利用交錯的掃描的磁共振引導的治療方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制醫(yī)學裝置(100)的方法。所述方法包括接收處置計劃(168)，所述處置計劃(168)具體指定在所述成像體積(138)之內的靶體積(146)和由所述醫(yī)學裝置(100)的放射治療裝置(102)發(fā)射的輻射的劑量率，并且反復地通過利用交錯的脈沖序列控制所述醫(yī)學裝置(100)的磁共振模塊(106)來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)；根據(jù)所述處置計劃(168)來控制所述放射治療裝置(102)以輻射所述靶體積(146)；使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃(168)來計算描述由所述對象(144)從所述放射治療裝置(102)接收的輻射劑量的劑量分布圖；使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像；在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖；從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃(168)。
【專利說明】利用交錯的掃描的磁共振弓I導的治療方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于利用放射治療來處置對象的靶區(qū)的裝置，具體地，本發(fā)明涉及由磁共振成像引導的放射治療裝置。

【背景技術】
[0002]在放射治療期間，集成的磁共振成像(MRI)和直線加速器(LINAC)系統(tǒng)成像引導已變得越來越重要，并且在過去幾年里已經得到了廣泛的應用。該系統(tǒng)的目的是基于診斷質量MR圖像來向所選擇的在身體內部的靶遞送精確的輻射劑量。通常，LINAC源被放置在MRI裝置的磁體周圍的旋轉機架上，并且所述磁體被設計為使LINAC在所述磁體的零場區(qū)域中旋轉。
[0003]關于處置區(qū)域位置的確切知識允許該系統(tǒng)的準確的空間(和時間)射束斑在毫米范圍內，以有效地輻照靶。
[0004]美國專利6374132 BI公開了一種方法，所述方法通過使用由可移動的磁共振儀器采集的磁共振信息來監(jiān)測諸如組織消融的高熱處置。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的實施例可以提供用于基于運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)來更新醫(yī)學裝置的處置計劃的方法，醫(yī)學裝置以及計算機程序產品。
[0006]“計算機存儲器”或“存儲器”是計算機可讀存儲介質的范例。計算機存儲器是可直接訪問處理器的任何存儲器。計算機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。
[0007]“計算機存儲設備”或“存儲設備”是計算機可讀存儲介質的范例。計算機存儲設備是任何非易失性的計算機可讀存儲介質。計算機存儲設備的范例包括但不限于:硬盤驅動器、USB拇指驅動器、軟盤驅動器、智能卡、DVD、⑶-ROM以及固態(tài)硬盤驅動器。在一些實施例中，計算機存儲設備也可以是計算機存儲器，反之亦然。
[0008]本文中所使用的“處理器”涵蓋了能夠運行程序或機器可運行指令的電子部件。對包括“處理器”的計算設備的引用應當被解讀為可能包含一個以上的處理器或處理核。處理器可以是例如多核處理器。處理器也可以指在單個計算機系統(tǒng)之內或分布在多個計算機系統(tǒng)之間的處理器的集合。術語計算設備也應被解讀為可能是指每個包括一個或多個處理器的計算設備的集合或網(wǎng)絡。許多程序具有由多個處理器執(zhí)行的指令，所述多個處理器可以是在相同的計算設備之內或者所述多個處理器甚至可以分布在多個計算設備上。
[0009]本文中所使用的“用戶接口”是允許用戶或操作者與計算機或計算機系統(tǒng)進行交互的接口。“用戶接口”也可以被稱為“人類接口設備”。用戶接口可以向操作者提供信息或數(shù)據(jù)和/或接收來自操作者的信息或數(shù)據(jù)。用戶接口可以使來自操作者的輸入能夠被計算機接收，并且可以向用戶提供來自計算機的輸出。換言之，用戶接口可以允許操作者控制或操縱計算機，并且接口可以允許計算機指示操作者控制或操縱的效果。顯示器或圖形用戶接口上的數(shù)據(jù)或信息的顯示是向操作者提供信息的范例。通過鍵盤、鼠標、軌跡球、觸摸板、指點桿、圖形輸入板、操縱桿、游戲手柄、網(wǎng)絡攝像機、頭戴式送受話器、變速桿、方向盤、踏板、有線手套、跳舞毯、遙控裝置以及加速計來接收數(shù)據(jù)都是用戶接口部件的范例，所述用戶接口部件使能夠接收來自操作者的信息或數(shù)據(jù)。
[0010]本文中所使用的“硬件接口”涵蓋了使計算機系統(tǒng)的處理器能夠與外部計算設備和/或裝置進行交互和/或能夠控制外部計算設備和/或裝置的接口。硬件接口可以允許處理器向外部計算設備和/或裝置發(fā)送控制信號或指令。硬件接口還可以使處理器能夠與外部計算設備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的范例包括但不限于:通用串行總線、IEEE1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、ffiEE-488接口、藍牙連接、無線局域網(wǎng)連接、TCP/IP連接、以太網(wǎng)連接、控制電壓接口、MIDI接口、模擬輸入接口以及數(shù)字輸入接口。
[0011]本文中所使用的“顯示器”或“顯示設備”涵蓋了適于顯示圖像或數(shù)據(jù)的輸出設備或用戶接口。顯示器可以輸出視覺、聽覺和或觸覺數(shù)據(jù)。顯示器的范例包括但不限于:計算機監(jiān)視器、電視屏幕、觸摸屏幕、觸覺電子顯示器、盲文屏幕、
[0012]陰極射線管(CRT)、存儲管、雙穩(wěn)態(tài)顯示器、電子紙、矢量顯示器、平板顯示器、真空熒光顯示器(VF)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電致發(fā)光顯示器(ELD)、等離子顯示板(PDP)、液晶顯示器(LCD)、有機發(fā)光二極管顯示器(OLED)、投影儀以及頭戴式顯示器。
[0013]磁共振圖像數(shù)據(jù)(例如本文中所使用的運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)或圖像磁共振數(shù)據(jù))被定義為在磁共振成像掃描期間由磁共振裝置的天線所記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結果。磁共振成像(MRI)圖像在本文中被定義為被包含在磁共振成像數(shù)據(jù)之中的解剖數(shù)據(jù)的被重建的二維或三維可視化。能夠使用計算機來執(zhí)行該可視化。
[0014]在一個方面中，本發(fā)明涉及一種醫(yī)學裝置，所述醫(yī)學裝置包括:放射治療裝置，其用于輻射靶體積；磁共振模塊，其用于采集來自對象的運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)，所述對象的至少部分被定位在成像體積之內，其中，所述靶體積在所述成像體積之內；存儲器，其用于存儲機器可運行指令；以及處理器，其用于控制所述醫(yī)學裝置，其中，所述機器可運行指令的運行令所述處理器接收處置計劃，所述處置計劃具體指定在所述成像體積之內的所述靶體積和由所述放射治療裝置發(fā)射的輻射的劑量率，并且所述機器可運行指令的運行令所述處理器反復地:
[0015]-通過利用交錯的脈沖序列控制所述磁共振模塊來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)；
[0016]-根據(jù)所述處置計劃來控制所述放射治療裝置以輻射所述靶體積；
[0017]-使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃來計算描述由所述對象從所述放射治療裝置接收的輻射劑量的劑量分布圖；
[0018]-使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像；
[0019]-在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖；
[0020]-從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；并且
[0021]-根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃。
[0022]所述特征可以是有利的，因為它們提供所要求的用于準確的放射治療規(guī)劃的信息。實際上，磁共振模塊提供用于可視化靶體積的臨床高質量的診斷圖像。這些被產生的圖像具有高空間分辨率、高信噪比和/或增強的對比度。然而，靶體積可以經歷運動，諸如總的患者移動、蠕動運動或呼吸運動。為了跟蹤靶體積的移動，也在交錯的脈沖序列中與圖像磁共振數(shù)據(jù)一起采集與移動有關的數(shù)據(jù)(即，運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù))。與圖像磁共振數(shù)據(jù)相比，產生的運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)具有高時間分辨率。應當注意，磁共振信號是從被定位在成像體積中的對象的部分采集的。在成像體積中，對象的部分中的自旋被激勵并生成磁共振信號?？傮w而言，諸如要被檢查的患者的對象整體上大于成像體積。然而，通常不需要采集來自患者的整個身體的磁共振信號，而要被檢查的對象的部分就足夠了，例如，被定位在成像體積中的感興趣的解剖結構的部分，并且從所述部分采集磁共振信號。
[0023]另一優(yōu)點在于所述信息可以用于在飛行中更新處置計劃。診斷圖像與劑量分布圖一起被顯示給醫(yī)學設備的用戶。如果劑量累積量不匹配期望值，則用戶可以在飛行中決定中止或校正處置計劃。這可以歸因于例如超過預定義的靶體積上接受的劑量范圍的累積劑量。用戶可以通過經由醫(yī)學設備的輸入設備鍵入命令來執(zhí)行請求。處置計劃因此被更新為匹配靶體積的實際位置。通過使用運動跟蹤數(shù)據(jù)跟蹤靶的運動來精確地提供該位置。關于靶位置的確切知識允許放射治療裝置的準確的空間(和時間)射束斑在毫米范圍內，以有效地輻照靶體積而不影響周圍組織和關鍵結構。這可以增加患者的安全性并減少處置時間。
[0024]又一優(yōu)點在于數(shù)據(jù)的反復采集提供具有正在進行的靶運動和變形的最新的圖像數(shù)據(jù)。
[0025]根據(jù)一個實施例，指令的運行還令處理器使用圖像磁共振數(shù)據(jù)重建低時間分辨率圖像，并使用運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)來重建高時間分辨率圖像。
[0026]在短時間段內采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)，以便可以對靶的不同運動狀態(tài)進行可靠地跟蹤。在較長的時間段內采集圖像磁共振數(shù)據(jù)，使得所得到的診斷圖像具有用于可視化的高質量。例如，運動跟蹤圖像可以在冠狀視圖中產生，以在呼吸期間連續(xù)地監(jiān)測靶體積的位置。
[0027]根據(jù)一個實施例，使用一維導航筆形射束采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)。
[0028]根據(jù)一個實施例，通過控制磁共振模塊從射束眼睛視圖平面采集圖像磁共振數(shù)據(jù)。這允許與使用所述視圖已經創(chuàng)建的處置計劃進行容易的比較。
[0029]根據(jù)一個實施例，處置計劃更新數(shù)據(jù)包括使用劑量分布圖來自動更新處置計劃的請求，其中，至少部分地根據(jù)劑量分布圖來更新處置計劃。
[0030]在所顯示的累積劑量不匹配期望值的情況下，必須基于劑量分布圖來重新計算處置計劃中具體指定的初始劑量率。
[0031]根據(jù)備選實施例，可以使用預計算的圖集方法執(zhí)行處置計劃的更新，所述預計算的圖集方法使用與靶體積有關的對象解剖結構的先驗知識。即，對于所期望的靶位置的排列創(chuàng)建獨立的處置計劃。這些處置計劃可以具有不同的輻射劑量和/或各種處置設備設置，例如輻射強度，其中，處置計劃中的每個與預定義的靶圖像相關聯(lián)。為了找到指示處置計劃的最接近的可接受的圖集匹配以代替初始處置計劃，可以將從運動跟蹤數(shù)據(jù)獲得的當前運動跟蹤圖像匹配到這些預定義的靶圖像。匹配包括比較運動跟蹤圖像中的靶體積的中心的位置和預定義的靶圖像中的每個。
[0032]所謂的逆向規(guī)劃模擬退火算法也可以用于基于靶體積的當前位置和用于劑量分布的用戶處方來自動找到最佳處置計劃。劑量分布可以包括在靶體積的輪廓上生成的劑量計算點和在靶體積內部生成的劑量計算點。
[0033]根據(jù)一個實施例，處置計劃更新數(shù)據(jù)至少部分被使用以直接更新處置計劃。這是有利的，這是因為它還保存了處置時間和CPU時間以更新處置計劃，否則將由醫(yī)學裝置應用要求更新所述處置計劃。
[0034]根據(jù)一個實施例，醫(yī)學裝置還包括多葉片準直器，所述多葉片準直器用于將治療裝置的輻射射束校準到與靶體積相匹配的輻照區(qū)，其中，處置計劃更新數(shù)據(jù)包括使用運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)通過調節(jié)多葉片準直器以匹配靶體積來自動更新處置計劃的請求。可以通過具體指定輻射遞送與葉片調節(jié)之間的協(xié)調來更新處置計劃，以便滿足當前靶位置。調節(jié)包括射束的取向和每個射束角的孔的數(shù)目?？墒褂妙A計算的圖集方法和/或逆向規(guī)劃模擬退火算法來執(zhí)行處置計劃的這種更新。
[0035]根據(jù)一個實施例，控制放射治療裝置以根據(jù)處置計劃和運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)來輻射靶體積。這是有利的，這是因為被遞送到靶的輻射隨正在進行的靶運動是最新的。
[0036]根據(jù)一個實施例，劑量分布圖和診斷圖像被并排顯示。
[0037]根據(jù)一個實施例，劑量分布圖和診斷圖像被疊加。
[0038]根據(jù)一個實施例，指令的運行還令處理器通過控制磁共振模塊在對象的周期運動的預定部分期間采集圖像磁共振數(shù)據(jù)。周期運動的范例是呼吸周期。預定部分可以是周期的平靜階段。
[0039]在從呼吸信號提取時間信息之后，在每個周期的相同階段且僅在預定部分期間出現(xiàn)的周期期間觸發(fā)采集。能夠使確切的階段改變，以降低累積的磁化效果。
[0040]這些實施例可以是有利的，這是因為它們提高了診斷圖像的對比度和空間分辨率，并且降低了所述圖像的模糊。
[0041]根據(jù)一個實施例，在靶體積的輻射期間出現(xiàn)處置計劃的更新?？倓┝枯椛渫ǔ１环殖啥鄠€放射治療部分，在所述放射治療部分期間，遞送處置并輻照靶。在放射治療部分期間，處理器可以接收請求以更新處置計劃，并且因此在所述放射治療部分期間更新處置計劃。該實施例是有利的，這是因為其基于當前的靶位置信息及早更新處置計劃。這可以令比如果在放射治療部分結束之后調節(jié)處置計劃更好和更為有效的處置。
[0042]根據(jù)一個實施例，控制放射治療裝置以在獨立的放射治療部分中輻射靶體積，其中，處置計劃的更新出現(xiàn)在放射治療部分中的一個結束之后。
[0043]根據(jù)一個實施例，放射治療裝置包括用于輻射靶體積的LINAC X射線源。
[0044]根據(jù)一個實施例，放射治療裝置還包括X射線管、放射性同位素伽馬射線源、碳納米管X射線源、質子射束源、帶電粒子射束源、中子射束源以及碳離子源。
[0045]根據(jù)一個實施例，指令的運行還令處理器使用運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)、放射治療裝置輸出數(shù)據(jù)以及處置計劃來計算劑量分布圖。放射治療裝置輸出數(shù)據(jù)包括射束形狀和/或輻射強度。
[0046]在另一方面中，本發(fā)明涉及一種計算機程序產品，所述計算機程序產品包含:用于由控制醫(yī)學裝置的處理器運行的機器可運行指令，其中，所述醫(yī)學裝置包括用于輻射靶體積的放射治療裝置；用于從被定位于成像體積之內的對象采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)的磁共振模塊，其中，所述靶體積在所述成像體積之內；其中，所述機器可運行指令的運行令所述處理器接收處置計劃，所述處置計劃具體指定在所述成像體積之內的所述靶體積和由所述放射治療裝置發(fā)射的輻射的劑量率，并且所述機器可運行指令的運行令所述處理器反復地:
[0047]-通過利用交錯的脈沖序列控制所述磁共振模塊來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)；
[0048]-根據(jù)所述處置計劃來控制所述放射治療裝置以輻射所述靶體積；
[0049]-使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃來計算描述由所述對象從所述放射治療裝置接收的輻射劑量的劑量分布圖；
[0050]-使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像；
[0051]-在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖；
[0052]-從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；并且
[0053]-根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃。
[0054]在另一方面中，本發(fā)明涉及一種控制醫(yī)學裝置的方法，其中，所述醫(yī)學裝置包括:用于輻射靶體積的放射治療裝置；用于從被定位在成像體積之內的對象采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)的磁共振模塊，其中，所述靶體積在所述成像體積之內，其中，所述方法包括接收處置計劃，所述處置計劃具體指定在所述成像體積之內的所述靶體積和由所述放射治療裝置發(fā)射的輻射的劑量率，并且反復地:
[0055]-通過利用交錯的脈沖序列控制所述磁共振模塊來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)；
[0056]-根據(jù)所述處置計劃來控制所述放射治療裝置以輻射所述靶體積；
[0057]-使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃來計算描述由所述對象從所述放射治療裝置接收的輻射劑量的劑量分布圖；
[0058]-使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像；
[0059]-在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖；
[0060]-從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；并且
[0061]-根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062]在下文中將參考附圖，僅以范例的方式對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述，其中:
[0063]圖1示出了醫(yī)學裝置的橫截面和功能視圖，
[0064]圖2是一種控制醫(yī)學裝置的方法的流程圖，并且
[0065]圖3圖示了交錯的圖像采集的采樣圖表的簡化示意圖。
[0066]附圖標記列表
[0067]100醫(yī)學裝置
[0068]102放射治療裝置
[0069]104機械致動器
[0070]106磁共振成像模塊
[0071]108環(huán)形機構
[0072]110放射治療源
[0073]112多葉片射束準直器
[0074]114輻射射束
[0075]116旋轉軸
[0076]117旋轉點
[0077]122磁體
[0078]124低溫恒溫器
[0079]126超導線圈
[0080]128補償線圈
[0081]130低磁場區(qū)
[0082]132磁體軸
[0083]134磁場梯度線圈
[0084]136磁場梯度線圈電源
[0085]138成像體積
[0086]140射頻線圈
[0087]142射頻收發(fā)器
[0088]144對象
[0089]146靶體積
[0090]148對象支撐物
[0091]150機械安置系統(tǒng)
[0092]152計算機系統(tǒng)
[0093]154硬件接口
[0094]156處理器
[0095]158用戶接口
[0096]160計算機存儲設備
[0097]162計算機存儲器
[0098]164頂部距離
[0099]166底部距離
[0100]168處置計劃
[0101]170圖像磁共振數(shù)據(jù)和運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)
[0102]172診斷圖像和運動跟蹤圖像
[0103]174靶體積坐標
[0104]178放射治療控制信號
[0105]180治療裝置控制模塊
[0106]182放射治療裝置控制模塊
[0107]186磁共振成像控制模塊
[0108]188圖像重建模塊
[0109]194放射治療控制信號生成模塊
[0110]201-215 步驟
[0111]301-303 類型I和2的時間樣本

【具體實施方式】
[0112]在下文中，在附圖中相同編號的元件或者是類似的元件或者執(zhí)行等同的功能。如果功能是等同的，則先前已經討論的元件在后面的附圖中將不必再進行討論。
[0113]圖1示出了醫(yī)學裝置100的橫截面和功能視圖。醫(yī)學裝置100被示出為包括放射治療裝置102和磁共振成像模塊106。放射治療裝置102包括環(huán)形機構108。環(huán)形機構108支撐放射治療源110。放射治療源110是代表性的，并且可以是LINAC X射線源、X射線2以及放射性同位素伽馬射線源。鄰近于放射治療源110的是多葉片射束準直器112，所述多葉片射束準直器112用于校準由放射治療源110生成的輻射射束114。環(huán)形機構108還適于圍繞放射治療裝置102的旋轉點117旋轉放射治療源110和射束準直器112。旋轉軸116經過旋轉點117。
[0114]磁共振成像模塊106被示出為包括磁體122。環(huán)形機構108是環(huán)形形狀的并且圍繞磁體122。圖1中示出的磁體122是圓柱狀類型的超導磁體。然而，其他磁體也可應用于本發(fā)明的實施例。磁體122具有超冷的低溫恒溫器124。在低溫恒溫器124內部有超導線圈126的集合。也有補償線圈128，所述補償線圈128的電流與超導線圈126中的電流方向相反。這創(chuàng)建了環(huán)繞或包圍磁體122的低磁場區(qū)130。圓柱狀磁體122被示出為具有對稱軸 132。
[0115]在磁體的膛之內有磁場梯度線圈134，所述磁場梯度線圈134用于采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)，以在空間上編碼在磁體122的成像體積138之內的對象。磁場梯度線圈134連接到磁場梯度線圈電源136。磁場梯度線圈134旨在是代表性的。通常磁場梯度線圈包含用于在三個正交空間方向上在空間上編碼的三個獨立的線圈集合。成像體積138被定位在磁體122的中心內。
[0116]鄰近于成像體積138的是射頻線圈140，所述射頻線圈140用于操縱在成像體積138之內的磁自旋的取向，并且用于接收來自也在成像體積138之內的自旋的發(fā)射傳輸信號。射頻線圈140連接到射頻收發(fā)器142。射頻線圈140和射頻收發(fā)器142可以由獨立的發(fā)射和接收線圈以及獨立的發(fā)射器和接收器來代替。應當理解，射頻線圈140和射頻收發(fā)器142僅僅是代表性的。
[0117]對象144也被定位在磁體的中心之內。對象144具有靶體積146，并且被示出為坐落于對象支撐物148上。對象支撐物148具有機械安置系統(tǒng)150。機械安置系統(tǒng)適于將對象144安置在磁體122之內。取決于磁體內部的可用空間，對象支撐物148可以適于在不同方向上移動對象。機械安置系統(tǒng)150可以在垂直于磁體軸132的方向上移動對象支撐物。如果在磁體內部存在更多的可用空間，則機械安置系統(tǒng)150可以具有更多的自由度。例如，機械安置系統(tǒng)150可以利用六個自由度來安置對象支撐物148。射頻收發(fā)器142、磁場梯度線圈電源136、機械致動器104以及機械安置系統(tǒng)150均被示出為連接到計算機系統(tǒng)152的硬件接口 154。計算機系統(tǒng)152使用處理器156來控制醫(yī)學裝置100。
[0118]在圖1中示出的計算機系統(tǒng)152是代表性的。多種處理器和計算機系統(tǒng)可用于表示由該單個計算機系統(tǒng)152圖示的功能。計算機系統(tǒng)152包括硬件接口 154，所述硬件接口154允許處理器156發(fā)送和接收用于醫(yī)學裝置100的部件的消息。處理器156也連接到用戶接口 158、計算機存儲設備160以及計算機存儲器162。放射治療裝置102未被示出為連接到硬件接口 154。放射治療裝置102可以是，例如，連接到硬件接口 154，并且經由機械致動器104與計算機系統(tǒng)152進行通信。
[0119]對于圖1中示出的范例，放射治療裝置的旋轉軸116不與磁體軸132同軸。旋轉點117被示出為從磁體軸132離開中心。能夠看出，靶區(qū)146是離開中心的并遠離磁體軸132。放射治療裝置102已經由機械致動器104移動，使得放射治療裝置的旋轉點117在靶區(qū)146之內。能夠看出，環(huán)形機構108已經相對于磁體122移動。箭頭164指示環(huán)形機構108的內部之間的頂部距離，并且箭頭166指示磁體122與環(huán)形機構108的內部底部之間的距離。距離166小于距離164，并且能夠看出，旋轉點117在磁體軸132上方。輻射射束114經過旋轉點117。將旋轉點117放置在靶區(qū)146的中心處允許當輻射射束114由放射治療源110創(chuàng)建并由環(huán)形機構108旋轉時對靶區(qū)進行連續(xù)處置。
[0120]計算機存儲設備160被示出為包含處置計劃168。處置計劃168包含用于處置革巴體積146的指令或計劃。處置計劃168可以包含與靶體積146有關的對象解剖結構144的詳細信息。計算機存儲設備160還被示出為包含已經由磁共振成像模塊106采集的圖像磁共振數(shù)據(jù)和運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)170。計算機存儲設備160被示出為還包含已經從圖像磁共振數(shù)據(jù)和跟蹤運動的磁共振數(shù)據(jù)分別重建的診斷圖像和運動跟蹤圖像172。計算機存儲設備160被示出為還包含靶體積146的坐標174。計算機存儲設備160被示出為還包含放射治療控制信號178。
[0121]計算機存儲器162包含用于由處理器156操作的機器可運行指令180、182、186、188、194。計算機存儲器162被示出為包含醫(yī)學裝置控制模塊180。醫(yī)學裝置控制模塊180包含允許處理器156控制醫(yī)學設備100的全部功能的機器可運行指令。計算機存儲器162被示出為還包含放射治療裝置控制模塊182。放射治療裝置控制模塊182包含允許處理器156控制放射治療裝置102的功能的機器可運行指令。
[0122]計算機存儲器162被示出為還包含磁共振成像控制模塊186。磁共振成像控制模塊包含允許處理器156控制磁共振成像模塊106的功能和操作的機器可運行代碼。計算機存儲器162被示出為還包含圖像重建模塊188。圖像重建模塊188包含機器可運行代碼，所述機器可運行代碼由處理器156使用，以將運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)170變換成各自的圖像172。
[0123]計算機存儲器162被示出為還包含放射治療控制信號生成模塊194。放射治療控制信號生成模塊194包含機器可運行代碼，處理器156使用所述機器可運行代碼來生成放射治療控制信號178。放射治療控制信號178可以與靶體積174的坐標和處置計劃168結合生成。
[0124]圖2是一種用于控制醫(yī)學設備100的方法的流程圖。在步驟201中，計算機系統(tǒng)162的處理器156接收處置計劃，所述處置計劃具體指定在成像體積138之內的靶體積174和由放射治療裝置102發(fā)射的輻射的劑量率。MRI模塊106可以提供靶體積174及周圍組織的定位信息。在介入之前，可以使用諸如預計算圖集的處置規(guī)劃算法來確定初始處置計劃。使用所述信息能夠開發(fā)出輻射源的最佳分布計劃，所述輻射源的最佳分布計劃可以包括對多葉片準直器應該被如何放置和安置的考慮。
[0125]在步驟203中，處理器156通過控制磁共振模塊106從被定位在成像體積138之內的對象144的核心采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)?？梢栽谝粋€或多個交錯的2D成像樣本中執(zhí)行成像，并且冠狀視圖可以用于例如在呼吸期間連續(xù)地監(jiān)測靶體積的位置。在短時間段上采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)，以便可以可靠地跟蹤靶的不同運動狀態(tài)。在較長的時間段上采集圖像磁共振數(shù)據(jù)，使得所得到的圖像是用于可視化的高質量的。可以在對象的呼吸周期的預定部分期間，通過控制磁共振模塊來采集圖像磁共振數(shù)據(jù)。預定部分可以是呼吸周期的平靜階段?？梢栽趶暮粑盘柼崛r間信息之后觸發(fā)采集。也可以在每個心動周期的相同階段且僅在預定部分期間出現(xiàn)的心動周期處觸發(fā)采集?？梢允勾_切的階段改變，以降低累積的磁化效果。
[0126]在步驟205中，處理器156根據(jù)處置計劃控制放射治療裝置來輻射靶體積。放射治療裝置還可以根據(jù)靶體積和運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)輻射靶體積。
[0127]在步驟207中，處理器156使用運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)、放射治療裝置輸出數(shù)據(jù)以及處置計劃來計算描述由對象從放射治療裝置接收的輻射劑量的劑量分布圖。即，劑量是靶的當前位置和當前的放射治療裝置輸出數(shù)據(jù)的函數(shù)。放射治療裝置輸出數(shù)據(jù)包括射束形狀和/或輻射強度。當靶體積移動通過運動跟蹤圖像的序列時，可以通過從運動跟蹤圖像序列檢測靶體積的運動來對靶體積的當前位置進行估計。例如，這可以通過首先定義運動跟蹤圖像序列的第一采集圖像中的初始靶體積位置來執(zhí)行。所述位置可以通過限定靶體積的像素的像素位置來定義。針對運動跟蹤圖像的后續(xù)序列的每個圖像，也定義靶體積146的像素位置。在跟蹤中，可以遍及整個圖像序列估計變換函數(shù)，以確定像素位置中的變化，并且因此確定靶體積146的運動路徑。變換函數(shù)可以取決于例如圖像采集時間?？梢允褂弥T如通過模擬退火或預計算圖集方法的逆向規(guī)劃的方法來更新處置計劃。
[0128]在步驟209中，處理器使用圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像。在步驟211中，處理器向醫(yī)學裝置100的用戶顯示診斷圖像和劑量分布圖。顯示器可以示出被勾畫出的有風險的靶和器官，以及利用當前的靶位置和/或所規(guī)劃的劑量率所期望的空間中的劑量分布。診斷圖像和劑量分布圖可以被并排顯示或通過被疊加在單個圖像上。
[0129]基于對所顯示的圖像的分析，如果劑量累積量不匹配期望值，則用戶可以在飛行中決定中止或校正處置計劃。即，在步驟213中，處理器156從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)。例如，用戶可以經由用戶接口鍵入所必需的數(shù)據(jù)，以直接或至少部分地更新處置計劃。在另一范例中，用戶可以經由用戶接口鍵入請求(或命令)，以使用劑量分布圖或通過調節(jié)多葉片準直器112來自動地并且至少部分地更新處置計劃。這能夠通過諸如鼠標、觸摸板、按鈕等輸入設備來實現(xiàn)。
[0130]在步驟215中，處理器156根據(jù)處置計劃更新數(shù)據(jù)更新處置計劃。在該流程圖中，有一個箭頭，其看起來從步驟215返回到步驟203。這指示在處置期間，數(shù)據(jù)可以被反復地采集并用于使用反復更新的數(shù)據(jù)來反復更新處置計劃。
[0131]圖3圖示了交錯的圖像采集的采樣圖表的簡化示意圖，以描述圖2的步驟203。對K空間進行采樣，以產生具有不同時間和形態(tài)學特性的圖像。在采集時間期間，在交錯的脈沖序列中正在采集兩種不同的圖像類型。能夠通過增加用于更多圖像類型的多個不同的采樣部分進一步生成圖畫。采樣部分的數(shù)目受可用的采集時間的限制。圖像類型I采集具有其典型梯度和RF脈沖配置的3個時間樣本301，用于圖像類型2的兩個時間樣本303跟隨其后，之后，類型I繼續(xù)，等等。可以累積每種圖像類型的這些樣本來重建圖像。通常在不同的時間間隔處，利用不同類型的對比度采集圖像類型I和類型2。在另一范例中，可以在對圖像類型2的部分進行采樣之前完全地采集類型I的圖像。可以利用單個樣本(例如，單次射擊EPI序列)來構建圖像。在其他范例中，樣本被重復使用，使得圖像類型共享采樣部分，以提供混合圖像。例如，來自另一圖像類型的樣本用于更新接近于另一個少于通常被采樣的類型的圖像類型的k空間中心的樣本，以提供鎖孔型(key-hole like)的行為，其中對比度是典型的用于后一種類型的，但圖像更經常地被產生并且指示形態(tài)學中的總的患者移動/大的變化。
【權利要求】
1.一種醫(yī)學裝置(100)，包括: -放射治療裝置(102)，其用于輻射靶體積(146)； -磁共振模塊(106)，其用于采集來自對象(144)的運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)，所述對象(144)的至少部分被定位在成像體積(138)之內，其中，所述靶體積(146)在所述成像體積(138)之內； -存儲器，其用于存儲機器可運行指令(180、182、186、188、194);以及-處理器(156)，其用于控制所述醫(yī)學裝置(100)，其中，所述機器可運行指令(180、182、186、188、194)的運行令所述處理器(156)接收處置計劃(168)，所述處置計劃(168)具體指定在所述成像體積(138)之內的所述靶體積(146)和由所述放射治療裝置(102)發(fā)射的輻射的劑量率，并且所述機器可運行指令(180、182、186、188、194)的運行令所述處理器(156)反復地: -通過利用交錯的脈沖序列控制所述磁共振模塊(106)來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)； -根據(jù)所述處置計劃(168)來控制所述放射治療裝置(102)以輻射所述靶體積(146)；-使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃(168)來計算描述由所述對象(144)從所述放射治療裝置(102)接收的輻射劑量的劑量分布圖； -使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像； -在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖； -從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；并且 -根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃(168)。
2.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)學裝置，其中，所述指令的所述運行還令所述處理器(156)使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建低時間分辨率圖像，并且使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)來重建高時間分辨率圖像。
3.根據(jù)權利要求1或2中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述處置計劃更新數(shù)據(jù)包括使用所述劑量分布圖來自動更新所述處置計劃(168)的請求，其中，至少部分地根據(jù)所述劑量分布圖來更新所述處置計劃(168)。
4.根據(jù)權利要求1-3中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述處置計劃更新數(shù)據(jù)至少部分被使用以直接更新所述處置計劃(168)。
5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，還包括多葉片準直器(112)，所述多葉片準直器(112)用于將所述治療裝置(102)的輻射射束(114)校準到與所述靶體積(146)相匹配的輻照區(qū)，其中，所述處置計劃更新數(shù)據(jù)包括使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)通過調節(jié)所述多葉片準直器(112)以匹配所述靶體積(146)來自動更新所述處置計劃(168)的請求。
6.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述放射治療裝置(102)被控制以根據(jù)所述處置計劃(168)和所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)來輻射所述靶體積(146)。
7.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述劑量分布圖和所述診斷圖像被并排顯示。
8.根據(jù)權利要求1-7中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述劑量分布圖和所述診斷圖像被疊加。
9.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述指令的所述運行還令所述處理器(156)通過控制所述磁共振模塊(106)在所述對象(114)的周期運動的預定部分期間采集所述圖像磁共振數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述處置計劃(168)的所述更新出現(xiàn)在對所述靶體積(146)的輻射期間。
11.根據(jù)前述權利要求1-9中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述放射治療裝置(102)被控制，以在獨立的放射治療部分中輻射所述靶體積(146)，其中，所述處置計劃(168)的所述更新出現(xiàn)在所述輻射治療部分中的一個結束之后。
12.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述放射治療裝置(102)包括用于輻射所述靶體積(146)的LINAC X射線源。
13.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的醫(yī)學裝置，其中，所述指令的所述運行還令所述處理器(156)使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)、放射治療裝置輸出數(shù)據(jù)以及所述處置計劃(168)來計算所述劑量分布圖。
14.一種計算機程序產品，其包含用于由控制醫(yī)學裝置(100)的處理器(156)運行的機器可運行指令(180、182、186、188、194)，其中，所述醫(yī)學裝置(100)包括:放射治療裝置(102)，其用于輻射靶體積(146);磁共振模塊(106)，其用于從對象(144)采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)，所述對象(144)的至少部分被定位在成像體積(138)之內，其中，所述靶體積(146)在所述成像體積(138)之內；其中，所述機器可運行指令的運行令所述處理器(156)接收處置計劃(168)，所述處置計劃(168)具體指定在所述成像體積(138)之內的所述靶體積(146)和由所述放射治療裝置(102)發(fā)射的輻射的劑量率，并且所述機器可運行指令的運行令所述處理器(156)反復地: -通過利用交錯的脈沖序列控制所述磁共振模塊(106)來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)； -根據(jù)所述處置計劃(168)來控制所述放射治療裝置(102)以輻射所述靶體積(146)；-使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃(168)來計算描述由所述對象(144)從所述放射治療裝置接收的輻射劑量的劑量分布圖； -使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像； -在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖； -從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；并且 -根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃(168)。
15.一種控制醫(yī)學裝置(100)的方法，其中，所述醫(yī)學裝置(100)包括:用于輻射靶體積(146)的放射治療裝置(102);用于從對象(144)采集運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和圖像磁共振數(shù)據(jù)的磁共振模塊(106)，所述對象(144)的至少部分被定位在成像體積(138)之內，其中，所述靶體積(146)在所述成像體積(138)之內，其中，所述方法包括接收處置計劃(168)，所述處置計劃(168)具體指定在所述成像體積(138)之內的所述靶體積(146)和由所述放射治療裝置(102)發(fā)射的輻射的劑量率，并且反復地: -通過利用交錯的脈沖序列控制所述磁共振模塊(106)來采集所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述圖像磁共振數(shù)據(jù)； -根據(jù)所述處置計劃(168)來控制所述放射治療裝置(102)以輻射所述靶體積(146)； -使用所述運動跟蹤磁共振數(shù)據(jù)和所述處置計劃(168)來計算描述由所述對象(144)從所述放射治療裝置(102)接收的輻射劑量的劑量分布圖； -使用所述圖像磁共振數(shù)據(jù)來重建診斷圖像； -在顯示器上顯示所述診斷圖像和所述劑量分布圖； -從用戶接口接收處置計劃更新數(shù)據(jù)；并且 -根據(jù)所述處置計劃更新數(shù)據(jù)來更新所述處置計劃(168)。
【文檔編號】A61N5/10GK104284697SQ201380025385
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年5月8日 優(yōu)先權日:2012年5月14日
【發(fā)明者】E·T·韋海萊 申請人:皇家飛利浦有限公司