用于對(duì)要使用Mrgrt處置的損傷進(jìn)行準(zhǔn)確的平面內(nèi)跟蹤的3D成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)具體應(yīng)用于磁共振圖像引導(dǎo)輻射治療(MRgRT)系統(tǒng)。然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，所描述的技術(shù)也可以應(yīng)用于其他多模態(tài)成像治療處置系統(tǒng)、其他醫(yī)學(xué)場(chǎng)合或其他臨床技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]線性加速器(LINAC)通常被使用在輻射治療中以處置良性腫瘤和惡性腫瘤。LINAC通過(guò)使用調(diào)諧腔波導(dǎo)來(lái)加速電子來(lái)操作，以使用射頻(RF)功率來(lái)創(chuàng)建駐波。波導(dǎo)可以被安裝在輻射束方向上或在到輻射束方向的角度處，在這種情況下，采用偏轉(zhuǎn)磁體以將束偏轉(zhuǎn)向目標(biāo)物體或患者。常規(guī)醫(yī)用級(jí)LINAC使用在4MeV與25MeV之間的電子束來(lái)提供具有多個(gè)電子能量級(jí)的X射線輸出，多個(gè)電子能量級(jí)包括當(dāng)電子被指向高密度目標(biāo)(例如，鎢)處時(shí)出現(xiàn)的電子能量級(jí)。
[0003]當(dāng)將輻射束瞄準(zhǔn)移動(dòng)的器官上時(shí)，同時(shí)對(duì)處置體積進(jìn)行并發(fā)實(shí)時(shí)MR成像，不期望常規(guī)磁共振MR成像對(duì)主場(chǎng)不均勻性敏感。實(shí)時(shí)高分辨率成像是慢的并且患者磁化性引發(fā)的失真出現(xiàn)在讀出方向上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)涉及新的且改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，所述新的且改進(jìn)的系統(tǒng)和方法方便在組合的MR-LINAC系統(tǒng)中改進(jìn)MR成像的效率，所述新的且改進(jìn)的系統(tǒng)和方法克服了以上提到的冋題和其他冋題。
[0005]根據(jù)一個(gè)方面，一種方便監(jiān)測(cè)正在被輻照的目標(biāo)體積的位置的系統(tǒng)，包括磁共振(MR)掃描器、(線性加速器)LINAC設(shè)備和處理器，所述處理器被配置為執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令包括識(shí)別圍繞目標(biāo)體積的線性加速器(LINAC)輻射束源的位置，并且識(shí)別由垂直于由所述LINAC源發(fā)射的輻射束的平面在一個(gè)面處定義的感興趣的成像體積，所述感興趣的體積包括所述目標(biāo)體積和任何(一個(gè)或多個(gè))風(fēng)險(xiǎn)器官(OAR)。所述指令還包括指定第一相位編碼方向平行于所述平面，指定第二相位相位編碼方向平行于所述平面，所述第二相位相位編碼方向垂直于所述第一相位相位編碼方向，并且指定讀出方向，所述讀出方向平行于所述輻射束。額外地，所述指令包括對(duì)所述感興趣的體積進(jìn)行成像，確定所述目標(biāo)體積相對(duì)于所述輻射束的位置，并且基于所確定的所述目標(biāo)體積的位置來(lái)控制所述LINAC源與所述感興趣的體積之間的準(zhǔn)直器，以將所述輻射束維持在所述目標(biāo)體積上并遠(yuǎn)離任何(一個(gè)或多個(gè))OAR。
[0006]根據(jù)另一方面，一種工作站包括處理器，所述處理器被配置為識(shí)別圍繞目標(biāo)體積的線性加速器(LINAC)輻射束源的位置，并且識(shí)別垂直于由所述LINAC源發(fā)射的輻射束的成像平面。所述處理器還被配置為指定第一相位編碼方向平行于所述成像平面，指定第二相位編碼方向不同于所述第一相位編碼方向并且平行于所述成像平面，指定讀出方向，所述讀出方向平行于輻射束，并且呈現(xiàn)包括所述目標(biāo)體積的感興趣的體積的圖像，包括在第一方向和第二方向上進(jìn)行相位編碼并且在所述讀出方向上進(jìn)行讀出。額外地，所述處理器被配置為確定所述目標(biāo)體積相對(duì)于所述輻射束的位置，并且基于所確定的所述感興趣的體積的位置來(lái)控制所述LINAC源，以將所述輻射束維持在所述目標(biāo)體積并遠(yuǎn)離任何(一個(gè)或多個(gè))OAR。
[0007]根據(jù)另一方面，一種監(jiān)測(cè)正在被輻照的目標(biāo)體積的位置的方法包括:識(shí)別圍繞目標(biāo)體積的線性加速器(LINAC)輻射束源的位置，識(shí)別由垂直于由所述LINAC源發(fā)射的輻射束的平面在一個(gè)面處定義的感興趣的成像體積，所述感興趣的體積包括所述目標(biāo)體積和任何(一個(gè)或多個(gè))風(fēng)險(xiǎn)器官(OAR)，指定第一相位編碼方向平行于成像平面，并且指定第二相位編碼方向平行于成像平面，所述第二相位編碼方向垂直于所述第一相位編碼方向。所述方法還包括指定讀出方向，所述讀出方向平行于所述福射束，對(duì)所述感興趣的體積進(jìn)行成像，確定所述目標(biāo)體積相對(duì)于所述輻射束的位置，并且基于所確定的所述感興趣的體積的位置來(lái)控制所述LINAC源與所述感興趣的體積之間的準(zhǔn)直器，以將所述輻射束維持在所述目標(biāo)體積上并遠(yuǎn)離任何(一個(gè)或多個(gè))OAR0
[0008]在閱讀并理解下文詳細(xì)描述后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本主題創(chuàng)新的更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]本創(chuàng)新可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示各個(gè)方面的目的，并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0010]圖1圖示了方便在被鏈接到LINAC位置傳感器的輸出的方向上進(jìn)行相位編碼的系統(tǒng)，使得在垂直于束方向的平面中執(zhí)行相位編碼。
[0011]圖2圖示了跟蹤風(fēng)險(xiǎn)器官(OAR)和/或感興趣的體積的運(yùn)動(dòng)以便在保持將束聚焦在目標(biāo)上的同時(shí)保護(hù)OAR的方法，所述感興趣的體積例如利用諸如LINAC束等的輻射束瞄準(zhǔn)的損傷或腫瘤。
[0012]圖3圖示了垂直于LINAC輻射束的成像平面。
[0013]圖4是組合的MR-LINAC成像和治療設(shè)備的圖示，所述組合的MR-LINAC成像和治療設(shè)備例如可以連同本文描述的系統(tǒng)和方法被采用。
[0014]圖5A和5B各自圖示了使用k空間數(shù)據(jù)的全集生成的MR圖像，和使用k空間數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)集生成的精簡(jiǎn)MR圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本主題創(chuàng)新通過(guò)解決用于改進(jìn)在輻射治療期間使用磁共振成像的患者運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的臨床需要來(lái)克服前面提到的問(wèn)題。監(jiān)測(cè)橫向于線性加速器(LINAC)束的平面中的運(yùn)動(dòng)以識(shí)別目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。為了最小化橫向平面中的失真，在平面內(nèi)的兩個(gè)正交方向上執(zhí)行相位編碼，并且在讀出方向(例如，LINAC束的方向)上執(zhí)行頻率編碼。根據(jù)期望的監(jiān)測(cè)方向能夠選擇兩個(gè)相位編碼方向的相對(duì)取向。
[0016]圖1圖示了一種方便在被鏈接到LINAC位置傳感器12的輸出的方向上進(jìn)行相位編碼的系統(tǒng)10，使得在垂直于束方向的平面中執(zhí)行相位編碼。為了這個(gè)目的，所述系統(tǒng)包括LINAC位置傳感器12，LINAC位置傳感器12監(jiān)測(cè)和/或感測(cè)在輻射處置過(guò)程期間由LINAC設(shè)備14發(fā)射的LINAC輻射束的位置。LINAC設(shè)備被耦合到磁共振(MR)掃描器16和/或與磁共振(MR)掃描器16集成，磁共振(MR)掃描器16采集由原始數(shù)據(jù)18，原始數(shù)據(jù)18通過(guò)重建處理器20被重建成圖像數(shù)據(jù)24 (例如，患者圖像)，重建處理器20可以被集成到MR掃描器的工作站22或可以與MR掃描器的工作站22分開(kāi)。例如，MR掃描器將原始MR數(shù)據(jù)發(fā)送到重建處理器，所述重建處理器將原始數(shù)據(jù)重建成MR圖像，所述MR圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。分割模塊25自動(dòng)地分割MR圖像以提供用于將輻射束保持在目標(biāo)體積上并遠(yuǎn)離風(fēng)險(xiǎn)器官或其他感興趣的體積的信息。
[0017]所述工作站包括處理器26和存儲(chǔ)器28，其中，處理器26執(zhí)行用于執(zhí)行本文描述的方法、技術(shù)、協(xié)議等的各種功能、模塊、指令、例程等，存儲(chǔ)器28存儲(chǔ)用于執(zhí)行本文描述的方法、技術(shù)、協(xié)議等的各種功能、模塊、指令、例程等。例如，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所采集的MR數(shù)據(jù)和所重建的MR圖像數(shù)據(jù)。額外地，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)控制模塊30，控制模塊30控制LINAC束的位置和旋轉(zhuǎn)以及MR設(shè)備。MRA方向確定模塊32接收來(lái)自LINAC位置傳感器12的LINAC束位置信息并識(shí)別或指定兩個(gè)相位編碼方向，所述兩個(gè)相位編碼方向位于垂直于LINAC束的平面內(nèi)。所述方向確定模塊還識(shí)別或指定讀出方向，所述讀出方向平行于LINAC束方向。相位編碼模塊34對(duì)成像平面(S卩，所識(shí)別的平面，其垂直于LINAC束)中的相位編碼方向進(jìn)行編碼，并且頻率編碼模塊36對(duì)讀出方向進(jìn)行頻率編碼。備選地，通過(guò)獨(dú)立于MR系統(tǒng)的控制器能夠設(shè)置和/或檢測(cè)LINAC位置，該LINAC控制器借助于數(shù)字接口與MR系統(tǒng)進(jìn)行通信，以使LINAC位置可用于設(shè)置MR切片取向和編碼方向。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，通過(guò)LINAC控制器、MR控制器、控制LINAC和MR掃描器兩者的主控制器、前述的組合或用于執(zhí)行本文描述的各種方法、功能、協(xié)議等的任何其他適當(dāng)?shù)目刂破髂軌驁?zhí)行LINAC位置控制、檢測(cè)等。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所描述的系統(tǒng)的控制跨在LINAC控制器、MR控制器、主控制器等中的一個(gè)或多個(gè)而分布。
[0018]當(dāng)在平面中的