用于近距離治療的導(dǎo)航設(shè)備和用于操作該導(dǎo)航設(shè)備的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于近距離治療的導(dǎo)航設(shè)備。該導(dǎo)航設(shè)備具有3D成像裝置，其可以相對于手術(shù)臺移動并且設(shè)計(jì)為用于在手術(shù)中對于定位在手術(shù)臺上的患者的、待利用至少一個施源器進(jìn)行放射性輻照的身體區(qū)域獲得3D圖像數(shù)據(jù)集。該導(dǎo)航設(shè)備具有控制裝置，其與成像裝置耦合并且設(shè)計(jì)為用于根據(jù)3D圖像數(shù)據(jù)集和根據(jù)于至少一個施源器的空間位置的位置數(shù)據(jù)生成該身體區(qū)域的體積模型，在該體積模型中，在通過位置數(shù)據(jù)指示的位置中模擬該至少一個施源器。
【專利說明】用于近距離治療的導(dǎo)航設(shè)備和用于操作該導(dǎo)航設(shè)備的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于近距離治療的導(dǎo)航設(shè)備，其中可以通過以放射性材料放射性輻照患者身體的區(qū)域來輔助醫(yī)師。該申請還涉及一種用于操作導(dǎo)航設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近距離治療是一種利用內(nèi)部放療來輻照腫瘤(例如前列腺癌、宮頸癌、乳腺癌或喉癌)的微創(chuàng)方法，即將放射性材料引入到緊鄰腫瘤處或者引入到腫瘤中以通過放射性輻照來破壞腫瘤。為此，將已知為“施源器”的物體引入到身體中在腫瘤附近或直接到腫瘤中。這種施源器可以例如包括例如可以20cm長和直徑為5mm的穿刺針。利用這種施源器可以將放射性材料、即實(shí)際的放射性輻射源以“籽源(seed)”的形式引入。引入的輻射源可以暫時地或長時間地保留在身體中。
[0003]為了能夠?qū)τ诮嚯x治療確定施源器的精確位置，至今在介入前對待輻照的身體區(qū)域進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)或磁共振斷層成像(MRT)。利用以該方式獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集，在輻照規(guī)劃系統(tǒng)上計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中的精確劑量分布。3D圖像數(shù)據(jù)集例如可以對于身體區(qū)域的單個體積元素指示組織特性，例如在計(jì)算機(jī)斷層成像情況下X射線的可穿透性?；谀[瘤上/中的理想劑量分布，然后可以確定待引入的施源器的數(shù)量和位置。
[0004]在必要放射性材料的該劑量規(guī)劃和采集之后是近距離治療本身。為此，患者在手術(shù)室的無菌環(huán)境中被鎮(zhèn)靜并且放置到對于手術(shù)正確的位置中。下文中將該過程稱作定位。然后插入施源器。為了當(dāng)施源器引入到待放射性輻照的身體區(qū)域中時監(jiān)視施源器在手術(shù)期間的位置變化而在手術(shù)期間利用X射線單元進(jìn)行傳統(tǒng)的2D熒光透視法。然而，因?yàn)榇@得的X射線圖像僅傳達(dá)二維效果 并且具有較差軟組織對比度，所以不可能以該方式確定施源器的精確位置。植入施源器之后，將患者從無菌手術(shù)室?guī)С霾氲接?jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)中，并且移動到那里的另一張床上，并且利用計(jì)算機(jī)斷層成像來檢查施源器在身體區(qū)域中的位置。如果施源器未在利用劑量規(guī)劃計(jì)算出的目標(biāo)位置中，則將患者返回手術(shù)室并且校正施源器的位置。必須重復(fù)該過程直至施源器位置是正確的，即對應(yīng)于所期望的目標(biāo)位置。
[0005]該再定位可能導(dǎo)致施源器被轉(zhuǎn)移，這代表患者健康風(fēng)險的源頭，如他可能受內(nèi)部損傷。此外，從無菌到非無菌環(huán)境再回去的位置變化包含大的感染風(fēng)險。在多次再定位、運(yùn)輸和殺菌期間，時間和成本也是是否能在醫(yī)院中成本有效地提供近距離治療的重要因素。此外，由于輻射源的正確位置而使患者暴露于較少輻射劑量。
[0006]如果已經(jīng)成功校驗(yàn)了施源器的位置，則可以借助籽源進(jìn)行內(nèi)部輻照。為此，將患者帶入輻照室、即所謂后裝室中。對于所管理的劑量的檢查通常是無法測量的，然而其經(jīng)由籽源的輻射強(qiáng)度和其在施源器中的停留時間來計(jì)算。類似地利用劑量規(guī)劃系統(tǒng)為后裝設(shè)備饋送患者的輻照數(shù)據(jù)。籽源經(jīng)由管子以馬達(dá)驅(qū)動的方式引入到施源器中并且如之前在規(guī)劃中計(jì)算地那樣長地保留在那里。該數(shù)據(jù)至今手動輸入。輻射源然后可以被移動到施源器中的不同位置中并且保留在那里或者否則引入到另一施源器中。
[0007]在近距離治療中，非常精確的工作方式和精確的位置確定發(fā)揮了關(guān)鍵作用。否則，腫瘤周圍的軟組織環(huán)境會通過放射性照射而破壞。另一方面，不可能在植入期間頻繁檢查施源器的位置。在為了計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)中的記錄而再定位期間的感染風(fēng)險以及隨著每次在手術(shù)室中通過X射線設(shè)備進(jìn)行的檢查而增加的X射線劑量是不期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請的目的是使得醫(yī)師能夠精確地將施源器定位在身體區(qū)域中，而在此無需將患者暴露于高劑量的X射線輻射或者高感染風(fēng)險。
[0009]所公開的導(dǎo)航設(shè)備具有3D成像裝置，其相對于手術(shù)臺移動。這設(shè)計(jì)為用于獲得待被至少一個施源器放射性輻照的患者身體區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)集。導(dǎo)航設(shè)備與手術(shù)臺之間的相對移動性使得可能在手術(shù)中、即當(dāng)患者定位在手術(shù)臺上時獲得3D圖像數(shù)據(jù)集。成像裝置和手術(shù)臺的相對移動性可以通過如下方式實(shí)現(xiàn):手術(shù)臺固定至地板并且成像裝置可運(yùn)動地安裝，或否則相反地提供永久性安裝的成像裝置和可移動的手術(shù)臺。兩種手術(shù)方法的混合形式也是可能的。例如可以通過血管造影系統(tǒng)或X射線C型臂系統(tǒng)、例如借助來自西門子公司的產(chǎn)品DynaCT來實(shí)現(xiàn)合適的成像裝置。
[0010]所公開的導(dǎo)航設(shè)備的另一重要元件是耦合于成像裝置的控制裝置?？刂蒲b置可以例如是程序或計(jì)算機(jī)的專用硬件，其耦合于成像裝置，用于例如經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。
[0011]控制裝置設(shè)計(jì)為用于生成身體區(qū)域的體積模型?？刂蒲b置在此根據(jù)3D圖像數(shù)據(jù)集和基于用于至少一個施源器的空間位置的位置數(shù)據(jù)、例如坐標(biāo)和方向矢量來形成體積模型。因此體積模型使得模擬帶有至少一個施源器的身體區(qū)域，這些施源器在此位于由位置數(shù)據(jù)指示的位置中。在此對于至少一個施源器在這期間不必還實(shí)際上位于該身體區(qū)域中?？梢栽谝胫辽僖粋€施源器之前計(jì)算體積模型。位置數(shù)據(jù)例如可以是該至少一個施源器為了放射性輻照而在身體區(qū)域中占據(jù)的目標(biāo)位置的目標(biāo)值數(shù)據(jù)。目標(biāo)值數(shù)據(jù)可以例如源自在該介紹中描述的劑量規(guī)劃。該至少一個施源器的形狀可以通過模型數(shù)據(jù)來描述。
[0012]就以相同的方式然 而也可以對于至少一個施源器在待由體積模型所模擬的身體區(qū)域的實(shí)際的瞬時位置而做出準(zhǔn)備。也為此，該至少一個施源器不必通過3D圖像數(shù)據(jù)集來映射。替代性地，描述該形狀的模型數(shù)據(jù)在此被作為基礎(chǔ)。
[0013]所公開的導(dǎo)航設(shè)備具有如下特征:當(dāng)患者已經(jīng)躺臥在手術(shù)臺上并且為手術(shù)而準(zhǔn)備時，可以利用成像裝置獲得3D圖像數(shù)據(jù)集。作為結(jié)果，待被輻照的身體區(qū)域的器官已經(jīng)占據(jù)了其將在植入施源器期間也具有的位置?；颊卟槐乇辉俣ㄎ?，而這可能在過程中改變器官或施源器的位置。器官的當(dāng)前位置然后通過體積模型來反映。
[0014]因?yàn)榭刂蒲b置在此可以將施源器的任意位置數(shù)據(jù)與身體區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)集相組合以形成體積數(shù)據(jù)，所以導(dǎo)航設(shè)備可以對于近距離治療不同地使用。然而，整個過程總是可以在無菌手術(shù)環(huán)境中(在手術(shù)中)進(jìn)行。傳統(tǒng)地，這僅當(dāng)在2D的X射線控制下引入施源器時是可能的。
[0015]其中的問題是，X射線設(shè)備的取向在決定醫(yī)師在此是否也可以正確識別所引入的施源器的位置時發(fā)揮著重要的作用。由于在施源器的映射中的透視法縮小(foreshortening)或施源器的相互遮蔽或施源器通過例如骨骼的遮蔽，會發(fā)生的是，不能識別位置并且因此X射線記錄是無效的并且必須重復(fù)記錄。
[0016]所公開的導(dǎo)航設(shè)備在此可以被開發(fā)以以便使用投影設(shè)備來生成身體區(qū)域的2D投影數(shù)據(jù)，換言之也是使用傳統(tǒng)X射線設(shè)備來阻止這種不適合的投影。投影單元為該目的而提供，并且設(shè)計(jì)為相對于手術(shù)臺是可移動的。例如，可以將X射線C型臂提供為投影單元?？刂蒲b置然后設(shè)計(jì)為用于基于體積模型建立投影單元關(guān)于手術(shù)臺的取向。基于體積模型，控制裝置在此可以用于識別投影單元必須具有何種取向，以便產(chǎn)生對于施源器的導(dǎo)航合適的映射、即合適的2D投影數(shù)據(jù)。用于對應(yīng)的X射線設(shè)備的特別適配的器官程序也可以用于對于顯示最優(yōu)軟組織對比。
[0017]術(shù)語“投影單元的取向”例如意味著投影單元的位置和/或其在X、1、z方向上的取向、LAO (左前斜位)、RAO (右前斜位)、頭位(cranial)、足位(caudal)。選擇取向使得其滿足預(yù)定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。至少一個施源器的映射的透視法縮小(forshortening)變得最小或至少小于預(yù)定值。如果出現(xiàn)數(shù)個施源器，則可以預(yù)定附加的或替選的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，其中，施源器的映射的重疊是最小的或至少小于預(yù)定值。
[0018]在此可以基于目標(biāo)位置數(shù)據(jù)但是也可以基于對施源器的實(shí)際的瞬時的位置進(jìn)行指示的位置數(shù)據(jù)來對于施源器的仿真位置形成體積模型。
[0019]為了記錄至少一個施源器的當(dāng)前位置，導(dǎo)航設(shè)備的開發(fā)提供了用于記錄當(dāng)前位置和用于生成對應(yīng)的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的定位裝置。這種定位裝置例如可以通過如下方式實(shí)現(xiàn):將標(biāo)記物附接至至少一個施源器并且其可以電磁地借助三邊測量或通過圖像識別、例如通過照相機(jī)或在X射線圖像中被檢測到。在此可以使用就其本身而言從外科器械的現(xiàn)有技術(shù)中已知的定位系統(tǒng)。定位裝置提供了附加特征，即導(dǎo)航設(shè)備可以生成體積模型，在該體積模型中可以在植入期間的任意期望時間檢查至少一個施源器的位置。
[0020]這可以首先用于追蹤之前描述的投影裝置的、換言之例如X射線單元的取向。相反地，導(dǎo)航設(shè)備的另一實(shí)施例提供了顯示裝置，其設(shè)置為用于生成和顯示從體積模型獲得的身體區(qū)域的和位于其中的至少一個施源器的表示。體積的剖視圖或薄片表示(waferrepresentation)或人工X射線圖像例如可以生成為表示。該可視化可以以有規(guī)律的間隔來適配于至少一個施源器的 位置，使得產(chǎn)生導(dǎo)航的實(shí)況表示，即永久性更新的表示。
[0021]如果也提供了基于體積模型來設(shè)置用于確定可能在放射性輻照期間在身體區(qū)域中形成的放射性輻照的劑量分布的校驗(yàn)裝置，則在此形成另一特征。根據(jù)至少一個施源器的位置形成的劑量分布例如可以在導(dǎo)航期間的實(shí)況表示中顯示。因此對于醫(yī)師可能的是，使放射性輻照的部分體積的邊緣非常精確地與腫瘤的邊緣疊合。校驗(yàn)裝置也可以用于在植入之后檢查在腫瘤中是否出現(xiàn)所期望的劑量分布。校驗(yàn)裝置例如可以是用于計(jì)算輻射分布的仿真程序。
[0022]如已經(jīng)解釋的，可以將導(dǎo)航設(shè)備用于也基于目標(biāo)位置的目標(biāo)值數(shù)據(jù)生成體積。目標(biāo)值數(shù)據(jù)在此可以類似地通過劑量規(guī)劃裝置確定，其使得可以例如基于在手術(shù)前利用計(jì)算機(jī)斷層程序系統(tǒng)或磁共振斷層程序系統(tǒng)獲得的3D圖像數(shù)據(jù)以及對劑量分布的仿真來確定施源器的適于輻照的目標(biāo)位置。
[0023]結(jié)合劑量規(guī)劃裝置，導(dǎo)航設(shè)備的開發(fā)進(jìn)一步規(guī)定通過劑量規(guī)劃裝置所附加地確定的對于輻照所需的放射性材料的量，和自動地規(guī)定所確定的量以用于在確定了所期望的目標(biāo)位置和所期望的劑量分布之后生成用于預(yù)訂系統(tǒng)的預(yù)訂數(shù)據(jù)。為此，劑量規(guī)劃裝置設(shè)置為使得可以預(yù)定規(guī)則，其根據(jù)所確定的放射性材料的量來生成可以被在相應(yīng)醫(yī)院中使用的預(yù)訂系統(tǒng)判讀的預(yù)訂數(shù)據(jù)。由于該規(guī)則可以預(yù)定，例如基于XML數(shù)據(jù)(XML-ExtensibleMarkup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記性語言)的模板，所以預(yù)訂處理可以適配于現(xiàn)存的預(yù)訂系統(tǒng)。這使得能夠自動獲取材料。這給出了如下特征:在建立目標(biāo)位置和劑量分布之后，醫(yī)師沒有用于獲取材料的、在管理上的努力。
[0024]手術(shù)前獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集也可以用于減小當(dāng)在手術(shù)期間獲得圖像數(shù)據(jù)時患者所暴露于的輻射量。為此，導(dǎo)航設(shè)備的開發(fā)提供:其控制裝置設(shè)計(jì)為用于將手術(shù)中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集與手術(shù)前獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集組合、即融合，用于形成組合的3D圖像數(shù)據(jù)集，并且根據(jù)該組合的3D圖像數(shù)據(jù)集生成體積模型。手術(shù)中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集因此可以利用低輻射劑量來獲得，這例如對于來自西門子公司的X射線和DynaCT產(chǎn)品是可能的，其為此具有“低劑量”模式?？梢岳镁推浔旧矶砸阎膶⑹中g(shù)中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集與手術(shù)前獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行融合的算法，基于器官(標(biāo)志)的解剖情況和獨(dú)特形狀來進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)集的組合或融合。利用手術(shù)前獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集的另一特征是:計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)和/或磁共振斷層成像系統(tǒng)可以用于這，其允許身體軟組織的比可以在手術(shù)室中操作的成像裝置更好的對比度分辨率。
[0025]所公開的導(dǎo)航設(shè)備可以執(zhí)行構(gòu)成所公開方法的如下方法步驟。
[0026]成像裝置、換言之可能是DynaCT，使得能夠?qū)τ诙ㄎ辉谑中g(shù)臺上的患者記錄3D圖像數(shù)據(jù)?？刂蒲b置、換言之可能是個人計(jì)算機(jī)，使得能夠接收和至少一個施源器的位置有關(guān)的位置數(shù)據(jù)，其中，這可以涉及通過劑量規(guī)劃裝置確定的目標(biāo)位置，或者通過定位裝置捕獲的實(shí)際位置?？刂蒲b置使得:然后也能夠生成所描述的體積模型，并且基于體積模型將至少一個施源器在身體區(qū)域中的位置進(jìn)行可視化。這可以以兩種方式發(fā)生，即a)通過控制投影單元、即X射線單元來建立后者關(guān)于患者臥榻的取向和通過投影單元隨后生成2D投影數(shù)據(jù)，或者b)通過基于體積模型本身直接生成身體區(qū)域和至少一個施源器的表示。
[0027]還屬于本申請的是所公開的方法的開發(fā)，其具有與所公開的導(dǎo)航設(shè)備的開發(fā)相對應(yīng)的特征。為了避免重復(fù)， 在此不再描述該方法的所述開發(fā)的特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面基于實(shí)施例再次更詳細(xì)解釋本申請。
[0029]圖1示出了所公開的導(dǎo)航設(shè)備的一個實(shí)施例的示意圖，如其可以設(shè)置在手術(shù)室中那樣；
[0030]圖2示出了用于闡明所公開的方法的不同實(shí)施例的流程圖，
[0031]圖3示出了患者身體區(qū)域的示意圖；以及
[0032]圖4示出了由來自圖1的導(dǎo)航設(shè)備生成的、在腫瘤中的劑量分布的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下面解釋的示例中，所描述的導(dǎo)航設(shè)備的部件和所描述的方法步驟分別表示本申請的獨(dú)立于彼此所考慮的單個特征，并且其也獨(dú)立于彼此地開發(fā)本申請和因此也單獨(dú)地或者以與作為本申請的部件所示出的不同地組合地來看待。此外，所描述的實(shí)施例也可以通過本申請的已經(jīng)描述的其它特征來補(bǔ)充。
[0034]圖1示出了定位在手術(shù)臺12上的患者10?；颊?0為近距離治療情況下的手術(shù)而準(zhǔn)備，并且如果可能的話應(yīng)在為近距離治療植入施源器期間不改變其位置。為了監(jiān)視施源器在植入期間的位置，在手術(shù)臺12所位于的手術(shù)室中提供導(dǎo)航設(shè)備14。導(dǎo)航設(shè)備14包括定位為以便關(guān)于手術(shù)臺12移動的成像裝置16 ;在圖1中的示例中其可以是能圍繞手術(shù)臺12旋轉(zhuǎn)的X射線C型臂18或MRT設(shè)備。成像裝置16可以在第一種情況下例如包括X射線源20和X射線平板探測器22，使得其也可以在手術(shù)期間用作獲得二維X射線圖像的投影單元。成像裝置16可以是來自西門子公司的X射線和DynaCT產(chǎn)品，使用兩個X射線源和兩個探測器，以便減少用于提供單個3D圖像數(shù)據(jù)集的記錄時間并且實(shí)現(xiàn)從兩個不同角度出發(fā)的視野。
[0035]成像單元16耦合于控制單元24和顯示單元26?？刂蒲b置24例如可以包括個人計(jì)算機(jī)或工作站計(jì)算機(jī)。顯示單元26例如可以是監(jiān)視器或帶有監(jiān)視器的另一個人計(jì)算機(jī)。該耦合例如可以受數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)28、例如以太網(wǎng)影響。
[0036]為了通過近距離治療來治療患者10，執(zhí)行工作步驟順序，其形成治療協(xié)議或流程并且對于作為介入性放療方法的近距離治療建立規(guī)劃、執(zhí)行和最終評估。工作步驟順序在圖2中示出。此外，為了解釋治療協(xié)議而可以參考圖3并且附加地下面假設(shè)在患者10的情況下應(yīng)利用放射性輻照通過近距離治療損毀前列腺32中的腫瘤30。
[0037]在步驟SlO中，患者10根據(jù)治療協(xié)議而在實(shí)際手術(shù)之前被帶到房間中，在該房間中例如通過計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)和/或磁共振斷層成像系統(tǒng)獲得手術(shù)前3D圖像數(shù)據(jù)集(PRE-0P3D)。在此設(shè)置非常高的軟組織對比度，使得醫(yī)師可以在視覺上精確地對圍繞腫瘤30的各個器官(例如膀胱34、直腸36、前列腺32本身和可能子宮)進(jìn)行劃界。因?yàn)檫@些器官32、34、36對于輻射非常敏感，所以在近距離治療中在步驟S12中放射性劑量(DS)的計(jì)算中也包括這些器官。借助手術(shù)前在步驟SlO中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集，醫(yī)師首先在此進(jìn)行腫瘤診斷。腫瘤30的所形成的類型、位置和尺寸在此可以由醫(yī)師確定?；谀[瘤診斷和手術(shù)前獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集，醫(yī)師將帶有加載在其上的劑量規(guī)劃軟件和/或劑量規(guī)劃應(yīng)用的劑量規(guī)劃裝置(例如個人計(jì)算機(jī))用于確定待植入到患者10中的施源器38的數(shù)目和目標(biāo)位置，以便能夠?qū)⒎派湫圆牧?引入到腫瘤30中。此外，劑量規(guī)劃裝置基于所確定的施源器38的目標(biāo)位置而提供用于劑量分布的仿真。
[0038]劑量規(guī)劃裝置也可以包括預(yù)訂管理，其基于劑量規(guī)劃的結(jié)果(施源器38的數(shù)目、待經(jīng)由施源器38引入的各個放射性輻射源(籽源)的強(qiáng)度或力度)在步驟S14中生成預(yù)訂數(shù)據(jù)(0RD)，其適于使用在醫(yī)院的用于預(yù)訂輻射源(籽源)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。此外，可以全自動地以相同方式預(yù)訂其它所需的材料。如果期望，則在此也可以規(guī)定，只在存在例如醫(yī)師或其他醫(yī)院人員的附加確認(rèn)的情況下才下訂單。
[0039]一旦放射性材料(可能在數(shù)天后)就位，根據(jù)開發(fā)，可以通過劑量規(guī)劃裝置或另一管理程序在步驟S16中針對手術(shù)自動登記患者。在步驟S16中可以全自動地類似地預(yù)約手術(shù)室并且可以對手術(shù)所需人員進(jìn)行時間規(guī)劃。在此可以使用就其本身而言已知的醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)的功能。劑量規(guī)劃裝置然后必須配備有相應(yīng)的軟件接口。
[0040]根據(jù)手術(shù)規(guī)劃，然后在設(shè)定時間進(jìn)行實(shí)際的手術(shù)，即將患者10定位在手術(shù)臺12上，對環(huán)境進(jìn)行殺菌，將施源器38植入到腫瘤30中并且檢查施源器38在腫瘤30中的位置。在圖2的方框OP中總結(jié)了下面解釋的可以結(jié)合無菌環(huán)境中的手術(shù)進(jìn)行并且無需再定位患者10的步驟。
[0041]在步驟S18中成功定位(POS)患者之后，在步驟S20中，在患者10的腫瘤30位于其中的身體區(qū)域40中獲得在手術(shù)中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集(INTRA-OP3D)。在當(dāng)前實(shí)例中，可以三維地映射帶有位于其中的器官32、34、36的骨盆42。在步驟S20中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集具有高的軟組織對比度。根據(jù)所使用的成像單元16，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)為此提供對應(yīng)的手術(shù)參數(shù)。利用在手術(shù)中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集，醫(yī)師獲得關(guān)于器官32、34、36和腫瘤30的精確表述。
[0042]可以假設(shè)，如果成像裝置16包括手術(shù)模式，則在步驟S20中利用特別低的輻射劑量獲得3D圖像數(shù)據(jù)集。為此，然后可以假設(shè)在步驟S22中，以該方式在手術(shù)中獲得的3D圖像數(shù)據(jù)集可以基于解剖標(biāo)志與在手術(shù)前獲得的(就像例如在步驟SlO中獲得的)3D圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行融合(FUSE)。其特征是:因?yàn)榕c傳統(tǒng)手術(shù)相比醫(yī)師需要較少的掃描，所以患者10暴露于更低的X射線劑量。
[0043]在另一步驟S24中，控制裝置24用于計(jì)算身體區(qū)域40的體積模型(V0L)。其可以直接從步驟S20的3D圖像數(shù)據(jù)集中或者從步驟S22的組合的3D圖像數(shù)據(jù)集中形成。體積模型也可以包含施源器38的表示。體積模型中示出的施源器38在此可以包括如在步驟S12中利用劑量規(guī)劃裝置設(shè)置那樣的目標(biāo)位置。施源器38在身體區(qū)域40中的當(dāng)前位置也可以根據(jù)用于儀器導(dǎo)航的定位裝置(未示出)來確定，如就其本身而言從現(xiàn)有技術(shù)中已知那樣。
[0044]為了向醫(yī)師闡明施源器38在身體區(qū)域40中的當(dāng)前位置，將帶有如在步驟S24中獲得那樣的涉及施源器38的附加數(shù)據(jù)的體積模型的體積數(shù)據(jù)集(換言之，即3D圖像數(shù)據(jù)集)傳送給在流程跟蹤的實(shí)施例中的定位裝置。在步驟S26中，其以預(yù)定的時間間隔更新施源器38在體積模型中的位置，并且將該位置在顯示單元26上對于醫(yī)師可視化。
[0045]定位裝置29在此包括由附接于施源器38的傳感器所定位的標(biāo)記物(MARK)、可以被評估所述傳感器信號的控制裝置24執(zhí)行的評估軟件、以及用于生成用于顯示裝置26的表示的軟件。通過連續(xù)更新 位置數(shù)據(jù)，在此在顯示單元26上將實(shí)況圖像顯示給醫(yī)師。施源器38所位于的身體區(qū)域40在體積模型中顯示給醫(yī)師。因此，在沒有患者10的任何附加熒光透視的情況下，醫(yī)師可以精確定位所有施源器38。
[0046]可以附加地提供，在步驟S28中基于體積模型，在仿真輻照基礎(chǔ)上確定放射性輻照的劑量分布(DS DIST)。在圖4中通過示例來表示在顯示裝置26上的作為結(jié)果的顯示。將其中植入了施源器38的腫瘤30例如以剖視圖顯示給醫(yī)師。根據(jù)放射性輻射的輸出開口的位置和引入到仿真中的輻射源的輻射強(qiáng)度和輻射源在施源器38中的逗留時間，對于各個施源器計(jì)算輻射分布44并且將其例如以封閉曲線的形式進(jìn)行顯示。由劑量分布44的相應(yīng)曲線所劃界的區(qū)域例如可以示出:在放射性輻照之后，該區(qū)域中的腫瘤細(xì)胞將被以例如95%或更大的預(yù)定概率殺死。
[0047]至此已經(jīng)描述了治療協(xié)議的一個使用帶有標(biāo)記物的定位裝置的變型。在治療協(xié)議的另一變型中，還可以在手術(shù)期間使用傳統(tǒng)的2D的X射線控制來檢查施源器38的位置。如果成像裝置16也允許創(chuàng)建2D投影數(shù)據(jù)、換言之例如2D的X射線數(shù)據(jù)，則為此也可以例如使用成像裝置16。這例如借助所描述的X射線平板探測器22是可能的。在此可以通過控制裝置24根據(jù)OP中獲得的步驟S20或S22的3D圖像數(shù)據(jù)集來計(jì)算投影裝置的對于監(jiān)視施源器38的植入而言最優(yōu)的C型臂位置和取向(x、y、z位置、LA0、RA0、頭位/足位)。然后可以在步驟S30中自動地和/或通過按壓按鍵而移向該位置。該位置在如下意義下是最優(yōu)的:醫(yī)師可以盡可能例如沒有疊合地在2D投影圖像數(shù)據(jù)集(2D)上識別施源器38的位置。在植入期間，醫(yī)師然后可以多次執(zhí)行步驟S30，并且于是監(jiān)視施源器38的位置。
[0048]在植入之后(P0ST-MP3D)，仍在手術(shù)中在步驟S32中利用成像裝置16獲得另一3D圖像數(shù)據(jù)集，并且檢查施源器38的位置。在此可以再次執(zhí)行步驟S28，使得通過仿真計(jì)算的相關(guān)劑量分布再次對于在手術(shù)中確定的3D圖像數(shù)據(jù)集而顯示。醫(yī)師接收精度的視覺結(jié)果，并且如果需要可以直接作出校正。
[0049]對于根據(jù)圖2的流程跟蹤，不需要如在傳統(tǒng)手術(shù)情況下那樣在手術(shù)室之外的最終檢查。在步驟S28中通過標(biāo)記物或者通過步驟S32中的最終檢查進(jìn)行的監(jiān)視已經(jīng)提供了對施源器38的正確位置的確認(rèn)。
[0050]現(xiàn)在為了結(jié)束手術(shù)，可以將放射性材料在步驟S34中引入到施源器38中。其提供用于永久性輻照(LD PERM)。也可以規(guī)定在手術(shù)后在步驟S36中將患者帶到所描述的后裝室中并且在那里暫時地輻照他(LD TEMP)。
[0051]在多個所描述的流程跟蹤變型中，在例如計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)中對施源器38的位置的附加檢查和相關(guān)的多次再定位患者變得不必要。使用手術(shù)中變型使得節(jié)省時間、資源、成本和劑量。此外，對于患者10減小了由施源器38造成的感染或內(nèi)部損傷的風(fēng)險。此外，增加定位施源器38的精度，因?yàn)榻o予醫(yī)師以小的努力來校正位置的附加機(jī)會。
[0052]該實(shí)例示出了如何優(yōu)化和完成近距離治療中的工作流程。如果步驟S12、S20、S22、S26或S30/S32、S28統(tǒng)一到一個應(yīng)用中(軟件和硬件的組合)，則可以借助一個應(yīng)用進(jìn)行所有必需的步驟。形成與現(xiàn)存的醫(yī)院信息系統(tǒng)的接口也是容易的，以便附加地將預(yù)訂放射性材料和對于手術(shù)的時間規(guī)劃進(jìn)行自動化。全面而言，結(jié)果是可以由醫(yī)師隨時單獨(dú)地調(diào)節(jié)和/或改變的自動化系統(tǒng)。
[0053]手術(shù)中的成像(2 D和3D)使得在手術(shù)期間能夠做出關(guān)于器官32、34、36的精確位置的最新表達(dá)。在手術(shù)中類似地實(shí)現(xiàn)對植入的施源器38位置的檢查。對于檢查位置無需除了手術(shù)之外的其它步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種用于近距離治療的導(dǎo)航設(shè)備，包括: 三維成像裝置，其能夠相對于手術(shù)臺移動并且適于對于定位在所述手術(shù)臺上的患者的身體區(qū)域獲得手術(shù)中的三維圖像數(shù)據(jù)集； 施源器，其放射性地輻照所述身體區(qū)域；以及 控制裝置，其耦合于所述成像裝置并且適于根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)集和根據(jù)所述施源器的空間位置的位置數(shù)據(jù)生成所述身體區(qū)域的體積模型， 其中，在所述體積模型中模擬所述施源器的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)一步包括能夠相對于所述手術(shù)臺移動的、用于生成所述身體區(qū)域的二維投影數(shù)據(jù)的投影單元，并且其中，所述控制裝置適于基于所述體積模型建立所述投影單元關(guān)于所述手術(shù)臺的取向，用于根據(jù)所述二維投影數(shù)據(jù)識別所述施源器的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述投影單元包括X射線單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述取向滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，使得所述施源器的映射的透視法縮小是最小的或者至少小于預(yù)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)一步包括多個施源器，并且其中，所述取向滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，使得所述施源器的映射的重疊是最小的或者至少小于預(yù)定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)一步包括定位裝置，用于記錄所述施源器的當(dāng)前位置和用于生成對應(yīng)的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，并且其中，所述控制裝置適于基于所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成所述體積模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)一步包括顯示裝置，其適于生成和顯示從帶有位于其中的施源器的所述體積模型中獲得的、所述身體區(qū)域的表示。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)一步包括校驗(yàn)裝置，其適于基于所述體積模型在所述放射性輻照期間確定和顯示所述身體區(qū)域中的放射性輻照的劑量分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)一步包括劑量規(guī)劃裝置，用于確定包括所述身體區(qū)域中的施源器的目標(biāo)位置的目標(biāo)值數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述劑量規(guī)劃裝置適于確定對于所述輻照所需的放射性材料的量，并且適于基于所確定的量根據(jù)能夠預(yù)定的規(guī)則生成用于預(yù)訂系統(tǒng)的預(yù)訂數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述控制裝置適于將手術(shù)中的三維圖像數(shù)據(jù)集與手術(shù)前的三維圖像數(shù)據(jù)集組合，以形成組合的三維圖像數(shù)據(jù)集，并且根據(jù)所述組合的三維圖像數(shù)據(jù)集生成所述體積模型。
12.一種用于操作導(dǎo)航設(shè)備的方法，包括: 通過成像裝置在手術(shù)中記錄定位在手術(shù)臺上的患者的身體區(qū)域的三維圖像數(shù)據(jù)； 通過控制裝置接收施源器的位置數(shù)據(jù)；和 根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)和根據(jù)所述施源器的位置數(shù)據(jù)生成體積模型，并且通過所述控制裝置將所述施源器的位置在所述體積模型上進(jìn)行可視化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過投影單元生成所述體積區(qū)域的二維投影數(shù)據(jù)，并且其中，所述控制裝置基于所述體積模型建立所述投影單元關(guān)于所述手術(shù)臺的取向，用于識別所述施源器在所述二維投影數(shù)據(jù)上的位置。
【文檔編號】A61B6/03GK103705262SQ201310433768
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】D.格洛克, M.維特斯 申請人:西門子公司