本申請(qǐng)要求基于2014年5月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/003,776的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過(guò)引用將其并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)一般涉及用于放射療法治療的方法，并且更具體地，涉及用于使用諸如超聲和CT圖像的成像數(shù)據(jù)的近距離放射治療(brachytherapy)計(jì)劃的方法。

背景技術(shù)：

近距離放射療法治療系統(tǒng)可以通過(guò)將中空治療裝置(又稱“施源器(applicator)”)插入腫瘤所位于的患者的目標(biāo)組織中或接近該目標(biāo)組織來(lái)治療患者，目標(biāo)組織諸如前列腺、乳腺、子宮頸或者其他可及區(qū)域。治療施源器在患者體外與具有輻射傳遞單元的后裝(after-loading)裝置連接，該輻射傳遞單元用于通過(guò)向患者的目標(biāo)組織傳遞輻射的劑量的導(dǎo)管推進(jìn)一個(gè)或多個(gè)能量發(fā)射源。

成功的近距離放射療法治療可能需要仔細(xì)的計(jì)劃，以確定患者體內(nèi)的目標(biāo)組織的定位和邊界。此外，可能需要仔細(xì)地控制經(jīng)由施源器施加到患者的輻射劑量以有效地治療癌細(xì)胞，同時(shí)限制鄰近組織或器官暴露于不期望的輻射水平。

出于治療計(jì)劃的目的，常規(guī)的近距離放射治療計(jì)劃系統(tǒng)可以使用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)或磁共振成像(MRI)，以使患者的目標(biāo)組織和周?chē)钠鞴倏梢暬?。例如，可以在施源器放置在患者體內(nèi)后從該患者獲取CT圖像。CT圖像可以用于確定施源器的位置相對(duì)于患者的解剖結(jié)構(gòu)的定位，并用于勾畫(huà)(delineate)有風(fēng)險(xiǎn)的器官和目標(biāo)組織(例如，腫瘤勾畫(huà))。然而，由于差的軟組織對(duì)比度，在CT圖像上進(jìn)行腫瘤勾畫(huà)可能是困難的，因此在治療計(jì)劃中引入了不確定性。盡管MRI圖像可以提供高對(duì)比度信息并且允許目標(biāo)組織的容易的可視化，但是MRI設(shè)備和程序昂貴并且可能對(duì)許多患者不可用。

因此，存在開(kāi)發(fā)用于改進(jìn)近距離放射治療程序的質(zhì)量、增加近距離放射治療程序的可達(dá)性以及降低近距離放射治療程序的成本的工具的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)提供用于使用超聲圖像提供近距離放射治療計(jì)劃的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

在示例實(shí)施例中，公開(kāi)了用于通過(guò)使用超聲圖像產(chǎn)生放射療法治療計(jì)劃的方法。所述方法包括經(jīng)由超聲裝置獲得表示解剖區(qū)域的第一圖像的第一組圖像數(shù)據(jù)。所述解剖區(qū)域包括插入到所述解剖區(qū)域中的治療施源器。所述方法還包括接收指示在所述第一組圖像數(shù)據(jù)中表示的所述治療施源器的位置的跟蹤信息，獲得表示所述解剖區(qū)域的第二圖像的第二組圖像數(shù)據(jù)，以及基于所述治療施源器的位置將所述第一組圖像數(shù)據(jù)的至少一部分與所述第二組圖像數(shù)據(jù)組合。第一組圖像數(shù)據(jù)和第二組圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)被用于在所述解剖區(qū)域中識(shí)別目標(biāo)組織部分。所述方法還包括基于組合的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于治療所述解剖區(qū)域中的所述目標(biāo)組織部分的治療計(jì)劃信息。

在示例實(shí)施例中，公開(kāi)了用于通過(guò)使用超聲圖像產(chǎn)生放射療法治療計(jì)劃的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括超聲裝置、跟蹤裝置和處理器。所述超聲裝置配置為產(chǎn)生表示解剖區(qū)域的第一圖像的第一組圖像數(shù)據(jù)。所述解剖區(qū)域包括插入到所述解剖區(qū)域中的治療施源器。所述跟蹤裝置配置為產(chǎn)生指示在所述第一組圖像數(shù)據(jù)中表示的所述治療施源器的位置的跟蹤信息。所述處理器配置為從所述超聲裝置獲得所述第一組圖像數(shù)據(jù)，從所述跟蹤裝置接收所述跟蹤信息，從成像裝置獲得表示所述解剖區(qū)域的第二圖像的第二組圖像數(shù)據(jù)，以及基于所述治療施源器的位置，將所述第一組圖像數(shù)據(jù)的至少一部分與所述第二組圖像數(shù)據(jù)組合。組合的圖像數(shù)據(jù)被用于在所述解剖區(qū)域中識(shí)別目標(biāo)組織部分。所述處理器還配置為基于所述組合的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于治療所述解剖區(qū)域中的所述目標(biāo)組織部分的治療計(jì)劃信息。

在示例實(shí)施例中，公開(kāi)了非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲(chǔ)指令，所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行用于通過(guò)使用超聲圖像產(chǎn)生放射療法治療計(jì)劃的方法。所述方法包括經(jīng)由超聲裝置獲得表示解剖區(qū)域的第一圖像的第一組圖像數(shù)據(jù)。所述解剖區(qū)域包括插入到所述解剖區(qū)域中的治療施源器。所述方法還包括接收指示在所述第一組圖像數(shù)據(jù)中表示的所述治療施源器的位置的跟蹤信息，獲得表示所述解剖區(qū)域的第二圖像的第二組圖像數(shù)據(jù)，以及基于所述治療施源器的位置將所述第一組圖像數(shù)據(jù)的至少一部分與所述第二組圖像數(shù)據(jù)組合。所述第一組圖像數(shù)據(jù)和所述第二組圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)被用于在所述解剖區(qū)域中識(shí)別目標(biāo)組織部分。所述第一組圖像數(shù)據(jù)和所述第二組圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)被用于識(shí)別有風(fēng)險(xiǎn)的器官。所述治療施源器可以在所述第一組圖像數(shù)據(jù)和所述第二組圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)中至少部分地被識(shí)別，以使能在所述第一組圖像數(shù)據(jù)和所述第二組圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)中的治療施源器重建。所述方法還包括基于組合的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于治療所述解剖區(qū)域中的所述目標(biāo)組織部分的治療計(jì)劃信息。

附圖說(shuō)明

合并入本說(shuō)明書(shū)并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本公開(kāi)的若干實(shí)施例，并且與描述一起用于說(shuō)明所公開(kāi)的實(shí)施例的原理。

圖1描繪了根據(jù)實(shí)施例的包括放射療法治療計(jì)劃系統(tǒng)的示例的放射療法系統(tǒng)；

圖2描繪了根據(jù)實(shí)施例的可以應(yīng)用到圖1的系統(tǒng)的用于放射療法治療計(jì)劃的示例處理的流程圖；

圖3描繪了根據(jù)實(shí)施例的獲取用于近距離放射治療計(jì)劃的超聲圖像數(shù)據(jù)的示例處理的流程圖；

圖4描繪了根據(jù)實(shí)施例的用于將超聲圖像數(shù)據(jù)與CT圖像數(shù)據(jù)組合以用于近距離放射治療計(jì)劃的示例處理的流程圖；

圖5A-5F描繪了根據(jù)一些實(shí)施例的在近距離放射治療計(jì)劃期間應(yīng)用到圖1的系統(tǒng)的示例操作步驟的示意圖；

圖6描繪了根據(jù)實(shí)施例的由圖1的系統(tǒng)獲取的示例超聲圖像數(shù)據(jù)；

圖7描繪了根據(jù)實(shí)施例的從患者移除超聲裝置之后獲取的示例CT圖像數(shù)據(jù)；

圖8描繪了根據(jù)實(shí)施例的在超聲圖像數(shù)據(jù)中治療施源器的識(shí)別；

圖9描繪了根據(jù)實(shí)施例的在超聲圖像數(shù)據(jù)中目標(biāo)組織和治療施源器的識(shí)別；

圖10描繪了根據(jù)實(shí)施例的在CT圖像數(shù)據(jù)中治療施源器的識(shí)別；

圖11描繪了根據(jù)實(shí)施例的基于治療施源器的配準(zhǔn)將超聲圖像數(shù)據(jù)與CT圖像數(shù)據(jù)組合的示例處理；

圖12描繪了根據(jù)實(shí)施例的包括目標(biāo)組織的圖形邊界到CT圖像數(shù)據(jù)的投射的、超聲數(shù)據(jù)和CT圖像數(shù)據(jù)的示例組合；

圖13描繪了根據(jù)實(shí)施例的基于超聲圖像數(shù)據(jù)與CT圖像數(shù)據(jù)的組合產(chǎn)生的、包括有風(fēng)險(xiǎn)的器官的輪廓的示例治療計(jì)劃信息；以及

圖14描繪了根據(jù)實(shí)施例的基于超聲圖像數(shù)據(jù)與CT圖像數(shù)據(jù)的組合產(chǎn)生的示例治療計(jì)劃信息。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將詳細(xì)參考示例實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在整個(gè)附圖中將使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)指代相同或相似的部分。

符合所公開(kāi)的實(shí)施例的系統(tǒng)可以使用諸如超聲圖像數(shù)據(jù)的第一組患者圖像數(shù)據(jù)來(lái)確定患者體內(nèi)的目標(biāo)組織(也稱為目標(biāo)體積)的定位和邊界。符合本發(fā)明的實(shí)施例還可以將所述第一組患者圖像數(shù)據(jù)與隨后從該患者獲取的第二組患者圖像數(shù)據(jù)組合，以便提供用于諸如近距離放射治療的放射治療的治療計(jì)劃信息。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，成像裝置獲取第一組患者圖像數(shù)據(jù)，該第一組患者圖像數(shù)據(jù)包括示出插入患者體內(nèi)或插在患者上的諸如近距離放射治療施源器、針或其他植入裝置的治療施源器的患者的解剖區(qū)域的超聲圖像。本文的患者可以是人或其他動(dòng)物。在超聲圖像數(shù)據(jù)的獲取期間跟蹤治療施源器的三維位置，以便可以確定治療施源器在超聲圖像數(shù)據(jù)中的定位。此后，另一成像裝置可以獲取該患者的治療施源器保留在其中的區(qū)域的第二組患者圖像數(shù)據(jù)，比如CT圖像數(shù)據(jù)。因此，符合本發(fā)明的系統(tǒng)可以允許基于第二組患者圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器的識(shí)別、例如基于操作者輸入來(lái)確定第二組患者圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器的定位。

然后可以通過(guò)將第一圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器的圖形表示與第二圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器的圖形表示對(duì)準(zhǔn)(align)，將第一圖像數(shù)據(jù)與第二圖像數(shù)據(jù)組合。以這種方式，符合本發(fā)明的系統(tǒng)使能基于組合的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生治療計(jì)劃信息。與常規(guī)的治療計(jì)劃技術(shù)相比，本文公開(kāi)的系統(tǒng)可以提供目標(biāo)組織的改進(jìn)的可視化。通過(guò)使用超聲圖像，所公開(kāi)的系統(tǒng)可以提供用于檢查患者和計(jì)劃放射療法治療的方便、易達(dá)到、低成本的方法，同時(shí)還向醫(yī)生提供用于勾畫(huà)目標(biāo)輪廓的額外的信息。

圖1示出根據(jù)實(shí)施例的放射療法治療計(jì)劃系統(tǒng)的例示圖。示出了患者1被放置在工作臺(tái)2上。還示出了用于操縱和固定探針、治療施源器和/或跟蹤器(例如，標(biāo)記器)的基座3，將如下進(jìn)一步詳細(xì)描述的。盡管在圖1中示出基座3安裝在地面上，但是基座3可以被安裝到該系統(tǒng)的其他部分，比如使基座3安裝在工作臺(tái)2頂部、推車(chē)上、天花板上或三維空間中的其它點(diǎn)或結(jié)構(gòu)上。在任一情況下，工作臺(tái)2和/或基座3可以是可調(diào)節(jié)的，以使得患者1和基座3之間的相對(duì)位置可以由用戶設(shè)置。工作臺(tái)2和基座3可以手動(dòng)地調(diào)節(jié)或通過(guò)其中包括的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)調(diào)節(jié)。

諸如超聲裝置的成像裝置7可以通過(guò)延伸臂6安裝到基座3。延伸臂6可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)接合(joint)耦合到基座3，該旋轉(zhuǎn)接合允許成像裝置7相對(duì)于基座3在任何所期望的方向上被調(diào)節(jié)。成像裝置7可以是當(dāng)從患者獲取圖像數(shù)據(jù)時(shí)可以插入或放置在患者的諸如直腸5的內(nèi)腔中的經(jīng)直腸超聲裝置。成像裝置7也可以是當(dāng)從患者獲取圖像數(shù)據(jù)時(shí)放置在患者的腹部上的經(jīng)腹超聲裝置。成像裝置7可以獲得包括患者的超聲圖像的第一組患者圖像數(shù)據(jù)。該超聲圖像可以在顯示裝置上呈現(xiàn)，并提供足夠的軟組織對(duì)比度，以使得目標(biāo)組織可以在視覺(jué)地或自動(dòng)地與周?chē)慕M織和器官區(qū)分。

該系統(tǒng)還可以包括用于向患者傳遞輻射源的治療施源器9，比如近距離放射治療施源器、針或其它植入裝置。如本領(lǐng)域已知的，施源器9可以包括一個(gè)或多個(gè)針或?qū)Ч?，其可以從后裝系統(tǒng)(未示出)接收該輻射源。輻射源可以包括例如可以通過(guò)施源器9傳遞并放置在患者體內(nèi)的放射性源。用于治療的施源器9的具體類(lèi)型可以取決于治療的癌癥的類(lèi)型和目標(biāo)腫瘤的特性。例如，對(duì)于子宮頸癌，該系統(tǒng)可以使用串聯(lián)卵形(tandem-and-ovoid)施源器，其包括放置在患者的子宮內(nèi)以提供治療的圓形空心支架(holder)?？商鎿Q地，該系統(tǒng)對(duì)于子宮頸癌可以使用串聯(lián)環(huán)形(tandem-and-ring)施源器。然而，該系統(tǒng)可以使用本領(lǐng)域中已知的其它類(lèi)型的施源器用于治療其它類(lèi)型的癌癥。

在治療計(jì)劃期間，可以將施源器9通過(guò)例如陰道插入患者1體內(nèi)并且放置在患者的子宮10內(nèi)。然后可以通過(guò)例如紗布填塞、縫合或夾緊將施源器9固定到該患者。還可以通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)14(其可以是臂或支柱)將施源器9固定到基座3或工作臺(tái)2。支撐結(jié)構(gòu)14為施源器9提供結(jié)構(gòu)支撐，并在超聲圖像數(shù)據(jù)的獲取期間保持裝置7和施源器9之間的固定的空間關(guān)系。

該系統(tǒng)還可以包括用于在獲取諸如超聲圖像數(shù)據(jù)的第一組患者圖像數(shù)據(jù)期間跟蹤超聲裝置7和治療施源器9的位置的跟蹤裝置或子系統(tǒng)。例如，該跟蹤裝置可以跟蹤裝置7和裝置9相對(duì)于彼此的位置。可替換地，該跟蹤裝置可以跟蹤裝置7和裝置9相對(duì)于參照的位置，該參照可以是諸如手術(shù)室的絕對(duì)參照、或諸如工作臺(tái)或基座的相對(duì)參照。裝置7和裝置9的位置可以允許子系統(tǒng)19進(jìn)一步確定裝置7和裝置9的相對(duì)位置。該跟蹤裝置可以包括附連到超聲裝置7、延伸臂6或基座3的標(biāo)記器11。該跟蹤裝置還可以包括附連到施源器9或?qū)Ч?的標(biāo)記器12。

標(biāo)記器11和12可以包括可以用來(lái)指示裝置7和施源器9的三維位置的物理特征。在一個(gè)實(shí)施例中，攝像機(jī)13可以產(chǎn)生標(biāo)記器11和12的圖像或視頻數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，標(biāo)記器11和12可以發(fā)射光、電或磁信號(hào)等，其可被信號(hào)接收器21接收，該信號(hào)接收器21基于這些信號(hào)產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。子系統(tǒng)19可以從攝像機(jī)13或接收器21接收包括該圖像、視頻或位置數(shù)據(jù)的跟蹤信息，并跟蹤裝置7和施源器9的三維位置。

此外，該超聲裝置可以連接到具有編碼器的電機(jī)4，該電機(jī)4配置為在超聲圖像數(shù)據(jù)的獲取期間驅(qū)動(dòng)裝置7以旋轉(zhuǎn)。電機(jī)4和該編碼器可布置在延伸臂6內(nèi)，并提供裝置7的位置或旋轉(zhuǎn)角的跟蹤信息。編碼器位置還可以與獲取的二維超聲數(shù)據(jù)組合使用，以引導(dǎo)從二維超聲數(shù)據(jù)重建三維超聲數(shù)據(jù)。

可替換地，成像裝置7可以包括布置在其上的標(biāo)記器或信號(hào)發(fā)射器。該標(biāo)記器或信號(hào)發(fā)射器可以由攝像機(jī)或信號(hào)接收器21跟蹤，該攝像機(jī)或信號(hào)接收器21向子系統(tǒng)19提供跟蹤信息以確定成像裝置7的位置或旋轉(zhuǎn)角。也可以使用其它已知技術(shù)來(lái)提供跟蹤信息以跟蹤裝置7和施源器9的三維位置和裝置7的旋轉(zhuǎn)角。

仍可替換地，成像裝置7可以是可以配置為無(wú)需該電機(jī)而產(chǎn)生三維超聲圖像數(shù)據(jù)的三維(3D)超聲裝置或矩陣裝置。在本實(shí)施例中，圖像裝置7可以包括配置為向子系統(tǒng)19提供跟蹤信息以確定在三維超聲圖像數(shù)據(jù)中的特定成像平面的位置的內(nèi)部跟蹤系統(tǒng)。

該系統(tǒng)還可以包括治療處理子系統(tǒng)19，其與裝置7和跟蹤裝置通信。子系統(tǒng)19可以從成像裝置7接收表示患者的超聲圖像的第一組患者圖像數(shù)據(jù)。子系統(tǒng)19然后可以將第一圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器15中，使用處理器16分析該第一圖像數(shù)據(jù)，并且通過(guò)顯示裝置17向用戶呈現(xiàn)該超聲圖像。

子系統(tǒng)19可從跟蹤裝置接收表示裝置7和施源器9的對(duì)應(yīng)的位置的跟蹤信息。子系統(tǒng)19可以分析該跟蹤信息并自動(dòng)地確定裝置7和施源器9的三維位置和裝置7的旋轉(zhuǎn)角?；谘b置7和施源器9的位置、以及裝置7的旋轉(zhuǎn)角，子系統(tǒng)19還可以定義與施源器9相關(guān)聯(lián)的三維坐標(biāo)系統(tǒng)，并基于該坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算每個(gè)圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)于施源器9的三維坐標(biāo)(例如，x、y和z)。

子系統(tǒng)19還可以從輸入裝置18接收表示超聲圖像數(shù)據(jù)中的圖像特征的選擇或指示的用戶輸入。例如，輸入設(shè)備18可以允許用戶通過(guò)在呈現(xiàn)在顯示裝置17上的超聲圖像中描繪目標(biāo)組織的邊界的輪廓，來(lái)在該超聲圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別目標(biāo)組織。輸入裝置18還可以允許在超聲圖像數(shù)據(jù)中的施源器9的定位的自動(dòng)識(shí)別之后通過(guò)在顯示裝置17上選擇一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的用戶修改。

子系統(tǒng)19還可以從諸如CT裝置、MRI裝置、X射線裝置等的成像裝置20接收第二組患者圖像數(shù)據(jù)。如下面進(jìn)一步描述的，子系統(tǒng)19可以將通過(guò)裝置7獲取的第一組患者圖像數(shù)據(jù)與通過(guò)成像裝置20獲取的第二組患者圖像數(shù)據(jù)組合，然后基于組合的患者圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生治療計(jì)劃信息。

在一些實(shí)施例中，子系統(tǒng)19可以包括一個(gè)或多個(gè)可以被或可以不被共同定位在單個(gè)治療區(qū)域或房間中的裝置或系統(tǒng)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，超聲圖像獲取可以發(fā)生插入了治療施源器的手術(shù)室中，但圖像處理或勾畫(huà)輪廓(例如，目標(biāo)勾畫(huà)，施源器重建等)可以在諸如治療計(jì)劃室的單獨(dú)的房間進(jìn)行。事實(shí)上，目前構(gòu)思的實(shí)施例包括各種配置，不限于子系統(tǒng)19的所有組件位于單個(gè)區(qū)域或房間中。

成像裝置20和成像裝置7可以位于不同的設(shè)施中，以使得在成像裝置7(例如，超聲系統(tǒng))和裝置20(例如，CT系統(tǒng))之間運(yùn)送患者以便獲取第一組患者圖像數(shù)據(jù)和第二組患者圖像數(shù)據(jù)。可替換地，成像裝置20和成像裝置7可以共同定位，使得可以無(wú)需運(yùn)送患者而在單個(gè)定位處獲取第一組患者圖像數(shù)據(jù)和第二組患者圖像數(shù)據(jù)。例如，成像裝置7可以附連到CT裝置或X射線機(jī)的工作臺(tái)，以便可以將患者放置在工作臺(tái)上以獲取這兩組患者圖像數(shù)據(jù)。這樣，可以省去在設(shè)施之間運(yùn)送患者。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，子系統(tǒng)19的存儲(chǔ)器15可以是本領(lǐng)域中已知的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括易失性或非易失性存儲(chǔ)器，比如ROM、RAM、閃存驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM、DVD-ROM、寄存器等。存儲(chǔ)器15可以存儲(chǔ)包括與放射治療計(jì)劃有關(guān)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)代碼。處理器16可以是本領(lǐng)域中已知的中央處理單元(CPU)，比如INTEL處理器或AMD處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU可以是通用處理器。處理器16可以取回并執(zhí)行來(lái)自存儲(chǔ)介質(zhì)15的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，這些指令可以使得處理器16執(zhí)行本文所公開(kāi)的處理和操作。

存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器15中的計(jì)算機(jī)代碼可以包括多個(gè)程序模塊，比如圖像獲取處理模塊15a、跟蹤模塊15b、圖像配準(zhǔn)(registration)模塊15c和治療計(jì)劃模塊15d。該程序模塊可以按照或者通過(guò)已知技術(shù)和諸如C#、JAVA、C++、HTML、XML或HTML的編程語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖像獲取處理模塊15a可以配置為獲取并處理來(lái)自成像裝置7和成像裝置20的圖像數(shù)據(jù)。模塊15a可以處理該圖像數(shù)據(jù)以識(shí)別患者圖像數(shù)據(jù)中的目標(biāo)組織、周?chē)钠鞴俸椭委熓┰雌?，并確定它們的定位和邊界?？商鎿Q地，模塊15a還可以通過(guò)用戶輸入設(shè)備18與用戶交互并接收識(shí)別諸如目標(biāo)組織、周?chē)鞴俸椭委熓┰雌鞯倪吔绲母鞣N圖像特性的用戶輸入。模塊15a可以應(yīng)用諸如圖像濾波、邊緣檢測(cè)、特征識(shí)別等已知的技術(shù)以處理該圖像數(shù)據(jù)。

跟蹤模塊15b可以配置為從跟蹤裝置接收跟蹤信息，并確定成像裝置7和治療施源器9的位置。例如，跟蹤信息可以包括從攝像機(jī)13接收的、指示分別與裝置7和治療施源器9相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記器11和12的位置的視頻數(shù)據(jù)。通過(guò)分析標(biāo)記器11和12的視頻數(shù)據(jù)，模塊15b可確定裝置7和治療施源器9的三維位置。作為另一示例，可以基于從信號(hào)接收器21接收的光信號(hào)、磁信號(hào)、聲信號(hào)、電信號(hào)等來(lái)提供跟蹤信息。通過(guò)分析這些信號(hào)，模塊15b可以確定裝置7和治療施源器9的位置?；谠摳櫺畔ⅲK15b還可以確定裝置7和治療施源器9之間的相對(duì)位置。

此外，跟蹤信息可以表示從電機(jī)14的編碼器接收到的旋轉(zhuǎn)信號(hào)?；趤?lái)自編碼器的跟蹤信息，模塊15b可以確定成像裝置7的旋轉(zhuǎn)角。另外，可以基于從攝像機(jī)13或信號(hào)接收器21接收的跟蹤信息來(lái)確定成像裝置7的旋轉(zhuǎn)角。例如，可以從攝像機(jī)13接收表示與成像裝置7的外表面相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記器的圖像的視頻數(shù)據(jù)。通過(guò)分析來(lái)自攝像機(jī)13的視頻數(shù)據(jù)，模塊15b可以確定成像裝置7的旋轉(zhuǎn)角。作為另一示例，可以從信號(hào)接收器21接收包括光信號(hào)、電信號(hào)、聲學(xué)信號(hào)、磁信號(hào)等的信號(hào)。模塊15b可以分析這些信號(hào)以確定成像裝置7的旋轉(zhuǎn)角。

圖像配準(zhǔn)模塊15c可配置為確定治療施源器9在從裝置7接收的第一組患者圖像數(shù)據(jù)中和在從裝置20接收的第二組患者圖像數(shù)據(jù)中的定位。更具體地，模塊15c可以定義與治療施源器9相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)。基于裝置7和治療施源器9的位置和由跟蹤模塊15b提供的裝置7的旋轉(zhuǎn)角，模塊15c可以計(jì)算在與治療施源器9相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的每個(gè)圖像元素(例如，每個(gè)像素，體素等)的坐標(biāo)。

類(lèi)似地，模塊15c可以基于治療施源器9的識(shí)別來(lái)確定從裝置20獲取的第二組患者圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)圖像元素的坐標(biāo)?？商鎿Q地，裝置20可以通過(guò)其自己的跟蹤系統(tǒng)或固有配置提供關(guān)于各個(gè)圖像元素的坐標(biāo)的信息。

基于治療施源器9的定位，模塊15c可以配置為將第一組患者圖像數(shù)據(jù)與第二組患者圖像數(shù)據(jù)組合。例如，模塊15c可以首先將第一組患者圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器9的圖形表示與第二組患者圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器9的圖形表示對(duì)準(zhǔn)。這可以通過(guò)本領(lǐng)域中已知的圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如，模塊15c可以在各個(gè)圖像中選擇與治療施源器9對(duì)應(yīng)的多個(gè)特征點(diǎn)。模塊15c然后可以通過(guò)對(duì)準(zhǔn)這些特征點(diǎn)來(lái)配準(zhǔn)治療施源器9的圖形表示。

一旦第一組患者圖像數(shù)據(jù)和第二組患者圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器9的圖形表示被彼此配準(zhǔn)，模塊15c然后可以將圖像元素的坐標(biāo)從第一組患者圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到第二組患者圖像數(shù)據(jù)，或反之亦可。模塊15c然后可以基于治療施源器9的配準(zhǔn)在相同的坐標(biāo)系統(tǒng)中將第一組患者圖像數(shù)據(jù)或其一部分與第二組患者圖像數(shù)據(jù)組合。

治療計(jì)劃模塊15d可以配置為基于組合的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生治療計(jì)劃信息。例如，模塊15d可以使得顯示裝置17向諸如醫(yī)生的用戶顯示伴隨著治療計(jì)劃信息的組合的圖像數(shù)據(jù)。該治療計(jì)劃信息可以指示目標(biāo)組織和周?chē)钠鞴俚亩ㄎ灰约八鼈兣c治療施源器9的空間關(guān)系。該治療計(jì)劃信息還可以包括要由治療施源器9傳遞的輻射的空間分布的圖形表示。該圖形表示可以提供可視信息，以幫助醫(yī)生評(píng)估放射治療的效果并相應(yīng)地對(duì)該治療進(jìn)行計(jì)劃。由模塊15d產(chǎn)生的治療計(jì)劃信息將在下面進(jìn)一步討論。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放射治療計(jì)劃的示例處理200的流程圖。處理200可以應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)在圖1的放射療法治療計(jì)劃系統(tǒng)中，具體地，通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)在子系統(tǒng)系統(tǒng)19中的程序模塊而應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)。

根據(jù)處理200，在步驟202，由子系統(tǒng)19通過(guò)超聲裝置7獲得第一組圖像數(shù)據(jù)。通常，第一組患者圖像數(shù)據(jù)可以提供改進(jìn)的軟組織可視化并且反映目標(biāo)組織的高對(duì)比度圖像。例如，第一組圖像數(shù)據(jù)可以表示患者的諸如子宮頸區(qū)域、前列腺區(qū)域或乳腺區(qū)域的目標(biāo)區(qū)域的超聲圖像?；颊叩哪繕?biāo)區(qū)域可以包括例如對(duì)其應(yīng)用諸如近距離放射治療的放射治療的目標(biāo)組織，比如子宮頸癌、前列腺癌、乳腺癌等?；颊叩哪繕?biāo)區(qū)域可以包括位于準(zhǔn)備放射治療的患者的解剖腔中的治療施源器，比如近距離放射治療施源器或?qū)Ч堋?/p>

第一組圖像數(shù)據(jù)可以包括二維圖像數(shù)據(jù)或三維圖像數(shù)據(jù)。第一組圖像數(shù)據(jù)可以包括多個(gè)諸如像素或體素的圖像元素，每個(gè)圖像元素包括表示該圖像元素內(nèi)的患者的物理屬性的值。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)超聲裝置(例如，裝置7)在經(jīng)直腸位置(例如，直腸內(nèi))處獲取第一組圖像數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，該超聲裝置可以放置在患者體內(nèi)或體外的其它位置處。圖6示出通過(guò)經(jīng)直腸超聲裝置獲取的、示出了患者的子宮頸區(qū)域的三個(gè)視圖(冠狀視圖、軸向視圖和矢狀視圖)的示例三維超聲圖像數(shù)據(jù)。圖6的超聲圖像數(shù)據(jù)包括目標(biāo)組織的高對(duì)比度圖像，其允許患者的子宮頸區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)組織的改進(jìn)的可視化。

可以在獲取期間旋轉(zhuǎn)該超聲裝置以基本上覆蓋患者的整個(gè)目標(biāo)區(qū)域。例如，可以通過(guò)電機(jī)4驅(qū)動(dòng)該超聲裝置，其中電機(jī)4以步進(jìn)方式遞增地旋轉(zhuǎn)該超聲裝置。

在第一圖像數(shù)據(jù)的獲取期間，治療施源器和超聲裝置7可以被固定或緊固到基座3，以使得它們的三維位置保持不變。超聲裝置7可以通過(guò)延伸臂6附連和固定到基座3，同時(shí)被電機(jī)4旋轉(zhuǎn)。治療施源器可以通過(guò)諸如臂、支柱或桿的支撐裝置固定到基座3。

在步驟204，在第一組圖像數(shù)據(jù)的獲取期間跟蹤治療施源器的三維位置。如上結(jié)合圖1所討論的，可以通過(guò)跟蹤裝置使用與治療施源器相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記器12來(lái)跟蹤治療施源器的位置。跟蹤裝置可以包括攝像機(jī)，該攝像機(jī)拍攝標(biāo)記器12的照片或視頻的攝像機(jī)，并將包括該照片或視頻的跟蹤信息發(fā)送到子系統(tǒng)19用于分析?？商鎿Q地，跟蹤裝置可以包括信號(hào)接收機(jī)21，該信號(hào)接收機(jī)21從標(biāo)記器12接收信號(hào)，并將基于該信號(hào)產(chǎn)生的跟蹤信息發(fā)送到子系統(tǒng)19用于分析。子系統(tǒng)19然后可以分析該跟蹤信息并確定治療施源器的三維位置。

此外，在示出的實(shí)施例中，在步驟204，在第一圖像數(shù)據(jù)的獲取期間還可以跟蹤超聲裝置的三維位置。然而，應(yīng)注意在其他實(shí)施例中，可以在步驟202獲得第一組圖像數(shù)據(jù)之前或之后接收關(guān)于治療施源器的位置的跟蹤信息。類(lèi)似地，可以通過(guò)跟蹤裝置使用標(biāo)記器11跟蹤超聲裝置7。子系統(tǒng)19可以分析來(lái)自跟蹤裝置的跟蹤信息，并確定超聲裝置的三維位置。

另外，在步驟204，可以在第一圖像數(shù)據(jù)的獲取期間跟蹤超聲裝置的旋轉(zhuǎn)角。用于旋轉(zhuǎn)超聲裝置12的電機(jī)4可以包括產(chǎn)生指示超聲裝置的旋轉(zhuǎn)角的信號(hào)的編碼器。子系統(tǒng)19可以從電機(jī)4接收包括該信號(hào)的跟蹤信息，并分析該信號(hào)以確定超聲裝置的旋轉(zhuǎn)角。

在步驟206，通過(guò)子系統(tǒng)19從諸如CT、MRI、X射線、超聲裝置等的第二成像裝置獲得第二組圖像數(shù)據(jù)。通常，第二圖像數(shù)據(jù)可以提供在目標(biāo)組織周?chē)慕M織或器官的高對(duì)比度圖像、但目標(biāo)組織本身的相對(duì)差的對(duì)比度圖像。例如，第二組圖像數(shù)據(jù)可以包括允許直腸、骨骼、膀胱等的更好的可視化的CT圖像數(shù)據(jù)。另外，第二組圖像數(shù)據(jù)還可以包括治療施源器的高對(duì)比度圖像，使得子系統(tǒng)19可以通過(guò)分析第二圖像數(shù)據(jù)確定治療施源器的定位。圖7示出了基于第二組圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的患者的子宮頸區(qū)域的示例CT圖像。圖7的CT圖像示出包括對(duì)應(yīng)于患者的骨骼、直腸和膀胱的高對(duì)比度圖像特征的子宮頸區(qū)域的三個(gè)視圖。另外，該CT圖像還示出置于子宮頸區(qū)域中的近距離放射治療施源器的高對(duì)比度圖像。然而，由于差的軟組織可視化，這些CT圖像中沒(méi)有清楚地反映出子宮頸區(qū)域中的目標(biāo)組織。

在步驟208，可以基于治療施源器的配準(zhǔn)將第一圖像數(shù)據(jù)和第二圖像數(shù)據(jù)組合。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，步驟208可以以多個(gè)子步驟執(zhí)行。首先，可以通過(guò)子系統(tǒng)19基于步驟204中確定的治療施源器的三維位置、超聲裝置的三維位置以及超聲裝置的旋轉(zhuǎn)角，計(jì)算治療施源器相對(duì)于第一組圖像數(shù)據(jù)的定位。

基于治療施源器相對(duì)于第一組圖像數(shù)據(jù)的定位，可以將治療施源器的圖形表示投射(project)到第一組圖像數(shù)據(jù)。圖8示出具有投射到第一圖像數(shù)據(jù)的治療施源器的圖形表示802的第一圖像數(shù)據(jù)的示例實(shí)施例。治療施源器的圖形表示可以是先前為治療施源器9產(chǎn)生的并存儲(chǔ)在子系統(tǒng)19中的標(biāo)準(zhǔn)圖形模板。圖8示出了治療施源器的圖形表示及其相對(duì)于患者的子宮頸區(qū)域的空間關(guān)系的三個(gè)視圖。根據(jù)另一實(shí)施例，子系統(tǒng)19可以允許用戶從存儲(chǔ)在其中的多個(gè)圖形表示中選擇治療施源器9的圖形表示。子系統(tǒng)19可以產(chǎn)生圖形表示的列表，并提示用戶根據(jù)將在放射療法治療中使用的治療施源器從該列表中選擇一個(gè)圖形表示。

其次，可以手動(dòng)或自動(dòng)分析第一組圖像數(shù)據(jù)，以確定目標(biāo)組織和/或有風(fēng)險(xiǎn)的器官、比如直腸、膀胱、骨骼等的定位和邊界。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)子系統(tǒng)19自動(dòng)確定目標(biāo)組織的定位和邊界，該子系統(tǒng)19將標(biāo)準(zhǔn)圖像分析和識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到第一組圖像數(shù)據(jù)。可替換地，子系統(tǒng)19可以通過(guò)顯示裝置17向用戶顯示第一組圖像數(shù)據(jù)，并提示用戶提供識(shí)別目標(biāo)組織的定位和邊界的輸入。例如，子系統(tǒng)19可以通過(guò)鼠標(biāo)來(lái)接收在顯示裝置17上描繪目標(biāo)組織的邊界的輪廓或勾畫(huà)目標(biāo)組織的邊界的用戶輸入。顯示裝置17還可以包括觸摸屏，并且允許用戶直接在其上繪制目標(biāo)組織的邊界。如果第一組圖像數(shù)據(jù)的是患者的三維數(shù)據(jù)組，則子系統(tǒng)19可以逐片(slide-by-slide)呈現(xiàn)三維數(shù)據(jù)組，并允許用戶在所有的或一部分的片(slide)中識(shí)別目標(biāo)組織。

圖9例示了示出模塊15a基于第一圖像數(shù)據(jù)識(shí)別的目標(biāo)組織的圖形邊界902的示例實(shí)施例。圖9還示出了目標(biāo)組織的邊界902與治療施源器的圖形表示802之間的空間關(guān)系。例如，超聲圖像數(shù)據(jù)的三個(gè)視圖示出治療施源器的圖形表示802和由模塊15a識(shí)別的目標(biāo)組織的圖形邊界902兩者。

第三，可以確定治療施源器相對(duì)于第二組圖像數(shù)據(jù)的定位。子系統(tǒng)19可以通過(guò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)圖像分析和處理技術(shù)自動(dòng)地確定治療施源器在第二組圖像數(shù)據(jù)中的定位。

可替換地，子系統(tǒng)19可通過(guò)顯示裝置17向用戶呈現(xiàn)第二組圖像數(shù)據(jù)，并提示用戶在第二組圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別治療施源器或描繪治療施源器的輪廓。用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)、觸摸屏等提供指定治療施源器的定位和邊界的輸入。例如，子系統(tǒng)19可以在顯示裝置17上向用戶顯示第二圖像數(shù)據(jù)，并且允許用戶通過(guò)使用鼠標(biāo)在其上描繪治療施源器的輪廓。子系統(tǒng)19然后可以基于用戶輸入確定治療施源器的定位并將治療施源器的圖形表示投射到第二圖像數(shù)據(jù)。圖10例示了示出具有投射到第二組圖像數(shù)據(jù)的治療施源器的圖形表示的第二組圖像數(shù)據(jù)的三個(gè)視圖的示例實(shí)施例?？商鎿Q地，子系統(tǒng)19可以允許用戶從在其上存儲(chǔ)的列表中選擇圖形表示用于治療施源器并將選擇的圖形表示投射到顯示的第二圖像數(shù)據(jù)。

接下來(lái)，在步驟208，將第一組圖像數(shù)據(jù)和第二組圖像數(shù)據(jù)中的治療施源器的圖形表示彼此對(duì)準(zhǔn)或配準(zhǔn)。子系統(tǒng)19可通過(guò)使用可以將治療施源器的圖形表示對(duì)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)圖像配準(zhǔn)技術(shù)自動(dòng)地進(jìn)行此操作。子系統(tǒng)19可以基于治療施源器上的各個(gè)特征點(diǎn)自動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)治療施源器的圖形表示。例如，子系統(tǒng)19可以在第一和第二圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)視圖上識(shí)別治療施源器的特征點(diǎn)，然后通過(guò)將治療施源器的對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)或匹配，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)這些相應(yīng)的圖像以創(chuàng)建組合的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，子系統(tǒng)19可以使用三個(gè)特征來(lái)對(duì)準(zhǔn)治療施源器的圖形表示。

可替換地，子系統(tǒng)19可以通過(guò)顯示裝置17向用戶呈現(xiàn)第一組圖像數(shù)據(jù)和第二組圖像數(shù)據(jù)，并提示用戶提供對(duì)準(zhǔn)治療施源器的圖形表示的用戶輸入。圖11示出了向用戶呈現(xiàn)第一組圖像數(shù)據(jù)(例如，超聲數(shù)據(jù)組)的兩個(gè)視圖和第二組圖像數(shù)據(jù)(例如，CT數(shù)據(jù)組)的兩個(gè)視圖的示例實(shí)施例。用戶然后可以使用鼠標(biāo)或觸摸屏來(lái)調(diào)節(jié)該數(shù)據(jù)組之一或兩者，使得治療施源器的圖形表示被對(duì)準(zhǔn)。子系統(tǒng)19還可以呈現(xiàn)治療施源器的特征點(diǎn)，并提示用戶在第一組圖像數(shù)據(jù)和第二組圖像數(shù)據(jù)中對(duì)準(zhǔn)治療施源器的特征點(diǎn)。

最后，在步驟208，基于以上討論的治療施源器的配準(zhǔn)將第一組圖像數(shù)據(jù)與第二組圖像數(shù)據(jù)組合。子系統(tǒng)19可以通過(guò)將第一組圖像數(shù)據(jù)投射到第二組圖像數(shù)據(jù)來(lái)組合圖像數(shù)據(jù)組，或反之亦可?？商鎿Q地，子系統(tǒng)19可以通過(guò)僅將第一組圖像數(shù)據(jù)的一部分、比如以上基于第一組圖像數(shù)據(jù)識(shí)別的目標(biāo)組織的邊界投射到第二組圖像數(shù)據(jù)來(lái)組合圖像數(shù)據(jù)組。

仍可替換地，子系統(tǒng)19可定義包括與治療施源器相關(guān)聯(lián)的x、y和z軸的坐標(biāo)系統(tǒng)。子系統(tǒng)19然后可以計(jì)算第一組圖像數(shù)據(jù)中每個(gè)圖像元素(例如，每個(gè)像素或體素)相對(duì)于該治療施源器的坐標(biāo)。在治療施源器的圖像被對(duì)準(zhǔn)后，子系統(tǒng)19然后可以基于由配準(zhǔn)引起的治療施源器的圖形表示的旋轉(zhuǎn)和平移，重新計(jì)算第一組圖像數(shù)據(jù)中的圖像元素的坐標(biāo)。

圖12示出圖像數(shù)據(jù)組的組合的示例實(shí)施例。圖12示出該組合的兩個(gè)視圖，其中，基于第一組圖像數(shù)據(jù)確定的目標(biāo)組織的邊界被投射到第二組圖像數(shù)據(jù)上。如圖12中所示，由于差的軟組織對(duì)比度而難以在第二組圖像數(shù)據(jù)中可視化的目標(biāo)組織的邊界在第二組圖像數(shù)據(jù)中被勾畫(huà)出。因此，組合的圖像數(shù)據(jù)提供目標(biāo)組織與周?chē)慕M織和器官之間的空間關(guān)系的改進(jìn)的可視化。

在步驟210，可基于以上討論的第一組圖像數(shù)據(jù)與第二組圖像數(shù)據(jù)的組合來(lái)產(chǎn)生治療計(jì)劃信息。子系統(tǒng)19可以首先識(shí)別由于其接近于放置在目標(biāo)組織中的放射性源而在隨后的放射治療期間有潛在風(fēng)險(xiǎn)的、在目標(biāo)組織周?chē)钠鞴俳M。這些器官稱為有風(fēng)險(xiǎn)的器官。取決于哪個(gè)器官相對(duì)更容易識(shí)別，子系統(tǒng)19可以通過(guò)分析第一組圖像數(shù)據(jù)和/或第二組圖像數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別有風(fēng)險(xiǎn)的器官的邊界。子系統(tǒng)19還可以通過(guò)顯示裝置17向用戶呈現(xiàn)第一組圖像數(shù)據(jù)和第二組圖像數(shù)據(jù)，并提示用戶提供識(shí)別有風(fēng)險(xiǎn)的器官的邊界的輸入。

此外，子系統(tǒng)19可以將有風(fēng)險(xiǎn)的器官的邊界投射到圖像數(shù)據(jù)組的組合上。圖13示出各種有風(fēng)險(xiǎn)的器官的邊界被投射到其上的組合的圖像數(shù)據(jù)的示例實(shí)施例。圖13還示出了目標(biāo)組織的邊界和治療施源器的圖形表示，以提供關(guān)于目標(biāo)組織和有風(fēng)險(xiǎn)的器官之間的空間關(guān)系的可視信息。

另外，子系統(tǒng)19可以確定在計(jì)劃的放射治療期間在目標(biāo)組織周?chē)妮椛涞目臻g分布。子系統(tǒng)19然后將指示該空間的圖形模型投射到組合的圖像數(shù)據(jù)。圖14例示了示出具有圖形模型被投射到其上的組合的圖像數(shù)據(jù)的兩個(gè)視圖的示例實(shí)施例。該圖形模型可以包括同心曲線，其每個(gè)指示表示輻射源周?chē)妮椛涞牡葎┝烤€的輻射的空間分布。

根據(jù)可替換的實(shí)施例，子系統(tǒng)19可以在圖形模型、比如圖14中所示的曲線中使用顏色代碼，以示出對(duì)應(yīng)于等劑量線的不同的輻射暴露。例如，相對(duì)更遠(yuǎn)離放射性中心的等劑量線可以被分配指示相對(duì)低的輻射暴露的藍(lán)色，而相對(duì)靠近放射性中心的等劑量線可以被分配指示相對(duì)較高的輻射暴露的紅色。

因此，基于組合的圖像數(shù)據(jù)和由子系統(tǒng)19產(chǎn)生的治療計(jì)劃信息，治療計(jì)劃系統(tǒng)允許用戶在視覺(jué)上確定計(jì)劃的放射治療的有效性。治療計(jì)劃系統(tǒng)還可以允許用戶評(píng)估在放射性源放置在目標(biāo)組織中之后對(duì)周?chē)钠鞴俚臐撛诓焕绊?。治療?jì)劃系統(tǒng)可以提供允許用戶調(diào)節(jié)諸如將被放置在目標(biāo)組織中的放射性源的定位、方向或劑量的放射治療的參數(shù)的信息。

圖3和圖4示出了根據(jù)另外的實(shí)施例的用于使用超聲圖像數(shù)據(jù)的放射治療計(jì)劃的示例處理300和400的流程圖。處理300和400可以結(jié)合圖1的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)執(zhí)行。處理300和400可以單獨(dú)地執(zhí)行或作為處理300先于處理400的組合處理來(lái)執(zhí)行。

根據(jù)處理300，在步驟302，將超聲裝置插入到患者體內(nèi)。使用該超聲裝置進(jìn)行對(duì)患者的初始檢查。該初始檢查允許醫(yī)生確定患者體內(nèi)的解剖構(gòu)造、目標(biāo)區(qū)域和/或病理，并設(shè)計(jì)用于插入諸如近距離放射治療施源器、導(dǎo)管、針或其它植入裝置的治療施源器的合適的過(guò)程。

在步驟304，施源器可以被放置在患者的目標(biāo)區(qū)域中。例如，如圖5A中所示，在子宮頸癌的患者體內(nèi)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)近距離放射治療技術(shù)通過(guò)皮膚或通過(guò)陰道將近距離放射治療施源器插入患者體內(nèi)。該施源器可以是放置在患者的子宮頸腔10中的串聯(lián)卵形或串聯(lián)環(huán)形的施源器，并通過(guò)例如紗布填塞被穩(wěn)固(secure)到患者?？梢耘臄z諸如超聲圖像或X射線圖像的初始圖像502以監(jiān)視施源器的串聯(lián)的放置。

在步驟306，在治療施源器被恰當(dāng)?shù)胤胖迷诨颊叩哪繕?biāo)區(qū)域中后，如果在步驟302還未放置超聲裝置，則在患者體內(nèi)放置或在患者體外固定該超聲裝置。如圖5A所示，對(duì)于子宮頸癌的患者，可將超聲裝置插入患者的直腸5中。再次，可以獲取初始圖像502以確保超聲裝置恰當(dāng)?shù)胤胖迷诨颊唧w內(nèi)。

在步驟308，可以將超聲裝置固定和穩(wěn)固到基座3。超聲裝置可以通過(guò)諸如螺栓、螺釘、夾具或其它機(jī)構(gòu)的緊固件而固定，以將其穩(wěn)固到延伸臂4，如以上所討論的。在示出的實(shí)施例中，在步驟310，可以通過(guò)基座3或其他支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)于超聲裝置緊固治療施源器。然而，在其他實(shí)施例中，可以省略步驟310。

圖5B示出了在超聲裝置和施源器被固定和緊固到基座3之后的系統(tǒng)的示例實(shí)施例。固定超聲裝置和施源器的結(jié)構(gòu)不限于上述討論的那些。可以采用在超聲圖像的獲取期間可以保持超聲裝置和施源器的位置的任何支撐結(jié)構(gòu)。

在步驟312，通過(guò)旋轉(zhuǎn)超聲裝置獲取一組超聲圖像。此外，就在超聲圖像的獲取之前和/或在超聲圖像的獲取期間跟蹤施源器和超聲裝置的位置。如圖5C中所示，可以通過(guò)放置在延伸臂中的電機(jī)來(lái)旋轉(zhuǎn)超聲裝置。可以通過(guò)跟蹤與施源器和超聲裝置相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記器的跟蹤裝置來(lái)跟蹤施源器和超聲裝置。此外，可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)超聲裝置的電機(jī)的編碼器或通過(guò)放置在超聲裝置的外表面上的標(biāo)記器來(lái)跟蹤超聲裝置的旋轉(zhuǎn)角。圖5D示出了形成由超聲裝置產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)組的一組超聲圖像片(slide)和它們與施源器的空間關(guān)系。

在步驟314，在超聲圖像中識(shí)別目標(biāo)組織(也稱為目標(biāo)體積)的邊界?？梢詧?zhí)行類(lèi)似于圖9中示出的處理來(lái)識(shí)別包括目標(biāo)組織的感興趣的體積。該目標(biāo)體積也稱為高風(fēng)險(xiǎn)臨床腫瘤體積(HR-CTV)。此外，可以基于由跟蹤裝置提供的跟蹤信息來(lái)確定超聲圖像中施源器的定位。如圖8所示，施源器的圖形表示可以被投射到超聲數(shù)據(jù)上。

在步驟316，從患者移除超聲裝置。如圖5E中所示，從施源器拆下標(biāo)記器。然后將該超聲裝置與患者斷開(kāi)。此后，可以將該患者運(yùn)送并連接到第二成像設(shè)備，諸如CT裝置或X射線機(jī)，以使得執(zhí)行處理400。

根據(jù)處理400，在步驟402，從CT裝置獲取一組CT圖像。在步驟404，通過(guò)分析CT圖像識(shí)別諸如有風(fēng)險(xiǎn)的器官的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。在步驟406，通過(guò)分析CT圖像識(shí)別施源器或另一界標(biāo)(landmark)特征(例如，位于患者體內(nèi)的另一裝置)。在這里所包含的描述中，描述了其中使用施源器來(lái)配準(zhǔn)的實(shí)施例。然而，當(dāng)前構(gòu)思的實(shí)施例包括使用其他界標(biāo)特征用于圖像配準(zhǔn)，比如在給定的過(guò)程中使用的其他醫(yī)療裝置、在患者的解剖結(jié)構(gòu)(例如，患者的臀部)上或內(nèi)部的標(biāo)記器、手術(shù)室中的參考坐標(biāo)系統(tǒng)或圖像數(shù)據(jù)組中任何其他可識(shí)別的點(diǎn)。

可以將關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的圖形邊界和施源器的圖形表示投射到CT圖像上。步驟402、404和406可以作為圖2中的步驟206的部分執(zhí)行或作為分開(kāi)的步驟執(zhí)行。例如，可以在步驟206獲得第二組圖像數(shù)據(jù)后執(zhí)行步驟404和步驟406。步驟404和406可以在用于獲得第二圖像數(shù)據(jù)組的相同的成像系統(tǒng)或裝置上執(zhí)行，或在諸如圖1的子系統(tǒng)19的不同的治療計(jì)劃系統(tǒng)上執(zhí)行。

在步驟408，可以基于施源器配準(zhǔn)或另一界標(biāo)特征的配準(zhǔn)，將包括在超聲圖像中識(shí)別的目標(biāo)組織的感興趣的體積與CT圖像組合。施源器配準(zhǔn)可以通過(guò)子系統(tǒng)19自動(dòng)地執(zhí)行或基于對(duì)子系統(tǒng)19的用戶輸入而執(zhí)行。在超聲圖像數(shù)據(jù)中的施源器的圖形表示與CT圖像數(shù)據(jù)被對(duì)準(zhǔn)后，可以將超聲圖像數(shù)據(jù)中感興趣的體積投射到CT圖像數(shù)據(jù)上或CT圖像數(shù)據(jù)中。圖5F示出了將目標(biāo)組織的圖形邊界投射到包括關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的圖形邊界的CT圖像上的示例性處理。如圖5F中所示，得到的組合包括關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和目標(biāo)組織二者的圖形表示。

在步驟410，基于組合的圖像數(shù)據(jù)和對(duì)于各個(gè)器官的劑量限制來(lái)進(jìn)行治療計(jì)劃。可以基于組合的圖像數(shù)據(jù)和治療參數(shù)來(lái)產(chǎn)生類(lèi)似于圖14中所示的治療計(jì)劃信息。醫(yī)生然后可以基于該治療計(jì)劃信息確定治療過(guò)程和參數(shù)。在步驟412，然后基于該治療計(jì)劃信息實(shí)行治療。

根據(jù)可替換的實(shí)施例，處理400中的CT圖00像數(shù)據(jù)可以由X射線圖像數(shù)據(jù)代替。可以通過(guò)諸如C型臂機(jī)的常規(guī)X射線裝置獲取X射線圖像數(shù)據(jù)。X射線圖像數(shù)據(jù)可以包括多個(gè)以正交、半正交或可變角度拍攝的患者的目標(biāo)區(qū)域的X射線圖像。X射線圖像數(shù)據(jù)然后被子系統(tǒng)19處理，以識(shí)別施源器的圖形表示和具有相對(duì)高的對(duì)比度的其他解剖結(jié)構(gòu)。在X射線圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別的解剖結(jié)構(gòu)可以包括例如膀胱囊(bladder balloon)、陰道填塞、插入到器官中的標(biāo)記裝置、造影劑、施源器、骨骼結(jié)構(gòu)和其他有風(fēng)險(xiǎn)的器官。

然后可以將處理300中投射在超聲圖像數(shù)據(jù)中的施源器的圖形表示與在X射線圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別的施源器的圖形表示進(jìn)行配準(zhǔn)。一旦施源器的圖像被對(duì)準(zhǔn)，則可以使用以上討論的技術(shù)將處理300中產(chǎn)生的包括目標(biāo)組織的圖形邊界的超聲圖像數(shù)據(jù)投射到X射線圖像數(shù)據(jù)。因此，組合的圖像數(shù)據(jù)可以包括識(shí)別基于超聲圖像數(shù)據(jù)確定的目標(biāo)組織的圖形邊界、以及識(shí)別基于X射線圖像數(shù)據(jù)確定的周?chē)鞴俚膱D形邊界。然后，組合的圖像數(shù)據(jù)可以被用于使用上述公開(kāi)的類(lèi)似技術(shù)的放射療法治療計(jì)劃。

通過(guò)用X射線圖像數(shù)據(jù)替代CT圖像數(shù)據(jù)，此實(shí)施例可以進(jìn)一步減少用于進(jìn)行放射療法治療過(guò)程的系統(tǒng)的費(fèi)用。由于許多發(fā)展中國(guó)家或不發(fā)達(dá)地區(qū)只能使用常規(guī)的X射線機(jī)，因此可以在這些國(guó)家或地區(qū)廣泛地采用本實(shí)施例用于放射療法治療計(jì)劃。

此外，盡管本文中已描述了說(shuō)明性實(shí)施例，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本公開(kāi)將理解的，其范圍包括具有等效的要素、修改、省略、組合(例如，跨各個(gè)實(shí)施例的方面的組合)、改編和/或變更的任何和所有的實(shí)施例。例如，可以修改示例系統(tǒng)中所示的組件的數(shù)量和方向。此外，對(duì)于在附圖中示出的示例的方法，可以修改步驟的順序和序列，并且可以添加或刪除步驟。例如，在步驟314中在超聲圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別感興趣的體積可以不以圖3中所示的順序執(zhí)行，并可在步驟408中基于施源器配準(zhǔn)來(lái)組合圖像之前的任意點(diǎn)執(zhí)行。

權(quán)利要求將基于在權(quán)利要求書(shū)中使用的語(yǔ)言而寬泛地解釋，并且不限于本說(shuō)明書(shū)中描述的示例，這些示例應(yīng)被理解為非排他的。此外，所公開(kāi)的方法的步驟可以以任何方式修改，包括通過(guò)對(duì)步驟重新排序和/或插入或刪除步驟。

因此，意圖說(shuō)明書(shū)和示例僅被視為是示例性的。另外的實(shí)施例在本公開(kāi)的范圍之內(nèi)。