述磁場梯度線圈504的是磁場梯度線圈電源506。所述磁場梯度線圈電源506供應(yīng)用于激勵所述磁場梯度線圈504的電流。毗鄰所述成像區(qū)316的是射頻線圈508。所述射頻線圈508被連接到射頻收發(fā)器510。所述射頻收發(fā)器510被用于使用所述射頻線圈508采集磁共振數(shù)據(jù)。要理解，所述射頻線圈508可以代表單個的發(fā)射和接收線圈。類似地，所述射頻收發(fā)器510也代表獨(dú)立的發(fā)射器和接收器。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402、所述力傳感器416、所述任選的呼吸指導(dǎo)機(jī)424、所述磁場梯度線圈電源506，以及所述射頻收發(fā)器510均被示為被連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318的硬件接口 320。與圖4相似，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)318以及所述計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備326和所述計(jì)算機(jī)存儲器328的內(nèi)容物均等同于圖3中所示的那些。圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的治療設(shè)備600的實(shí)施例。該圖中沒有示出全部細(xì)節(jié)。該示治療設(shè)備600是如何可以被集成到常規(guī)磁共振成像系統(tǒng)中的。該圖中所示的為圓柱形磁體502。帶有所述力傳感器416的所述受試者支撐體312使用滑軌車602被放到所述磁體502中。治療系統(tǒng)在該圖中未不出。圖4和圖5中所不的聞強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402可以被集成到所述受試者支撐體312中?？商鎿Q地，如前文所提及的其他類型的治療系統(tǒng)也可以被集成到該圖中所示的所述治療設(shè)備600中。所述滑軌車602可以被用于將所述受試者支撐體312插入所述磁體502或從所述磁體502移除。該示兩件事:第一其圖示本發(fā)明是如何可以被集成到常規(guī)磁共振成像系統(tǒng)中的。圖6還圖示圖3的實(shí)施例是如何可以獨(dú)立于成像系統(tǒng)被操作的。例如，如圖4中所示的治療設(shè)備400的實(shí)施例的受試者支撐體可以被插入到所述磁體502中。可以在所述受試者306和所述受試者支撐體312處于所述磁體502內(nèi)時生成靶標(biāo)模型338，并且操作所述磁共振成像系統(tǒng)。在已生成所述靶標(biāo)模型338之后，所述受試者支撐體312可以被從所述磁體502移除。所述處置可 以如圖4中的實(shí)施例所示的繼續(xù)進(jìn)行。由于所述受試者支撐體312和所述受試者306已被從所述磁體502移除，因此磁共振成像系統(tǒng)可以被用于其他用途。圖7a至圖7d圖示了可以如何構(gòu)建并使用靶標(biāo)模型。圖7a具有時間軸700和時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)軸702。該圖中，從所述呼吸傳感器采集的數(shù)據(jù)被根據(jù)時間進(jìn)行繪圖。所述數(shù)據(jù)點(diǎn)被標(biāo)記T0-T12。圖7b中，所述靶標(biāo)區(qū)的位置704根據(jù)時間在三維空間被繪圖。所述靶標(biāo)區(qū)的所述位置也被標(biāo)記T0-T12。圖7c中，矢量被分配給所述靶標(biāo)區(qū)704的獨(dú)立位置。將矢量706分配到所述靶標(biāo)位置704實(shí)質(zhì)上創(chuàng)建了所述靶向模型。最終在圖7d中，圖示所述靶向模型的使用。該圖中，在各個時間顯示由超聲換能器708對受試者的所述處置。該情況中，所述超聲換能器708為相控陣換能器。換言之，所述超聲換能器是用多個換能器元件構(gòu)建的。該圖還示出在TO時的靶標(biāo)區(qū)位置710，以及在T7時的靶標(biāo)區(qū)位置714。所述矢量711識別在TO時的靶標(biāo)區(qū)預(yù)測位置。所述矢量715預(yù)測在T7時的靶標(biāo)區(qū)位置。虛線712示出在時間TO聚焦超聲到所述靶標(biāo)區(qū)710的路徑。虛線716示出在時間T7聚焦超聲到所述靶標(biāo)區(qū)714的路徑。為了確定創(chuàng)建矢量的中間時刻時的靶標(biāo)區(qū)位置，可以通過在兩個矢量之間插值來計(jì)算中間矢量。圖7中圖示的這種靶向模型可以補(bǔ)償周期性呼吸移動，所述周期性呼吸移動足夠恒定到以可靠的方式獲得靶標(biāo)位置。為了確保在預(yù)處置和處置期過程中的恒定呼吸，建議步驟如下:1、呼吸測量可以在患者被安放在臺面上之后立即開始。2、可以分析呼吸信號，并且系統(tǒng)在患者呼吸穩(wěn)定時告知操作員。3、可以針對當(dāng)前處置期生成并存儲“正?！焙粑盘枴Ｋ觥罢！毙盘柨梢詾橐惶讌?shù)、擬合曲線或其他模型。4、可以在處置過程中監(jiān)測呼吸，并且持續(xù)將所述呼吸與所述“正?！焙粑M(jìn)行比較，以確定所述靶標(biāo)在所述呼吸循環(huán)的不同時相以相似的方式移動。5、如果檢測到太低的相關(guān)性，暫停超聲處理，并且可以建議所述患者用可視呼吸指導(dǎo)機(jī)或其他方法恢復(fù)正常呼吸。如果所述患者不能夠恢復(fù)正常呼吸，在允許所述超聲處理繼續(xù)之前再次執(zhí)行靶標(biāo)移動分析。圖8示出前文在圖·3和圖4中所示實(shí)施例中描述的所述力傳感器416另外的圖示。該實(shí)施例中，存在用于支撐受試者306的受試者支撐體312。存在與所述受試者306和所述力傳感器416相接觸的機(jī)械適配器418。所述受試者306在所述機(jī)械適配器418上施加力。隨著所述受試者306呼吸，施加在所述機(jī)械適配器418上的力改變。所述機(jī)械適配器418然后將力傳輸?shù)剿隽鞲衅?16。所述力傳感器416被支撐在所述機(jī)械適配器和所述剛性支撐體420之間。所述剛性支撐體420將力傳輸?shù)剿鍪茉囌咧误w312。圖9示出使用如圖4、5和8中圖示的力傳感器采集的時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)900。圖9中所示的所述數(shù)據(jù)為使用心沖擊描記圖信號采集的呼吸時相數(shù)據(jù)，所述心沖擊描記圖信號經(jīng)過低通濾波器處理。數(shù)據(jù)是使用圖8中所示的裝置在3特斯拉磁場中采集的。圖10示出如在圖9中采集的心沖擊描記圖數(shù)據(jù)，但在該情況中，計(jì)算了所述信號的均方根。這是平均能量信號1000。圖10中所示的所述信號可以被用于檢測所述受試者的整體運(yùn)動或移動。通過以此方式在所采集的數(shù)據(jù)上放置足夠的閾值或多個閾值，可以檢測受試者的運(yùn)動并將其用于中斷所述靶標(biāo)區(qū)的處置。數(shù)據(jù)是使用圖8中所示的裝置在3特斯拉磁場中采集的。盡管已在附圖和前文的描述中舉例說明并詳細(xì)描述了本發(fā)明，這種舉例說明和描述應(yīng)被認(rèn)為是闡釋性或示例性的并且不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐要求保護(hù)的本發(fā)明時，通過研究附圖、公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求書，可以理解并實(shí)現(xiàn)對所公開實(shí)施例的其他變型。權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元素或步驟，并且不定冠詞“一”不排除多個。單一處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求書中記載的幾個項(xiàng)目的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載了特定措施這一僅有事實(shí)并不指示不能有利地組合這些措施。計(jì)算機(jī)程序可以被存儲/分布在合適的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起提供，或作為其他硬件的部分提供的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線通信系統(tǒng)。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解讀為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種治療設(shè)備(300、400、500、600)，包括: 治療系統(tǒng)(302、402)，其用于處置受試者(306)的靶標(biāo)區(qū)(304)，其中，所述治療系統(tǒng)具有用于將輻射(410)引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦； 呼吸傳感器(308、310、416、424)，其用于測量所述受試者的呼吸時相； 處理器(322)，其用于控制所述治療設(shè)備；以及 存儲器(326、328)，其包含供所述處理器執(zhí)行的機(jī)器能執(zhí)行指令(340、342、344、346、348、350、352 )，其中，所述指令的執(zhí)行引起所述處理器: -發(fā)送(100、206)控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述控制信號引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置， -從所述呼吸傳感器接收(102、208)時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)(330)， -根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成(104、210)聚焦調(diào)節(jié)控制信號，并且 -發(fā)送(106、212)所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的治療設(shè)備，其中，所述存儲器還包含靶向模型(338)，其中，所述靶向模型根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)描述所述靶標(biāo)區(qū)的位置，并且其中，所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)和所述靶向模型來生成。
3.如權(quán)利要求2所述的治療設(shè)備，其中，所述治療設(shè)備還包括用于采集醫(yī)學(xué)成像區(qū)的時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(314、502、506、508、510)，其中，所述指令的執(zhí)行還引起所述處理器: -從所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)接收(200)所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)(332)； -從所述呼吸傳感器接收(202)初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)(334)，其中，所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)是時間相關(guān)的；并且 -根據(jù)所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成(204)所述靶向模型。
4.如權(quán)利要求3所述的治療設(shè)備，其中，所述指令引起所述處理器通過以下方式生成靶標(biāo)模型: -配準(zhǔn)所述時間依賴性醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中的所述靶標(biāo)區(qū)的時間依賴性位置(704)，并且-根據(jù)所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)將矢量(706)映射到所述靶標(biāo)區(qū)的經(jīng)配準(zhǔn)的時間依賴性位置上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的治療設(shè)備，其中，所述指令還引起所述處理器: -計(jì)算所述初步時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)與所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性， -在所計(jì)算的相關(guān)性低于預(yù)定相關(guān)性閾值時，發(fā)送停止控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述停止控制信號弓I起對所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置停止。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的治療設(shè)備，其中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為以下的任意一種:磁共振成像系統(tǒng)、超聲成像系統(tǒng)，以及計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的治療設(shè)備，其中，所述治療設(shè)備還包括用于支撐所述受試者(312)的受試者支撐體，其中，所述呼吸傳感器為集成到所述受試者支撐體中的力傳感器，從而所述呼吸傳感器支撐所述受試者的至少一部分體重。
8.如權(quán)利要求7所述的治療設(shè)備，其中，所述力傳感器采集時間依賴性力數(shù)據(jù)，其中，所述時間依賴性力數(shù)據(jù)包括心沖擊描記圖信號。
9.如權(quán)利要求7或8所述的治療設(shè)備，其中，所述治療設(shè)備還包括用于將所述力數(shù)據(jù)濾波成呼吸時相數(shù)據(jù)的低通濾波器。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的治療設(shè)備，其中，所述指令還引起所述處理器: -從所述力傳感器接收時間依賴性力數(shù)據(jù)； -根據(jù)所述時間依賴性力數(shù)據(jù)計(jì)算平均能量信號(1000);并且-在所述平均能量信號高于預(yù)定平均能量閾值時，發(fā)送停止控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述停止控制信號引起對所述靶標(biāo)區(qū)的所述處置停止。
11.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的治療設(shè)備，其中，所述治療系統(tǒng)為集成到所述受試者支撐體中的高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)，其中，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括具有能調(diào)節(jié)聚焦的超聲換能器。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的治療設(shè)備，其中，所述治療系統(tǒng)為以下的任意一種:伽馬輻射處置系統(tǒng)、帶電粒子處置系統(tǒng)、治療型X射線系統(tǒng)、質(zhì)子治療系統(tǒng)、低溫消融系統(tǒng)、激光處置系統(tǒng)、射頻消融系統(tǒng)，以及高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的治療設(shè)備，其中，在所述處理器進(jìn)行以下操作時，所述控制信號引起所述治療系統(tǒng)引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置: -從所述呼吸傳感器接收所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)， -根據(jù)所述時間依賴性呼吸數(shù)據(jù)生成所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號，并且 -發(fā)送所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。
14.一種操作治療設(shè)備(300、400、500、600)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述治療設(shè)備包括用于處置受試者(306)的靶標(biāo)區(qū)(304)的治療系統(tǒng)(302、402)，其中，所述治療系統(tǒng)具有用于將輻射(410)引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦，其中，所述治療設(shè)備還包括用于測量所述受試者的呼吸時相的呼吸傳感器(308、310、416、424)，其中，所述方法包括以下步驟: -發(fā)送(100、206)控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述控制信號引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置， -從所述呼吸傳感器接收(102、208)時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)(330)， -根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成(104、210)聚焦調(diào)節(jié)控制信號，并且 發(fā)送(106、212)所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于由治療設(shè)備(300、400、500、600)的處理器(322)執(zhí)行的機(jī)器能執(zhí)行指令(340、342、344、346、348、350、352)，其中，所述治療設(shè)備包括用于處置受試者(306)的靶標(biāo)區(qū)(304)的治療系統(tǒng)(302、402)，其中，所述治療系統(tǒng)具有用于將輻射引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦，其中，所述設(shè)備還包括用于測量所述受試者的呼吸時相的呼吸傳感器(308、310、416、424)，其中，所述指令的執(zhí)行引起所述處理器: -發(fā)送(100、206)控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述控制信號引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置， -從所述呼吸傳感器接收(102、208)時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)(330)， -根據(jù)所述時間依賴性呼吸數(shù)據(jù)生成 (104、210)聚焦調(diào)節(jié)控制信號，并且 -發(fā)送(106、212)所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。
全文摘要
一種治療設(shè)備(300、400、500、600)，包括用于處置受試者(306)的靶標(biāo)區(qū)(304)的治療系統(tǒng)(302、402)，其中所述治療系統(tǒng)具有用于將輻射(410)引導(dǎo)至所述靶標(biāo)區(qū)中的能調(diào)節(jié)聚焦；用于測量所述受試者的呼吸時相的呼吸傳感器(308、310、416、424)；用于控制所述治療設(shè)備的處理器(322)；以及包含用于由所述處理器執(zhí)行的機(jī)器能執(zhí)行指令(340、342、344、346、348、350、352)的存儲器(326、328)，其中所述指令的執(zhí)行令所述處理器發(fā)送(100、206)控制信號到所述治療系統(tǒng)，所述控制信號引起對所述靶標(biāo)區(qū)的處置；從所述呼吸傳感器接收(102、208)時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)(330)；根據(jù)所述時間依賴性呼吸時相數(shù)據(jù)生成(104、210)聚焦調(diào)節(jié)控制信號；以及發(fā)送(106、212)所述聚焦調(diào)節(jié)控制信號到所述治療系統(tǒng)。
文檔編號A61N7/00GK103180015SQ201180051917
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
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