Настоящее изобретение относится к способу и системе для усовершенствованного планирования и доставки лучевой терапии. В частности, изобретение находит применение в комбинированных системах магнитно-резонансной томографии (МРТ) и лучевой терапии, способных к одновременной МР (магнитно-резонансной) томографии и облучению, но может также находить применение в других способах визуализации или спектроскопии или при лечении других типов.
Лучевая терапия является распространенным терапевтическим методом в онкологии, при котором дозу высокоэнергетического гамма-излучения, пучка частиц или другого излучения доставляют в тело пациента для обеспечения терапевтического эффекта, т.е. уничтожения злокачественной ткани. По ряду причин дозу фракционируют или распределяют на протяжении периода нескольких недель. Поскольку пучок излучения проходит сквозь здоровую ткань на своем пути к цели, фракционирование позволяет здоровой ткани, пораженной во время сеансов лечения, восстановиться, не допуская восстановления менее продуктивной злокачественной ткани между фракционированными дозами.
Для минимизации нежелательного поражения с сохранением при этом терапевтического эффекта перед лечением создают план лечения, который уточняет график фракционирования, вместе с оптимизацией формы и направления пучка. Обычно получают статическое объемное изображение, например компьютерное томографическое (КТ) изображение, опухоли и окружающей ткани. Компьютерная система планирования автоматически или полуавтоматически устанавливает очертания контуров целевого объема, здоровой окружающей ткани и чувствительных зон с повышенным риском поражения, например, спинного мозга, желез и т.п., ткани, непроницаемой для излучения или ослабляющей излучение, например кости, и т.п. Затем с использованием данных контура система планирования определяет оптимальный план лечения, который уточняет распределение дозы облучения и график фракционирования, вместе с направлением и формой пучка излучения.
Перед лучевой терапией получают изображение, например флюороскопическое, рентгеновское или подобное изображение, целевого объема, для совмещения положения целевых объемов с системой координат лучевой терапии и проверки точности текущего плана лечения. План лечения может терять точность в процессе лечения из-за точности позиционирования, повседневных изменений положения органа, дыхания, сердцебиения, повышения/снижения размера опухоли и других физиологических процессов, например наполнения мочевого пузыря и т.п. Для учета упомянутых неопределенностей и обеспечения намеченного терапевтического эффекта современные способы включают в себя облучение объема, немного большего, чем целевой объем, определенный по статическому объемному изображению. Данный подход ведет к увеличению поражения здоровой ткани и может приводить к внешним побочным эффектам. Если текущий план лечения существенно изменяется, например, если размер целевого объема уменьшился вследствие лечения, то данный план можно отменить, и создается новый план лечения, что может занимать много времени.
Настоящая заявка предлагает новое и усовершенствованное планирование дозы лучевой терапии с управлением по изображениям на основе МРТ, с решением при этом вышеупомянутых и других проблем.
В соответствии с одним аспектом способ доставки дозы облучения содержит этапы, на которых создают план лучевой терапии, при этом план лучевой терапии включает в себя множество доз облучения. Получают представление изображения целевого объема и нецелевых объемов перед лечением и определяют контур и положение целевого объема и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе представления изображения перед лечением. Подают дозу облучения, включающую в себя множество траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одну геометрию пучка излучения. Фактическую дозу облучения, доставленную в каждую область целевого объема и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, определяют на основе их определенных контуров и положений, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения.
В соответствии с другим аспектом устройство лучевой терапии с магнитно-резонансным управлением содержит тоннельный магнит, который формирует статическое магнитное поле в области исследования, при этом магнит сконфигурирован с пропускающей излучение областью магнита, которая позволяет пучкам излучения проходить радиально через тоннельный магнит в субъект, расположенный внутри магнита, разъемную градиентную катушку, которая образует зазор, содержащий пропускающую излучение область градиентной катушки, совмещенную с пропускающей излучение областью магнита, при этом разъемная катушка выполнена с возможностью подачи выбранных градиентных импульсов магнитного поля через область визуализации. Радиочастотная (РЧ) катушка выполнена с возможностью возбуждения и управления магнитным резонансом в субъекте в области исследования и/или получения данных магнитного резонанса из области исследования. Источник излучения, расположенный латерально к тоннельному магниту, установлен с возможностью подачи пучков излучения сквозь пропускающие излучение области магнита и градиентной катушки в изоцентр тоннельного магнита, и контроллер сканера выполнен с возможностью управления градиентной катушкой и РЧ катушкой для формирования представления изображения.
Одно из преимуществ состоит в уменьшении воздействия излучения на здоровую ткань.
Другие дополнительные преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники по прочтению и изучению нижеследующего подробного описания.
Изобретение может принимать форму различных компонентов и схем расположения компонентов и различных этапов и схем расположения этапов. Чертежи предназначены только для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не подлежат истолкованию в смысле ограничения изобретения.
Фиг.1 - схематическое изображение комбинированной системы магнитно-резонансной (МР) томографии и лучевой терапии;
фиг.2 - блок-схема последовательности операций способа лучевой терапии;
фиг.3 - блок-схема последовательности операций другого способа доставки дозы облучения;
фиг.4 - блок-схема последовательности операций другого способа доставки дозы облучения;
фиг.5 - блок-схема последовательности операций другого способа доставки дозы облучения; и
фиг.6 - блок-схема последовательности операций другого способа доставки дозы облучения.
Как показано на фиг.1, комбинированная система 10 магнитно-резонансной (МР) томографии и лучевой терапии содержит основной магнит 12, который формирует постоянное по времени поле B0 через область 14 исследования. Основной магнит может быть кольцевым или тоннельным магнитом, C-образным магнитом открытого типа, магнитом открытого типа других конструкций и т.п. Магнит содержит пропускающую излучение область 16 магнита, которая позволяет пучку излучения, например гамма-излучения, рентгеновского излучения, пучкам частиц или подобного излучения, проходить через магнит. В одном варианте осуществления основной магнит 12 является тоннельным магнитом. Пропускающая излучение область 16 магнита расположена по окружности, чтобы позволять пучку излучения проходить радиально через изоцентр тоннеля. Градиентные магнитные катушки 18, расположенные вблизи основного магнита, предназначены, чтобы формировать градиенты магнитного поля вдоль выбранных осей относительно магнитного поля B0 для пространственного кодирования магнитно-резонансных сигналов, для создания градиентов поля разрушения намагниченности и т.п. Градиентная магнитная катушка 18 содержит пропускающую излучение область 20 градиентной катушки, совмещенную с пропускающей излучение областью 16 магнита, чтобы допускать прохождение пучка излучения через основной магнит 12 и катушки 18 возбуждения градиентного магнитного поля прогнозируемым образом в субъект 22 в области 14 исследования, т.е. поглощение по всем пропускающим излучение областям 16, 20 является постоянным. Градиентная магнитная катушка 18 может содержать части катушки, сконфигурированные с возможностью формирования градиентов магнитного поля в трех ортогональных направлениях, обычно в продольном или z-, поперечном или x- и вертикальном или y-направлениях.
Пучок излучения исходит из источника 24 излучения, например линейного ускорителя или подобного источника, расположенного латерально к основному магниту 12 и около пропускающих излучение областей 16, 20. Поглотитель 26 поглощает любое излучение от источника 24 излучения, проходящее в нежелательном направлении. Коллиматор 28 помогает формировать пучок излучения для локализации лечения в целевом объеме 30. В одном варианте осуществления коллиматор является регулируемым коллиматором, например многостворчатым коллиматором (MLC) или подобным коллиматором, который модулирует геометрию пучка излучения. Створки многостворчатого коллиматора (MLC) допускают конформное формирование пучка излучения для согласования с формой целевого объема 30 из каждого углового положения источника излучения вокруг субъекта.
Узел 32 источника излучения, состоящий из источника 24 излучения, поглотителя 26 и коллиматора 28, установлен на системе 34 направляющих, которая позволяет узлу источника излучения поворачиваться по окружности вокруг пропускающих излучение областей 16, 20, во множество положений, допускающих соответствующее число траекторий пучков излучения. В альтернативном варианте узел источника излучения может непрерывно перемещаться с также непрерывной модуляцией его поперечного сечения и интенсивности. Следует понимать, что предусмотрена также возможность применения других систем или способов позиционирования, например системы фиксированных направляющих, системы нефиксированных направляющих, системы с одной направляющей, системы из нескольких направляющих, C-образной консоли и т.п. В одном варианте осуществления узел источника излучения может поворачиваться на 360° вокруг тоннельного магнита 12; однако в клинической практике необходимость данного широкого диапазона отсутствует. В другом варианте осуществления множество узлов источников излучения расположено по окружности вокруг пропускающих излучение областей 16, 20, при этом каждый узел источника излучения характеризуется, по существу, фиксированной траекторией. Данная схема расположения допускает сокращение продолжительности сеанса лучевой терапии, что может быть полезно для более крупных или беспокойных субъектов. Следует отметить, что узел источника излучения и система направляющих могут быть выполнены из неферромагнитных материалов, чтобы не создавать помех основному магниту или катушкам возбуждения градиентного магнитного поля или не испытывать помех с их стороны.
Узел 40 радиочастотных (РЧ) катушек, например радиочастотная катушка для всего тела, расположен около области исследования. Узел РЧ катушек формирует радиочастотные импульсы для возбуждения магнитного резонанса в совмещенных диполях субъекта. Узел 40 радиочастотных катушек выполняет также функцию обнаружения магнитно-резонансных сигналов, исходящих из области визуализации. Катушка для всего тела может быть одиночной катушкой или множеством катушечных элементов в виде части группы. Узел РЧ катушек сконфигурирован так, что не загораживает излучение или пропускает излучение вблизи пропускающих излучение областей 16, 20.
Для сбора магнитно-резонансных данных субъекта субъект помещают внутри области 14 исследования, предпочтительно в изоцентре или вблизи изоцентра основного магнитного поля. Контроллер 42 сканирования управляет контроллером 44 градиентов, который обеспечивает посредством градиентных катушек передачу выбранных градиентных импульсов магнитного поля через область визуализации, в соответствии с выбранной последовательностью магнитно-резонансной визуализации или спектроскопии. Контроллер 42 сканирования управляет также, по меньшей мере, одним РЧ передатчиком 46, который возбуждает узел РЧ катушек для формирования магнитно-резонансного возбуждения и управления импульсами Β1. Контроллер сканирования управляет также РЧ приемником 48, который соединен с РЧ катушками для всего тела или локального типа, для получения магнитно-резонансных сигналов из этих катушек.
Данные, получаемые из приемника 48, временно сохраняются в буфере 50 данных и обрабатываются процессором 52 магнитно-резонансных данных. Процессор магнитно-резонансных данных может выполнять различные функции, которые известны в данной области техники, включая реконструкцию изображений, магнитно-резонансную спектроскопию и т.п. Реконструированные магнитно-резонансные изображения, спектроскопические данные и другие обработанные МР данные сохраняются в памяти 56 изображений и отображаются на графическом пользовательском интерфейсе 58. Графический пользовательский интерфейс 58 содержит также устройство пользовательского ввода, которым врач может воспользоваться для управления контроллером 42 сканирования, чтобы выбирать последовательности и протоколы сканирования и т.п.
Перед лучевой терапией планирующий процессор 60, автоматически или под управлением пользователя, создает план фракционированной лучевой терапии; при этом каждый план лечения содержит множество фракций или доз облучения. Каждая доза облучения содержит предписанные дозы облучения, множество траекторий пучков излучений и, по меньшей мере, одну геометрию (поперечное сечение) пучка излучения. Количество излучения, используемое при лучевой терапии, измеряется в греях (Гр) и изменяется в зависимости от типа, размера и стадии облучаемой опухоли. Например, план лучевой терапии, который предписывает дозу облучения 60 Гр, можно фракционировать на 30 планов дозирования облучения по 2 Гр, при этом каждый план дозирования облучения выполняется пять дней в неделю в течение всего шести недель. В течение каждого сеанса облучение распределяется по множеству траекторий, например 20, по которым доставляются одинаковые или изменяющиеся порции дозы сеанса. Обычно план дозирования облучения для взрослого составляет 1,8-2,0 Гр и 1,5-1,8 Гр для ребенка.
Для определения траекторий и геометрии пучков излучения блок 62 обнаружения распознает целевой объем 30 и нецелевые объемы, что подробно поясняется в дальнейшем, посредством определения их контуров по 3-мерным изображениям с высоким разрешением, с использованием методов обработки изображений и/или моделей, которые описывают объемы. Методы обработки изображений могут включать в себя любое сочетание автоматической или полуавтоматической сегментации, выделения краев, анализа главных компонент или подобных методов и могут объединяться с моделью, которая описывает форму, текстуру, движение и т.п. объемов, чтобы дополнительно улучшить определения. Полученные контуры сохраняются в памяти внутри самого блока 62 обнаружения для последующего использования. В одном варианте осуществления представление 3-мерного изображения с высоким разрешением является представлением МР изображения, полученным из комбинированной системы 10 МР и лучевой терапии, и извлекается из памяти 56 изображений для установления очертаний контуров. В альтернативном варианте представление 3-мерного изображения с высоким разрешением может быть получено с использованием других способов визуализации, например компьютерной томографии (КТ), рентгенографии, рентгенофлюорографии, ультразвуковой визуализации и т.п.
Планирующий процессор 60 использует определенные контуры для формирования отдельных доз облучения и сохраняет их в памяти в самом процессоре. Некоторые нецелевые объемы, например ткань, непроницаемая для излучения или ослабляющая излучение, и чувствительная ткань, такая как ткань, органы, железы и т.п., не должны получить облучения. Планирующий процессор определяет траектории пучков, которые максимально увеличивают воздействие облучения на целевой объем при избавлении нецелевых объемов от нежелательного поражения. К сожалению, положение и форма упомянутых объемов может флуктуировать в течение суток вследствие ряда физиологических изменений, например дыхания, объема мочевого пузыря, наполнения/спадания легких, набора/потери веса, размера опухоли, суточных изменений положения органа и т.п. Вместо избыточной компенсации посредством облучения немного большей зоны или создания, в целом, нового плана лучевой терапии текущий план лучевой терапии можно корректировать путем определения дозы, доставляемой в каждую часть целевого объема и нецелевых объемов, после каждого сеанса лечения. Последующую дозу облучения или все последующие дозы можно изменять на основании доставленной дозы облучения.
Как показано на фиг.2, в соответствии с одним аспектом после того, как доза облучения доставлена, определяют фактическую дозу, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе изображения перед лечением. Перед подачей дозы облучения контроллер 42 сканера управляет МР системой, чтобы получить представление 3-мерного изображения целевого объема 30 и нецелевых объемов перед лечением. Изображение перед лечением может быть представлением 3-мерного изображения с низким разрешением, по которому блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов. Планирующий процессор 60 совмещает текущее положение целевого объема 30 с системой координат узла 32 источника излучения. По желанию для облегчения совмещения можно применить хирургически имплантированные маркеры и/или ориентиры. Контроллер 64 облучения управляет узлом 32 источника излучения, т.е. его угловым положением, створками многостворчатого коллиматора (MLC) 28 и источником 24 излучения, для проведения сеанса лечения, с траекториями и геометрией пучков в соответствии с текущей дозой облучения. После лечения блок 66 дозирования использует текущие траектории пучков, текущую геометрию пучка и контуры и/или положения, определенные по представлению изображения перед лечением, чтобы определить фактическую дозу облучения, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов. Планирующий процессор 60 корректирует остающийся план лучевой терапии, т.е., по меньшей мере, одну или все последующие дозы облучения, в соответствии с фактическим излучением, доставленным в целевой объем 30 и нецелевые объемы.
Как показано на фиг.3, в соответствии со вторым аспектом после того, как доза облучения доставлена, определяют фактическую дозу, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе изображения перед лечением и изображения после лечения. После подачи дозы облучения, контроллер 42 сканера управляет МР системой для получения представления изображения целевого объема 30 и нецелевых объемов после лечения. Блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов. Блок 66 дозирования определяет фактическую дозу облучения, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе текущих траекторий пучков, текущей геометрии пучка и изменений определенных контуров и/или положений между представлениями изображений перед лечением и после лечения. Посредством сравнения положения целевого объема 30 и нецелевых объемов в представлениях изображений перед лечением и после лечения точность определения фактической дозы можно повысить. Планирующий процессор 60 корректирует остающийся план лучевой терапии, т.е., по меньшей мере, одну или все последующие дозы облучения, в соответствии с фактическим излучением, доставленным в целевой объем 30 и нецелевые объемы.
Как показано на фиг.4, в соответствии с третьим аспектом после того, как доза облучения доставлена, определяют фактическую дозу, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе изображения перед лечением и модели движения. Перед подачей дозы облучения контроллер 42 сканирования управляет МР системой для получения представления 3-мерного изображения целевого объема 30 и нецелевых объемов перед лечением и для получения сигнала движения из внешнего датчика 68, например датчика дыхания, датчика ЭКГ и т.п. Блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов и определяет параметры модели движения на основе сигнала из внешнего датчика. Модель движения прогнозирует положения целевого объема 30 и нецелевых объемов во время сеанса лечения. Планирующий процессор 60 совмещает текущее положение целевого объема 30 с системой координат узла 32 источника излучения. По желанию для упрощения совмещения можно применить хирургически имплантированные маркеры и/или ориентиры. Контроллер 64 облучения управляет узлом 32 источника излучения, т.е. его угловым положением, створками многостворчатого коллиматора (MLC) 28 и источником 24 излучения, для проведения сеанса лечения, с траекториями и геометрией пучков в соответствии с текущей дозой облучения. После лечения блок 66 дозирования использует текущие траектории пучков, текущую геометрию пучка и контуры и/или положения, определенные по представлению изображения перед лечением, и полученную модель движения, чтобы определить фактическую дозу облучения, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов. Посредством прогнозирования положений целевого объема 30 и нецелевых объемов во время лечения точность определения фактической дозы можно повысить. Планирующий процессор 60 корректирует остающийся план лучевой терапии, т.е., по меньшей мере, одну или все последующие дозы облучения, в соответствии с фактическим излучением, доставленным в целевой объем 30 и нецелевые объемы.
Как показано на фиг.5, в соответствии с четвертым аспектом после того, как доза облучения доставлена, определяют фактическую дозу, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе изображения перед лечением и множества 3-мерных изображений во время лечения. Перед подачей дозы облучения, контроллер 42 сканирования управляет комбинированной системой 10 МР и лучевой терапии для получения представления 3-мерного изображения целевого объема 30 и нецелевых объемов перед лечением. Блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе которых планирующий процессор 60 совмещает текущее положение целевого объема 30 с системой координат узла 32 источника излучения. По желанию для упрощения совмещения можно применить хирургически имплантированные маркеры и/или ориентиры. Контроллер 64 облучения управляет узлом 32 источника излучения, т.е. его угловым положением, створками многостворчатого коллиматора (MLC) 28 и источником 24 излучения, для проведения сеанса лечения, с траекториями и геометрией пучков в соответствии с текущей дозой облучения. Во время лечения контроллер 42 сканера управляет комбинированной системой 10 МР и лучевой терапии, чтобы получить множество представлений 3-мерных изображений целевого объема 30 и нецелевых объемов во время лечения. После лечения блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов по представлениям изображений во время лечения. Блок 66 дозирования использует текущие траектории пучков, текущую геометрию пучка и контуры и/или положения, определенные по представлениям изображений перед лечением и во время лечения, чтобы определить фактическую дозу облучения, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов. Посредством периодического контроля фактического положения целевого объема 30 и нецелевых объемов во время лечения точность определения фактической дозы можно повысить. Более растянутая временная шкала представления 3-мерного изображения во время лечения может учесть дыхательное движение. Планирующий процессор 60 корректирует остающийся план лучевой терапии, т.е., по меньшей мере, одну или все последующие дозы облучения, в соответствии с фактическим излучением, доставленным в целевой объем 30 и нецелевые объемы.
Как показано на фиг.6, в соответствии с пятым аспектом после того, как доза облучения доставлена, определяют фактическую дозу, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе изображения перед лечением и множества 2-мерных/1-мерных изображений во время лечения. Более короткий временной интервал между 2-мерными изображениями во время лечения и еще более короткий временной интервал между 1-мерными, так называемыми, навигационными импульсами может учитывать более быстрое пульсирующее движение объемов. Перед подачей дозы облучения, контроллер 42 сканирования управляет комбинированной системой 10 МР и лучевой терапии для получения представления 3-мерного изображения целевого объема 30 и нецелевых объемов перед лечением. Блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов, на основе которых планирующий процессор 60 совмещает текущее положение целевого объема 30 с системой координат узла 32 источника излучения. По желанию для упрощения совмещения можно применить хирургически имплантированные маркеры и/или ориентиры. Контроллер 64 облучения управляет узлом 32 источника излучения, т.е. его угловым положением, створками многостворчатого коллиматора (MLC) 28 и источником 24 излучения, для проведения сеанса лечения, с траекториями и геометрией пучков в соответствии с текущей дозой облучения. Во время лечения контроллер 42 сканера управляет комбинированной системой 10 МР и лучевой терапии, чтобы получить множество представлений 2-мерных/1-мерных изображений целевого объема 30 и нецелевых объемов во время лечения. После лечения блок 62 обнаружения определяет контуры и положения целевого объема 30 и нецелевых объемов по представлениям 2-мерных/1-мерных изображений во время лечения. Блок 66 дозирования использует текущие траектории пучков, текущую геометрию пучка и контуры и/или положения, определенные по представлениям изображений перед лечением и во время лечения, чтобы определить фактическую дозу облучения, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов. Посредством контроля фактического положения целевого объема 30 и нецелевых объемов во время лечения с более высоким временным разрешением точность определения фактической дозы можно повысить. Планирующий процессор 60 корректирует остающийся план лучевой терапии, т.е., по меньшей мере, одну или все последующие дозы облучения, в соответствии с фактическим излучением, доставленным в целевой объем 30 и нецелевые объемы. В альтернативном варианте блок 62 обнаружения определяет модель движения по представлениям 2-мерных/1-мерных изображений во время лечения, и модель движения применяется для определения фактической дозы облучения.
В одном варианте осуществления планирующий процессор 60 корректирует остающийся план лучевой терапии, т.е., по меньшей мере, одну или все последующие дозы облучения, автоматически. В другом варианте осуществления план облучения корректируется под руководством пользователя, например, врача или клинициста. Врач проверяет обнаружение контуров и положений целевого объема 30 и нецелевых объемов на графическом пользовательском интерфейсе 58. Представление изображения с высоким разрешением, использованное при определении плана лечения, представления изображений перед лечением, представления изображений во время лечения и представления изображений после лечения отображаются на графическом пользовательском интерфейсе 58 вместе с полученными контурами и положениями объемов. Врач с помощью устройства ввода может идентифицировать целевой объем 30 и нецелевые объемы, т.е. чувствительные ткани, органы и т.п.
В другом варианте осуществления планирующий процессор 60 совмещает все представления изображений целевого объема 30 и нецелевых объемов и отображает совмещенные представления изображений на графическом пользовательском интерфейсе 58 для оценки врачом. Тогда по изменениям объемов по всем моментам времени в течение плана лечения врач может выбрать, продолжать ли выполнение текущего плана лечения, корректировать ли остающиеся дозы облучения плана лечения или отменить план лечения. В альтернативном варианте, планирующий процессор 60 отображает фактическую дозу облучения, доставленную в каждый воксель целевого объема 30 и нецелевых объемов, в виде интенсивности цветной карты, совмещенной с одним из представления изображения с высоким разрешением, использованного при определении плана лечения, представлений изображений перед лечением, представлений изображений во время лечения или представлений изображений после лечения для оценки врачом.
В другом варианте осуществления в субъект 22 вводят вещество для повышения контраста, например вещество на основе гадолиния (Gd), на основе суперпарамагнитного оксида железа (SPIO) и сверхмалых частиц SPIO (USPIO), марганца (Mn) или подобного материала, чтобы повысить контраст представлений MR изображений. Вещество для повышения контраста может повышать точность обнаружения контуров и параметра модели. Вещество для повышения контраста вводят до получения представления объемного изображения с высоким разрешением для создания плана лучевой терапии и вводят до получения представления изображения перед лечением для коррекции плана лучевой терапии.
Выше изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и изучения вышеприведенного подробного описания специалистами могут быть созданы модификации и внесены изменения. Предполагается, что изобретение следует интерпретировать как включающее в себя все упомянутые модификации и изменения в той мере, насколько они содержатся в объеме притязаний прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.
Изобретение относится к способу и системе для усовершенствованного планирования и доставки лучевой терапии. Сущность изобретения заключается в том, что создают план лучевой терапии, при этом план лучевой терапии включает в себя множество доз облучения; получают представление изображения целевого объема (30) и нецелевых объемов перед лечением; определяют контур и положение целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе представления изображения перед лечением; подают дозу облучения, причем доза облучения включает в себя множество траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одну геометрию пучка излучения; определяют фактическую дозу облучения, доставленную в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения, причем способ дополнительно содержит этапы, на которых во время подачи дозы облучения получают множество одномерных представлений изображений целевого объема (30) и нецелевых объемов во время лечения; определяют контуры и положения целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе одномерных представлений изображений во время лечения; и определяют фактическую дозу облучения, доставленную в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе их определенных контуров и положений по представлениям изображений перед лечением и одномерных представлений изображений во время лечения, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения. Технический результат - усовершенствование планирования дозы лучевой терапии. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ доставки дозы облучения, содержащий этапы, на которых:
создают план лучевой терапии, при этом план лучевой терапии включает в себя множество доз облучения;
получают представление изображения целевого объема (30) и нецелевых объемов перед лечением;
определяют контур и положение целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе представления изображения перед лечением;
подают дозу облучения, причем доза облучения включает в себя множество траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одну геометрию пучка излучения;
определяют фактическую дозу облучения, доставленную в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения, причем способ дополнительно содержит этапы, на которых:
во время подачи дозы облучения получают множество одномерных представлений изображений целевого объема (30) и нецелевых объемов во время лечения;
определяют контуры и положения целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе одномерных представлений изображений во время лечения; и
определяют фактическую дозу облучения, доставленную в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе их определенных контуров и положений по представлениям изображений перед лечением и одномерных представлений изображений во время лечения, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:
после подачи дозы облучения получают представление изображения после лечения целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема;
определяют контур и положение целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема на основе представления изображения после лечения; и
определяют текущую дозу облучения, подаваемую в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений по представлениям изображений как перед лечением, так и после лечения, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения.
3. Способ по любому из пп. 1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором:
получают сигнал движения от внешнего датчика (68);
определяют модель движения на основе определенных контуров и положений целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема из сигналов движения перед лечением и полученных сигналов движения; и
определяют фактическую дозу облучения, доставленную в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений, траекторий пучков излучения, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения и определенной модели движения.
4. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этапы, на которых:
отображают представление дозы фактического излучения доставленной к каждому вокселю целевого объема (30) и нецелевых объемов.
5. Процессор, сконфигурированный с возможностью выполнения этапов способа по любому из пп. 1-4.
6. Машиночитаемый носитель информации, содержащий компьютерную программу, которая управляет процессором, который управляет устройством лучевой терапии и магнитно-резонансным (MP) сканером для выполнения способа по любому пп. 1-4.
7. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным (MP) изображениям, при этом устройство содержит:
тоннельный магнит (12), формирующий статическое магнитное поле в области (14) исследования, причем магнит сконфигурирован с пропускающей излучение областью (16) магнита, которая позволяет пучкам излучения проходить радиально через тоннельный магнит в субъект, расположенный внутри магнита;
разъемную градиентную катушку (18), которая образует зазор, содержащий пропускающую излучение область (20) градиентной катушки, совмещенную с пропускающей излучение областью (16) магнита, причем разъемная катушка выполнена с возможностью подачи выбранных градиентных импульсов магнитного поля через область визуализации;
радиочастотную (РЧ) катушку (40), выполненную с возможностью возбуждения и управления магнитным резонансом в субъекте (22) в области (14) исследования и/или получения данных магнитного резонанса из области исследования;
источник (24) излучения, расположенный латерально к тоннельному магниту, причем источник излучения установлен с возможностью передачи пучков излучения сквозь пропускающие излучение области (16, 20) магнита и градиентной катушки в изоцентр тоннельного магнита;
контроллер (42) сканера, выполненный с возможностью управления градиентной катушкой (18) и РЧ катушкой (40) для формирования представления изображения; и
контроллер на основе процессора, запрограммированный осуществлять способ по любому из пп. 1-4.
8. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным изображениям по п. 7, дополнительно содержащее:
планирующий блок (60), выполненный с возможностью создания плана лучевой терапии, причем план лучевой терапии включает в себя множество доз облучения;
блок (62) обнаружения, выполненный с возможностью определения контура и положения целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема по представлению MP изображения перед лечением;
контроллер (64) излучения, выполненный с возможностью управления узлом (32) источника излучения для подачи дозы облучения в целевой объем (30), причем доза облучения включает в себя множество траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одну геометрию пучка излучения; и
блок (66) дозирования, выполненный с возможностью определения фактической дозы облучения, доставленной в каждый воксель целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений, и траекторий пучков излучения, и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения.
9. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным изображениям по п. 8, в котором планирующий блок (60) выполнен с возможностью совмещения определенного положения целевого объема (30) с системой координат узла (32) источника излучения перед подачей дозы облучения.
10. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным изображениям по п. 8, в котором планирующий блок (60) выполнен с возможностью обновления, по меньшей мере, одной остающейся дозы облучения созданного плана лучевой терапии на основе определенной фактической дозы облучения.
11. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным изображениям по п. 8, в котором
блок (62) обнаружения выполнен с возможностью определения контура и положения целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема по представлению MP изображения после лечения; и
блок (66) дозирования выполнен с возможностью определения фактической дозы облучения, доставленной в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений по представлениям изображений как перед лечением, так и после лечения, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения.
12. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным изображениям по п. 8, дополнительно содержащее:
внешний датчик (68), выполненный с возможностью формирования сигнала движения;
при этом блок (66) дозирования определяет модель движения на основе определенных контура и положения целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема по представлению изображения перед лечением; и
блок (66) дозирования выполнен с возможностью определения фактической дозы облучения, доставленной в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений, траекторий пучков излучения, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения и определенной модели движения.
13. Устройство лучевой терапии с управлением по магнитно-резонансным изображениям по п. 8, в котором
блок (62) обнаружения выполнен с возможностью определения контура и положений целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема из множества представлений MP изображений во время лечения, полученных во время подачи дозы облучения; и
блок (66) дозирования выполнен с возможностью определения фактической дозы облучения, доставленной в каждую область целевого объема (30) и, по меньшей мере, одного нецелевого объема, на основе их определенных контуров и положений из представлений изображений перед лечением и представлений изображения во время лечения, траекторий пучков излучения и, по меньшей мере, одной геометрии пучка излучения.
| US 2008002811 A1, 03.01.2008 | |||
| US 2008208036 A1, 28.08.2008 | |||
| US 6719683 B2, 13.04.2004; | |||
| Приспособление для удаления из колодцев тяжелых газов | 1928 |
|
SU10207A1 |
