ДОЗИМЕТР, ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ И КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ СУБЪЕКТА ВО ВРЕМЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Российский патент 2016 года по МПК A61N5/10 A61B5/55 G01T1/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к дозиметрии облучения, в частности, к дозиметрии облучения во время магнитно-резонансной визуализации.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во время радиотерапевтического (RT) лечения пучок излучения нужно сфокусировать на точно определенной целевой области и его дозу следует точно контролировать. Чтобы верифицировать правильность поля радиотерапевтического лечения относительно пациента, радиочувствительную пленку, видеосистемы, ионные камеры и устройства электронной визуализации портала (EPID) в настоящее время используют для двухмерного (в реальном времени) мониторинга поданной дозы. Дополнительно требующее времени регулярное обеспечение качества (трехмерного) распределения дозы облучения следует осуществлять с использованием специальных фантомов.

Некоторые из уместных характеристик используемых в настоящее время способов верификации поля лечения облучением/дозиметрии:

- Ионная камера (медленное неинтегрирующее измерение дозы с низким разрешением),

- Видеопоследовательность (громоздкая, геометрически не точная, с плохой эффективностью),

- Пленка (критическая последовательность операций, более низкая чувствительность, чем у EPID),

- EPID (дорогостоящий, битые пиксели).

В патенте США 5633584 описан гель в контейнере, в котором визуализируемое на MRI постоянное изображение формируют в ответ на ионизирующее излучение. Изображение представляет распределение дозы энергии, воздействию которой подвергся гель. Изображение можно использовать для дозиметрических целей; чтобы предоставить эталонные стандарты для контроля качества способов магнитно-резонансной визуализации и оборудования; и в качестве трех- или двухмерного матричного детектора в промышленной радиографии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к дозиметру, терапевтическому аппарату и компьютерному программному продукту в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления даны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Правильность и воспроизводимость установки в клинической повседневной практике являются очень важными для правильного определения положения пациента, но это сложно выполнять с использованием первых трех способов в связи с недостаточной механической воспроизводимостью, связанной с конструкцией, неотъемлемыми неточностями пространственной локализации излучения через обнаружение края поля и ненадежной/трудоемкой регистрации анатомических ориентиров.

С использованием EPID возможна верификация дозы и геометрии (неинтегрирующее измерение дозы), но для полной визуализации поля лечения необходимо дополнительное воздействие визуализирующего излучения («контрольные единицы дозы»), которое увеличивает риск появления злокачественной опухоли и является неосуществимым, например, для визуализации предстательной железы в связи со значительным внутренним перемещением. Также требуется дополнительное время визуализации, и устройства EPID являются дорогостоящими.

Систему магнитно-резонансной (MR) визуализации можно интегрировать с устройством RT (MR-RT), что позволяет осуществлять MR-мониторинг пациента во время лучевой терапии в реальном времени. Совмещение систем координат двух устройств делает возможной точную локализацию точек в RT и MR пространстве. Но эта интеграция устройств MR и RT вдет к пространственным ограничениям (например, магнит, окружающий пациента в канале), которые делают использование применяемых в настоящее время устройств визуализации излучения (например, портальная визуализация с EPID, см. выше) трудным, если не невозможным.

Следовательно, существует потребность в улучшенном способе, визуализирующем или измеряющем дозу облучения для комбинированных устройств MR и RT. Варианты осуществления изобретения могут делать возможным измерение трехмерного распределения приложенной дозы в реальном времени с использованием устройства MR. Это не требует дополнительного времени визуализации или дозы, как в современных системах лучевой терапии, например, с использованием портальной визуализации. Используемые радиочувствительные вещества или дозиметры в некоторых вариантах осуществления могут быть полностью MR совместимыми и могут не быть опасными.

Варианты осуществления изобретения также могут не быть инвазивными, что является значительным преимуществом над альтернативными радиочувствительными контрастными средствами. Предложенный дозиметр можно легко применять в различных существующих устройствах (например, для фиксации пациента, в покрытиях, одеялах), которые могут допускать небольшую, гибкую, мало весящую, очень экономичную и персонализированную конструкцию. Это может увеличивать безопасность пациента, комфорт и клинический производственный поток.

В связи с очень строгими нормативными положениями обеспечения качества и мониторинга излучения, которые касаются RT лечения, предложенное изобретение представляет собой потенциальный инструмент реализации - если не предпосылку - для одобрения и клинического применения будущих устройств MR-RT.

Предложенное изобретение может позволять в реальном времени трехмерную дозиметрию пациентов, проходящих лучевую терапию в системе MR-RT. Объединение радиочувствительных веществ с существующими устройствами делает возможным беспрепятственный клинический производственный поток. Простая в использовании легковесная конструкция и гибкость конструкции делают возможным комфортное персонализированное применение.

Возможные реализации для радиочувствительного вещества коммерчески доступны (например, хорошо известный полимер или гели Фрике). Доказана их пригодность для дозиметрических целей, поскольку они проявляют линейный дозозависимый эффект в широком динамическом диапазоне. В настоящее время их используют для исследований и целей обеспечения качества путем облучения их с использованием стандартных устройств RT и впоследствии транспортировки и визуализации с использованием устройств MR.

Гель Фрике особенно легко получить, и он обладает хорошими свойствами имитации тканей. Его физические свойства можно корректировать посредством добавления различных веществ.

Чтобы преодолеть проблемы диффузии кислорода (которая увеличивает скорость релаксации) и диффузионные эффекты (которые размывают измерение), вещество можно заключать в (гибкие) микрокапсулы.

Чтобы добиться абсолютной дозиметрии в некоторых вариантах осуществления можно обеспечивать постоянное качество вещества и рабочую температуру и проводить эталонные измерения. Это можно легко осуществлять для образца из каждой партии полученного материала с использованием аппарата MR-RT.

Используя подходящую постобработку (простые операции фильтрации и дифференцирования), интегрирующие свойства веществ, связанные с необратимыми процессами, можно компенсировать для того, чтобы добиться визуализации распределения дозы в реальном времени.

Можно представить различные реализации предложенного дозиметрического устройства (например, для фиксации пациента, в одеялах, (снимаемых) покрытиях для стола пациента, в оборачиваемых вокруг пациента покрытиях). Ниже приведены ортогональные виды в разрезе устройства фиксации пациента, содержащие радиочувствительное вещество.

Это представляет собой конструкцию, схожую с используемыми в настоящее время устройствами фиксации пациента, в которых используют кушетки с откаченным воздухом для пациента: так называемые вакуумные матрасы, вакуумные подушки или бескаркасный пуф. Но в этом случае «пуф» заполняют радиочувствительными микрокапсулами. После правильного расположения пациента на свободном (не откачанном) «бескаркасном пуфе», воздух из него откачивают, тем самым фиксируя капсулы и, следовательно, пациента в стабильном положении, как того требует лучевая терапия.

Во время терапии источник излучения вращается вокруг пациента и подает запланированную дозу, проникающую при этом через указанное вещество. Это вызывает необратимые химические реакции, которые можно визуализировать с использованием известных последовательностей MR визуализации параллельно облучению.

Путем фильтрации и временной дифференциальной реконструкции приложенную дозу можно вычислять в реальном времени.

Чтобы снизить эффекты температурного дрейфа в геле, слой тепловой изоляции можно помещать между пациентом и радиочувствительным веществом.

Чтобы минимизировать одноразовый материал, радиочувствительное вещество можно помещать в слое, близком к пациенту. Затем этот слой можно отсоединять от кушетки для фиксации пациента и замещать новым слоем.

Эта многослойная конструкция может быть использована для того, чтобы окружать пациента в облучаемой области. Путем сравнения измеренной дозы, входящей в пациента и покидающей пациента, фактическое поглощение можно реконструировать и использовать в качестве дополнительной верификации плана лечения.

В некоторых вариантах осуществления можно реализовать устройство, дозиметр, и способ для осуществления радиометрического контроля терапии и интегрированных дозиметрических измерений для обеспечения качества для процедур лучевой терапии (RT) под контролем магнитного резонанса (MR) с использованием радиочувствительного вещества.

Это вещество заключают в структуру, частично окружающую или располагаемую в непосредственной близости от пациента в форме, например, вакуумного матраса или одеяла.

Этот подход не требует дополнительной дозы облучения для целей визуализации, делает возможной трехмерную визуализацию дозы в реальном времени и полностью совместим с MR. Его компактная и гибкая конструкция позволяет легко выполнять персональную адаптацию (например, интеграцию внутрь устройств фиксации пациента).

Используемые радиочувствительные вещества допускают легкое и экономичное получение.

Стандартные способы верификации поля RT лечения (например, детекторы портальной визуализации) не могут быть использованы в системах MR-RT.

В связи с очень строгими нормативными положениями обеспечения качества и мониторинга излучения, которые касаются RT лечения, предложенное изобретение представляет собой потенциальный инструмент реализации для одобрения и клинического применения будущих устройств MR-RT.

Данные магнитного резонанса (MR) определены в настоящем описании в качестве измерений радиочастотных сигналов, испускаемых спинами атомов, зарегистрированных посредством антенны аппарата магнитного резонанса во время сканирования посредством магнитно-резонансной визуализации. Изображение при магнитно-резонансной визуализации (MRI) определено в настоящем описании в качестве реконструированной двух- или трехмерной визуализации анатомических данных, содержащихся в данных магнитного резонанса. Эту визуализацию можно осуществлять с использованием компьютера.

Машиночитаемый носитель информации, как использовано в настоящем описании, охватывает любой материальный носитель информации, выполненный с возможностью сохранения инструкций, которые может исполнять процессор вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель информации может обозначаться как машиночитаемый носитель информации долговременного хранения. Машиночитаемый носитель информации также может обозначаться как материальный машиночитаемый носитель. В некоторых вариантах осуществления машиночитаемый носитель информации также может быть выполнен с возможностью хранения данных, доступ к которым можно осуществлять посредством процессора вычислительного устройства. Примеры машиночитаемых носителей информации включают в себя, но без ограничения перечисленным: гибкий диск, накопитель на жестком магнитном диске, твердотельный жесткий диск, флэш-память, USB-накопитель, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнито-оптический диск и файл регистров процессора. Примеры оптических дисков включают компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например, диски CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R. Термин машиночитаемый носитель информации также относится к различным типам носителей записи, доступ к которым можно осуществлять посредством вычислительного устройства через сеть или канал связи. Например, данные можно получать через модем, через интернет или через локальную сеть.

Термин «компьютерная память» представляет собой пример машиночитаемого носителя информации. Компьютерная память представляет собой какую-либо память, к которой процессор может осуществлять непосредственный доступ. Примеры компьютерной памяти включают в себя, но без ограничения перечисленным: память RAM, регистры и файлы регистров.

Термин «компьютерный накопитель» представляет собой пример машиночитаемого носителя информации. Компьютерный накопитель представляет собой какой-либо энергонезависимый машиночитаемый носитель информации. Примеры компьютерного накопителя включают в себя, но без ограничения перечисленным: накопитель на жестком диске, USB-накопитель, гибкий диск, интеллектуальную карту, DVD, CD-ROM и твердотельный жесткий диск. В некоторых вариантах осуществления компьютерный накопитель также может представлять собой компьютерную память или наоборот.

Термин «процессор» охватывает электронный компонент, выполненный с возможностью исполнения программы или исполняемой машиной инструкции. Упоминания о вычислительном устройстве, содержащем «процессор» следует интерпретировать в качестве возможно содержащего больше чем один процессор. Термин вычислительное устройство также следует интерпретировать как возможно указывающий на группу или сеть вычислительных устройств, каждое из которых содержит процессор. Многие программы имеют свои инструкции, которые выполняются множеством процессоров, которые могут находиться в одном и том же вычислительном устройстве или которые могут быть даже распределены во множестве вычислительных устройств.

В одном из аспектов изобретение относится к дозиметру для измерения дозы облучения субъекта во время сеанса лучевой терапии под контролем магнитно-резонансной визуализации. Дозиметр содержит наружную поверхность, выполненную с возможностью размещения поверхности субъекта. Другими словами дозиметр выполнен с возможностью контактирования с поверхностью субъекта. Дозиметр дополнительно содержит отдельные ячейки, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса. Дозиметр излучения магнитного резонанса, как использовано в настоящем описании, охватывает дозиметр, для которого дозу измеряют с использованием магнитно-резонансной визуализации или ядерного магнитного резонанса. Примеры дозиметров излучения магнитного резонанса включают в себя, но без ограничения перечисленным, дозиметр Фрике и полимерный дозиметр. Этот вариант осуществления является предпочтительным, поскольку отдельные ячейки заполняют дозиметром излучения магнитного резонанса. Размер ячейки можно выбирать так, что диффузия материала дозиметра ограничена размером отдельных ячеек. Использование отдельных ячеек также может обеспечивать структурную поддержку для дозиметра. Например, если дозиметру придали форму одеяла, использование отдельных ячеек делает возможным формирование гибкого листа из отдельных ячеек с дозиметром излучения магнитного резонанса.

В другом варианте осуществления дозиметр дополнительно содержит теплоизоляционный слой между наружной поверхностью и отдельными ячейками. Этот вариант осуществления является особо предпочтительным, поскольку если субъект имеет температуру, которая не идентична температуре дозиметра излучения магнитного резонанса, то субъект может нагревать или охлаждать дозиметр излучения магнитного резонанса. Дозиметры излучения магнитного резонанса, такие как дозиметр Фрике, могут быть чувствительными к температуре. Например, если субъект представляет собой млекопитающее, то субъект может, как правило, нагревать дозиметр излучения магнитного резонанса и это будет влиять на правильность измерений.

В другом варианте осуществления дозиметр представляет собой вакуумную подушку. Дозиметр дополнительно содержит пенополистирольные шарики. Каждая отдельная ячейка содержит оболочки, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса. Внутри вакуумной подушки отдельные ячейки и пенополистирольные шарики смешаны. Вакуумная подушка, как использовано в настоящем описании, охватывает подушку, заполненную сжимаемыми шариками, такими как пенополистирольные шарики. Когда воздух откачен из вакуумной подушки, покрытие, окружающее пенополистирольные шарики, и легкое сжатие заставляют их держать свою форму. Вакуумные подушки типично используют для медицинского лечения, где предпочтительно, чтобы субъект сохранял одно и то же положение или не двигался. Например, субъект может лежать на вакуумной подушке и затем вакуум можно использовать для того, чтобы не позволить вакуумное подушке менять форму. Встраивание дозиметра внутрь вакуумной подушки является предпочтительным, поскольку вакуумная подушка служит синергической цели: она стабильно иммобилизует или удерживает пациента и одновременно предоставляет дозиметрическую функцию.

В другом варианте осуществления дозиметр адаптируют для установки на опору для пациента системы магнитно-резонансной визуализации. Этот вариант осуществления является предпочтительным, поскольку дозиметр можно интегрировать или устанавливать на опору для пациента.

В другом варианте осуществления дозиметр представляет собой прокладку. Отдельные ячейки рассредоточены произвольно внутри теплоизоляционного слоя. Например, дозиметр может представлять собой подушку или подушечку из вспененного материала, и отдельные ячейки могут быть рассредоточены равномерно внутри вспененного материала, который формирует подушку, а также теплоизоляционную пару. В этом варианте осуществления это можно реализовать несколькими различными путями. Например, отдельные ячейки можно просто случайным образом смешать с пеной, которая затем отверждается. В других вариантах осуществления отдельные ячейки могут представлять собой, например, сферы, которые упакованы равномерно и затем покрыты слоем вспененного материала. Например, отдельные ячейки могут находиться в гексагональной плотно упакованной структуре.

В другом варианте осуществления дозиметр представляет собой одеяло. Отдельные ячейки располагают в непрерывном слое и теплоизоляционный слой окружает непрерывный слой. Этот вариант осуществления является особенно предпочтительным, поскольку во время процедуры дозиметр можно просто поместить под или на субъекта.

В другом варианте осуществления дозиметр содержит две части. Каждая из двух частей имеет наружную поверхность, выполненную с возможностью размещения двух противоположных поверхностей субъекта. Этот вариант осуществления можно реализовать несколькими различными путями. Например, две части могут иметь центровочные штыри или другие структуры, которые подогнаны друг к другу или имеют блокировочное соединение. В других вариантах осуществления две части просто могут представлять собой нижнюю подушечку и верхнее одеяло.

В другом варианте осуществления дозиметр магнитного резонанса представляет собой дозиметр Фрике. Этот вариант осуществления является предпочтительным, поскольку хорошо известны дозиметры Фрике и их способность функционировать в качестве дозиметра для ионизирующего излучения, или хорошо известно измерение посредством ядерного магнитного резонанса или магнитно-резонансной визуализации.

В другом варианте осуществления дозиметр излучения магнитного резонанса представляет собой полимерный дозиметр.

В другом аспекте изобретение относится к терапевтическому аппарату. Терапевтический аппарат содержит систему магнитно-резонансной визуализации, выполненную с возможностью получения набора данных магнитного резонанса в зоне визуализации. Терапевтический аппарат дополнительно содержит источник ионизирующего излучения, выполненный с возможностью направления пучка ионизирующего излучения в направлении целевой зоны внутри субъекта. Источник ионизирующего излучения может относиться к одному из множества различных типов. Например, источник ионизирующего излучения может представлять собой, но без ограничения перечисленным: систему гамма-излучения, ускоритель заряженных частиц, источник излучения ядер углерода, источник излучения протонного пучка и источник рентгеновского излучения. Комбинация системы магнитно-резонансной визуализации и источника ионизирующего излучения является полезной, поскольку систему магнитно-резонансной визуализации можно использовать для того, чтобы направлять источник ионизирующего излучения. Например, изображения при магнитно-резонансной визуализации можно конструировать из данных магнитного резонанса и использовать для того, чтобы конструировать изображения, которые показывают внутреннее анатомическое строение субъекта.

Терапевтический аппарат дополнительно содержит компьютерную систему с процессором. Компьютерная система функционирует в качестве системы управления терапевтическим аппаратом. Понятно, что в настоящем описании указание на компьютерную систему может фактически указывать на множество компьютеров или компьютерных систем. Например, компьютерная система может представлять сеть компьютерных систем. Также понятно, что в настоящем описании указание на процессор также может указывать на множество процессоров. Например, один компьютер может иметь многоядерные или множество процессоров, и также процессоры могут быть распределены среди группы компьютерных систем.

Терапевтический аппарат дополнительно содержит машиночитаемый носитель информации, содержащий исполняемые машиной инструкции для исполнения посредством процессора. Исполнение инструкций предписывает процессору выполнять этап определения положения целевой зоны. Определение положения целевой зоны можно осуществлять несколькими различными путями. Например, данные магнитного резонанса можно получать посредством системы магнитно-резонансной визуализации, а анатомические данные, сегментированные из получаемых изображений, можно использовать для того, чтобы определять положение в целевой зоне.

В других вариантах осуществления системы физического позиционирования, такие как вакуумная подушка и/или средства закрепления, можно использовать для позиционирования пациента. Например, начальную визуализацию можно осуществлять с использованием других систем, таких как система CT.

В других вариантах осуществления маркеры можно помещать на поверхности субъекта и их можно использовать для того, чтобы определять положение целевой зоны. Исполнение инструкций кроме того предписывает процессору выполнять этапы направления пучка ионизирующего излучения внутрь целевой зоны с использованием положения целевой зоны. Ионизирующее излучение направляют так, что ионизирующее излучение проходит через дозиметр. Ионизирующее излучение проходит через целевую зону и дозиметр. Следовательно, в этом отношении дозиметр можно использовать для того, чтобы оценивать количество ионизирующего излучения, проходящего через целевую зону.

Исполнение инструкций, кроме того, предписывает процессору выполнять этап получения набора данных магнитного резонанса от дозиметра по любому из предыдущих пунктов с использованием системы магнитно-резонансной визуализации. Дозиметр находится в пределах зоны визуализации.

Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору выполнять этап вычисления дозы ионизирующего излучения субъекта в соответствии с набором данных магнитного резонанса. На этом этапе данные магнитного резонанса, получаемые от дозиметра, используют для того, чтобы сделать заключение о дозе излучения, полученного субъектом. Количество ионизирующего излучения можно вычислять для излучения, полученного в целевой зоне, и также его можно вычислять для областей субъекта, окружающих целевую зону. Например, во время терапии, когда клетки злокачественной опухоли являются мишенью, полезно понимать или иметь точные сведения о количестве излучения, получаемого здоровыми тканями.

В другом варианте осуществления получают набор данных магнитного резонанса и вычисляют дозу одновременно с этапом направления пучка ионизирующего излучения. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору корректировать любое из положения, формы и/или интенсивности пучка излучения в соответствии с дозировкой. Эти изменения в пучке излучения могут быть достигнуты по-разному, в зависимости от типа пучка излучения. Например, для заряженных частиц можно использовать магнитные поля, оптику заряженных частиц, коллиматоры и ослабители, чтобы модифицировать пучок излучения. Физическое перемещение источника излучения также может оказывать эффект на пучок излучения. Этот вариант осуществления является особенно предпочтительным, поскольку дозировку ионизирующего излучения используют для того, чтобы корректировать или контролировать позиционирование и/или интенсивность пучка излучения. Например, положение пучка излучения можно корректировать для того, чтобы снизить повреждение здоровых тканей.

В другом варианте осуществления дозировку ионизирующего излучения в целевой зоне вычисляют в соответствии с набором данных магнитного резонанса.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору корректировать любое из положения, формы и/или интенсивности пучка излучения в соответствии с дозировкой ионизирующего излучения в целевой зоне.

В другом варианте осуществления этап определения положения целевой зоны выполняют посредством использования приведенной системы координат, определяемой до операции.

В другом варианте осуществления этап определения положения целевой зоны выполняют посредством определения положения целевой зоны в соответствии с данными магнитного резонанса.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап вычисления карты распределения дозировки у субъекта в соответствии с данными магнитного резонанса. Как использовано в настоящем описании, карта распределения дозировки охватывает карту, на которой картирована дозировка в различных областях субъекта. Карту распределения дозировки можно вычислять посредством использования сведений о положении ионизирующего пучка излучения в конкретный момент времени, а также сведений о дозировке, измеренной дозиметром в качестве функции времени. В некоторых вариантах осуществления ослабление или абсорбцию излучения субъектом можно вычислять в соответствии с данными магнитного резонанса. То есть данные магнитного резонанса можно использовать для считывания дозировки, получаемой дозиметром, а также оценки типа ткани, через которую проходит пучок излучения. Эти сведения об анатомических структурах субъекта можно использовать, чтобы помочь в вычислении карты распределения дозировки.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап направления ионизирующего излучения через второй дозиметр согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Второй дозиметр находится в пределах зоны визуализации. Инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап вычисления карты абсорбции дозы у субъекта в соответствии с данными магнитного резонанса. Карта абсорбции дозы представляет собой карту или изображение, на котором показано, какие области субъекта поглощают конкретную дозировку излучения. Карту абсорбции дозы можно вычислять, поскольку дозировку, получаемую одним из дозиметров, можно вычесть из дозировки, получаемой вторым из дозиметров. Это дает прямое измерение того, сколько ионизирующего излучения абсорбирует субъект. Карту абсорбции дозы также можно использовать для вычисления карты распределения дозировки у субъекта.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему исполняемые машиной инструкции для исполнения процессором компьютерной системы для управления терапевтическим аппаратом согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Терапевтический аппарат содержит систему магнитно-резонансной визуализации, выполненную с возможностью получения набора данных магнитного резонанса в зоне визуализации. Терапевтический аппарат дополнительно содержит источник ионизирующего излучения, выполненный с возможностью направления пучка ионизирующего излучения в направлении целевой зоны внутри субъекта. Зона визуализации содержит целевую зону. Исполнение инструкций предписывает процессору выполнять этап определения положения целевой зоны. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору выполнять этап направления пучка ионизирующего излучения в направлении целевой зоны с использованием положения целевой зоны. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору выполнять этап получения набора данных магнитного резонанса от дозиметра по любому из предыдущих пунктов с использованием системы магнитно-резонансной визуализации. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору выполнять этап вычисления дозировки ионизирующего излучения субъекта в соответствии с набором данных магнитного резонанса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения только в качестве примера и со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг. 1 проиллюстрировано использование дозиметра согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 2 представлен вид в поперечном разрезе изображения, представленного на фиг. 1;

на фиг. 3 представлен вариант осуществления дозиметра в соответствии с изобретением;

на фиг. 4 представлен дополнительный вариант осуществления дозиметра в соответствии с изобретением;

на фиг. 5 представлен дополнительный вариант осуществления дозиметра в соответствии с изобретением;

на фиг. 6 представлена диаграмма, которая иллюстрирует терапевтический аппарат в соответствии с изобретением; и

на фиг. 7 представлена блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует способ согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Сходно пронумерованные элементы на этих фигурах или представляют собой эквивалентные элементы или осуществляют одинаковые функции. Элементы, которые рассмотрены предварительно, не обязательно будут рассмотрены на дальнейших фигурах, если функция является эквивалентной.

Фиг. 1 и 2 используют для того, чтобы иллюстрировать использование дозиметра согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 1 представлен вид сбоку субъекта, располагающегося на опоре 104 для субъекта. Между субъектом и опорой 104 для субъекта расположен дозиметр 102. Дозиметр 102 имеет форму вакуумной подушки или подушечки на которой может располагаться субъект 100. Фиг. 2 идентична фиг. 1 за исключением того, что на фиг. 2 поперечное сечение по линии, помеченной AB на фиг. 1, представлено на фиг. 2. Дозиметр 102 показан как имеющий внешний теплоизоляционный слой 106, который обеспечивает тепловую изоляцию дозиметра 102 от субъекта 100. Наряду с линией AB поперечного сечения имеет место источник 108 излучения, который генерирует пучок ионизирующего излучения 110. Ионизирующее излучение 110 показано проходящим через субъект 100, дозиметр 102 и опору 104 для субъекта. В частности, на фиг. 2 проиллюстрировано, что излучение, проходящее через субъект 100, также проходит через дозиметр 102. Поскольку излучение также проходит через дозиметр 102, дозиметр 102 можно использовать для выполнения правильного определения ионизирующего излучения 110, которое проходит через субъект 100.

На фиг. 3 представлен вариант осуществления дозиметра 300 в соответствии с изобретением. В этом дозиметре 300 имеет место группа ячеек 302, которые расположены непрерывным слоем. Чтобы сформировать этот непрерывный слой, например, отдельные ячейки могут представлять собой квадраты, шестиугольники или другие формы, которые помещают непрерывным слоем. В некоторых вариантах осуществления отдельные ячейки 302 находятся в полном контакте друг с другом. В других вариантах осуществления имеет место расстояние между отдельными ячейками 302. Непрерывный слой отдельных ячеек 302 окружает теплоизоляционный слой 304. Вариант осуществления, представленный на фиг. 3, по существу представляет собой прокладку или одеяло. Использование отдельных ячеек 302, образующих непрерывный слой, позволяет дозиметру 300 быть гибким. Теплоизоляционный слой 304 можно использовать для тепловой изоляции отдельных ячеек 302 от субъекта. Дозиметр 300, представленный на фиг. 3, имеет две различные наружные поверхности, наружные поверхности 306 и 308, которые можно приводить в контакт с поверхностью субъекта.

На фиг. 4 представлен альтернативный вариант осуществления дозиметра 400 согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В варианте осуществления, представленном на фиг. 4, дозиметр 400 представляет собой прокладку или подушку. Имеют место отдельные ячейки 402, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса. Отдельные ячейки 402 рассеяны на всем протяжении корпуса дозиметра. Теплоизоляционный слой 404 также случит в качестве структуры дозиметра 400. Отдельные ячейки 402 рассредоточены внутри теплоизоляционного слоя 404. Например, теплоизоляционный слой 404 может представлять собой вспененный материал. Например, чтобы сконструировать дозиметр, показанный на фиг. 4, маленькие сферы или оболочки, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса, можно смешивать с вспененным материалом и затем вспененный материал усаживается. На виде, показанном на фиг. 4, представлен поперечный разрез через дозиметр 400. Дозиметр, представленный на фиг. 4, имеет четыре наружные поверхности, 406, 408, 410 и 412, которые могут входить в контакт и выступать в качестве наружной поверхности, выполненной с возможностью размещения поверхности субъекта.

На фиг. 5 представлен пример дозиметра 500 согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В этом варианте осуществления дозиметр 500 имеет форму вакуумной подушки. Вакуумная подушка имеет наружную оболочку 502, которая также выполняет функцию теплоизоляционного слоя. Через вакуумный порт 504 воздух или другой газ можно откачивать из вакуумной подушки. Когда это происходит, наружная оболочка 502 сжимает пенополистирольные шарики 508, расположенные внутри вакуумной подушки. Вакуумная подушка 500 показана установленной на необязательную опору 506. В этом примере опора 506 может быть выполнена с возможностью взаимной блокировки с опорой для пациента на системе магнитно-резонансной визуализации. Внутри вакуумной подушки расположены пенополистирольные шарики 508 и оболочки 512, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса. Наружная оболочка 502 сжимает пенополистирольные шарики. Также показаны несколько пенополистирольных шариков 510, которые находятся в сжатом состоянии. В этом варианте осуществления можно видеть, что посредством смешивания небольших оболочек или шариков, заполненных дозиметром излучения магнитного резонанса, в вакуумной подушке, можно конструировать комбинированную вакуумную подушку и дозиметр. На этой фигуре пенополистирольные шарики 508, 510 показаны в виде незаполненных кругов. Затененные круги 512 представляют оболочки, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса. В связи с большим числом пенополистирольных шариков 508, 510 и большим числом оболочек 512, помечены не все. Вид, представленный на фиг. 5, представляет собой вид в поперечном разрезе через вакуумную подушку.

На фиг. 6 представлен пример терапевтического аппарата 600 согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Терапевтический аппарат содержит систему магнитно-резонансной визуализации и источник 628 излучения. В варианте осуществления, представленном на фиг. 6, система магнитно-резонансной визуализации содержит разделенный магнит 602. В других вариантах осуществления магнит может представлять собой так называемый открытый или тороидальный магнит или может представлять собой нормальный цилиндрический магнит. Секции 602 магнита представляют собой суперпроводящие магниты с криогенным охлаждением. Внутри канала магнита 602 субъект 604 покоится на опоре 606 для субъекта. Представлен первый дозиметр 608 в контакте с первой поверхностью 609 субъекта 604.

Между субъектом 604 и опорой 606 для субъекта расположен второй дозиметр 610. Второй дозиметр 610 находится в контакте со второй поверхностью 611 субъекта 604. Смежно со вторым дозиметром 610 расположены две подушечки 612, которые также используют для того, чтобы поддерживать субъекта 604. Магниты 602 имеют зону 614 визуализации, в которой визуализируют часть субъекта 604 и часть первого дозиметра 608 и второго дозиметра 610. Также внутри субъекта 604 расположена целевая зона 616.

Система магнитно-резонансной визуализации также содержит радиочастотный приемопередатчик 618. Радиочастотный приемопередатчик может быть в некоторых вариантах осуществления заменен на отдельные передатчик и приемник. Радиочастотный приемопередатчик соединяют с радиочастотной катушкой 620. Радиочастотная катушка служит для получения данных магнитного резонанса. Радиочастотная катушка 620 показана как имеющая проход 622 для прохождения через нее ионизирующего излучения 630. Система магнитно-резонансной визуализации также содержит источник 624 питания градиентной катушки. Каждая из секций 602 магнита имеет секцию разделенной градиентной катушки 626. Источник 624 питания градиентной катушки подает ток на каждую секцию разделенной градиентной катушки 626.

Терапевтический аппарат 600 также содержит источник 628 излучения. Источник 628 излучения представляет множество различных типов источников излучения. Например, источник 628 излучения может генерировать гамма-излучение, рентгеновское излучение, заряженные частицы, ядра углерода, протоны и рентгеновские лучи. Ионизирующее излучение 630 показано берущим начало в источнике 628 излучения, проходящим через альтернативный модификатор 631 пучка, проходящим через первый дозиметр 608, проходящим через субъекта 604, проходящим через целевую зону 616, проходящим через второй дозиметр 610 и затем наконец входящим внутрь уловителя 632 пучка. Источник 628 излучения и модификатор пучка показаны как управляемые системой 634 управления источником излучения. Система 634 управления источником излучения может генерировать управляющие команды для модификатора 631 пучка и источника 628 излучения. Модификатор 631 пучка содержит компоненты для придания пучку формы, ослабления и/или коррекции траектории. Модификатор пучка также может содержать средства для физического перемещения или корректировки пучка 630 ионизирующего излучения. Например, 631 также может содержать цели пучка и коллиматоры для источника излучения. Модификатор 631 пучка может содержать многолепестковый коллиматор для того, чтобы обеспечить придание согласованной формы ионизирующему излучению 630. Система 634 управления источником излучения, радиочастотный приемопередатчик 618 и источник 624 питания градиентной катушки показаны соединенными с интерфейсом 638 аппаратного обеспечения компьютерной системы 636.

Компьютерная система 636 функционирует в качестве системы управления для терапевтического аппарата 600. Компьютерная система 636 дополнительно содержит процессор, который соединен с интерфейсом 638 аппаратного обеспечения и пользовательским интерфейсом 642. Пользовательский интерфейс 642 содержит компоненты и интерфейсы, выполненные для обеспечения возможности оператору взаимодействовать с компьютерной системой 636. Например, пользовательский интерфейс 642 может содержать клавиатуру и мышь. Пользовательский интерфейс 642 также может содержать дисплей для отображения изображений и управления сообщениями для терапевтического аппарата 600. Процессор 640 также показан соединенным с компьютерным накопителем 644 и компьютерной памятью 646.

Компьютерный накопитель 644 показан содержащим данные 648 магнитного резонанса. Данные 648 магнитного резонанса получены посредством системы магнитно-резонансной визуализации. Компьютерный накопитель 644 показан дополнительно содержащим магнитно-резонансное изображение 650. Магнитно-резонансное изображение 650 реконструируют из данных 648 магнитного резонанса. Компьютерная память 644 показана дополнительно содержащей карту распределения дозировки. Карта 652 распределения дозировки вычислена с использованием данных 648 магнитного резонанса. Компьютерный накопитель 644 показан дополнительно содержащим карту 654 абсорбции дозы, которая также вычислена по данным 648 магнитного резонанса.

Компьютерная память 646 показана содержащей модуль 656 управления системой магнитно-резонансной визуализации. Модуль 656 управления системой магнитно-резонансной визуализации управляет работой и функционированием системы магнитно-резонансной визуализации. Компьютерная память 646 показана дополнительно содержащей модуль 658 управления источником излучения. Модуль 658 управления источником излучения содержит программное обеспечение, которое генерирует управляющие коды, которые посылают через интерфейс 638 аппаратного обеспечения в систему 634 управления источником излучения. Компьютерная память 646 показана дополнительно содержащей модуль 660 определения местоположения целевой зоны. Модуль 660 определения местоположения целевой зоны в некоторых вариантах осуществления способен использовать магнитно-резонансное изображение 650 для определения местоположения целевой зоны 616. В других вариантах осуществления модуль 660 определения местоположения целевой зоны берет внешние данные или опорные точки и использует это для определения местоположения целевой зоны 616.

Компьютерная память 646 показана дополнительно содержащей модуль 662 реконструкции магнитно-резонансной визуализации. Модуль 662 реконструкции магнитно-резонансной визуализации берет данные 648 магнитного резонанса и реконструирует магнитно-резонансное изображение 650. Компьютерная память 646 показана дополнительно содержащей модуль 664 вычисления дозировки. Модуль вычисления дозировки способен вычислять дозировку в целевой зоне 616 и/или в окружающих областях субъекта 604 с использованием данных 648 магнитного резонанса. Компьютерная память 646 показана дополнительно содержащей модуль 666 вычисления карты распределения дозы. Модуль 666 вычисления карты распределения дозы использует данные 648 магнитного резонанса для вычисления карты 652 распределения дозы 652. Модуль 666 вычисления карты распределения дозы использует данные магнитного резонанса, полученные от первого 608 и/или второго 610 дозиметра. Компьютерная память 646 показана дополнительно содержащей модуль 668 вычисления карты абсорбции дозы. Модуль 668 вычисления карты абсорбции дозы использует данные 648 магнитного резонанса для вычисления карты 654 абсорбции дозы. Следует отметить, что возможны другие варианты осуществления. Например, управление системами радиотерапии и магнитно-резонансной визуализации может быть раздельным. Как отмечено ранее, одна компьютерная система и/или процессор может представлять множество компьютерных систем и/или процессоров. Дополнительно, вычисление дозы и модификацию плана лучевой терапии или плана лечения можно осуществлять посредством отдельных компьютерных систем.

Чтобы визуализировать гели, гели можно сканировать с использованием последовательности множественного спинового эхо из 8 эхо с временем задержки эхо TE=35 мс, временем повторения TR=345 мс и четырьмя повторениями (толщина среза: 6 мм, поле обзора FOV=192×192 мм², размер пикселя: 1,5×1,5 мм²), что ведет к полному времени регистрации 2 мин 57 с на один срез.

Чтобы получить R2 изображения, гели также можно сканировать с использованием последовательности множественного спинового эхо с фазовым сдвигом с чередованием фаз (PHAPS) и 32 эквидистантными временами эхо-сигнала (сканер всего тела 1,5 Тл, TE=20-640 мс; TR=11 с; FOV=120×120 мм²; размер матрицы [MS]=256). Градиентные последовательности позволяют приводить вихревые токи в стационарный режим. Градиентную схему настраивали для того, чтобы повторно фокусировать градиент выбора среза до первого 180° перефокусирующего импульса, тем самым избегая синусоидальной модуляции значений R2, измеряемых в z-направлении. Компенсацию температурного дрифта можно осуществлять через схему градиентного переупорядочивания.

Общие требования к системе MR, допускающей использование дозиметра Фрике, могут представлять собой следующее:

процедуры MR визуализации и контроля качества для визуализации должны быть доступны

карты доз с высоким разрешением с достаточным соотношением сигнал-шум ведут к высоким требованиям к MR сканированию геля (например, оптимизированные параметры последовательностей, однородность RF)

Компенсация эффектов вихревых токов посредством применения градиентной последовательности для того, чтобы привести вихревые токи в установившийся режим

Компенсация температурных дрифтов через схему центрального переупорядочивания градиентной таблицы (важные данные, которые определяют общую интенсивность в базовых изображениях, дискретизировали в начале цикла сканирования, финальные карты R2 соответствуют начальной температуре геля: следовательно, карты доз можно получать из карт R2 посредством использования калибровочной кривой, которую получают при той же температуре окружающей среды)

Разрешение: не слишком низкое, чтобы добиться приемлемого соотношения сигнал-шум для измерения дозы: типичный размер пикселя 1,0-1,5 мм, толщина среза 3-5 мм (вплоть до возможного 1×0,5×0,5 мм³, за счет соотношения сигнал-шум)

Гель или дозиметр Фрике можно использовать для того, чтобы обнаруживать ионизирующее излучение, поскольку излучение вызывает окисление ионов железа в парамагнитные ионы железа. Это изменяет скорость спин-спиновой релаксации и скорость спин-решеточной релаксации. Количество образуемых ионов железа зависит от абсорбируемой энергии. Диффузия гелей Фрике ничтожна при t<3 ч после облучения. Вдобавок гели Фрике являются эквивалентными воде в широком диапазоне доз (хорошо для оценки дозы, эквивалентной ткани). В гелях Фрике процессы окисления стабилизируются после облучения (вплоть до 50 минут), но этот эффект можно компенсировать посредством временных калибровочных кривых. Линейная зависимость от дозы геля Фрике существует вплоть приблизительно до 50-75 Гр. Этого достаточно для клинических применений. Новые составы имеют нижний предел дозы приблизительно 0,006 Гр (водный раствор Фрике менее чувствителен при низких дозах, насыщается приблизительно при 500 Гр). Гели Фрике очень просты в получении. В водных растворах Фрике релаксивность и химический выход иона железа установлены достаточно хорошо, так что NMR или MRI дозиметрию Фрике можно использовать в качестве абсолютного дозиметра без необходимости калибровки. При встраивании внутрь гелевой матрицы детали модели релаксации становятся несколько более сложными. Новые составы гелей Фрике допускают длительное хранение (гели PVA-FX можно использовать даже через 6 месяцев (при хранении на холоде), хотя это не рекомендовано).

Полимерные дозиметры могут состоять из желатинового гидрогеля, в котором растворены сомономеры акриламида и N,N8-метилен-бисакриламида. Когда гель облучают, молекулы воды диссоциируют на свободные радикалы HO и H, которые атакуют двойные связи сомономеров. За этой реакцией инициации следует реакция роста, в которой радикалы сомономеров атакуют другие сомономеры, которые затем формируют полимерную цепь. По причине высокой фракции сшивающего средства, N,N8-метиленбисакриламида относительно фракции акриламида, полимерная структура не является линейной, но формирует небольшие трехмерные полимерные агрегаты. Результирующая реакция является зависящей от дозы. Поскольку эти полимерные агрегаты влияют на подвижность окружающих молекул воды, пространственное распределение дозы ведет к пространственному T2 распределению согласно теории Бломбергена-Паунда-Парселла.

Полимерные дозиметры, в зависимости от композиции, также могут быть эквивалентными воде. Полимерные дозиметры могут иметь более высокую чувствительность к дозе, чем гель Фрике, но также получать их может быть более трудно, чем гель Фрике. Существует множество различных составов/композиций материалов для полимерных гелей, например:

ксиленол оранжевый в комплексе с ионом железа (FBX)

Гель типа BANG (бисакриламид акриламид азот желатин) представляет собой желатиновый гидрогель, в котором растворены сомономеры акриламида и N,N0-метилен-бисакриламида

полиакриламидовые и желатиновые (PAG) гели

MAGIC (метакриловый (MAA)

аскорбиновая кислота (AscA) в желатине, инициированная медью

MAGAS (MAA, желатин с AscA)

MAGAT (MAA, желатин и THPC) полимерные гелевые дозиметры

PAGAT представляет собой нормоксический гель типа PAG, в котором используют тетракис-[гидроксиметил]фосфонийхлорид (THPC) для захвата загрязняющих свободные радикалы кислорода

PRESAGE представляет собой радиохромный полимерный дозиметр, который состоит из чистой полиуретановой матрицы, содержащей лейкокраситель (лейкооснование малахитового зеленого), который претерпевает изменение цвета, когда подвергается воздействию ионизирующего излучения.

На фиг. 7 представлена блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует вариант осуществления способа в соответствии с изобретением. На этапе 700 определяют положение целевой зоны. Положение целевой зоны определяют с помощью предшествующих сведений или получают с использованием данных магнитного резонанса. На этапе 702 пучок ионизирующего излучения направляют внутрь целевой зоны. На этапе 704 получают данные магнитного резонанса. На этапе 706 вычисляют дозировку ионизирующего излучения субъекта. Дозировку ионизирующего излучения субъекта вычисляют посредством получения данных магнитного резонанса от дозиметра согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Ниже описан пример потока операций для вычисленного магнитного резонанса и устройства лучевой терапии, в котором используют радиометрическую фиксацию пациента и способ, проиллюстрированный на фиг. 7. Показаны только рабочие этапы, связанные с использованием предложенного устройства. В случае необходимости, поток операций можно прерывать на каком-либо этапе и заканчивать на этапе 14.

1. Получение радиочувствительного материала (например, геля Фрике или полимерного геля) в точно контролируемых условиях, включая контроль качества и документирование характеристик (например, дата производства, композиция, номер партии, характеристики чувствительности).

2. Транспортировка и хранение в контролируемых условиях (например, температура, свет, длительность).

3. Верификация и/или калибровка характеристик геля в тестовой области (не внутри поля обзора пациента) непосредственно перед применением, используя (интегрированные) дозиметры (например, ионизационную камеру), в зависимости от надежности процесса в отношении получения и хранения материала.

4. Применение радиометрического материала вблизи от пациента.

5. Установка параметров визуализации (т.е. MR последовательность, геометрия).

6. Предварительное сканирование с использованием MR, чтобы верифицировать правильную локализацию пациента, целевую область и радиометрический материал, а также подходящие настройки визуализации (например, размер поля обзора).

7. Установить и верифицировать параметры лечения (например, пациент, доза, регулирование по времени, целевая зона).

8. Облучить с одновременной MR визуализацией мишени и радиометрического материала (визуализация в реальном времени). В зависимости от локализации мишени, поле обзора можно устанавливать и переключать между областями мишени и радиометрического материала (например, чередующаяся визуализация мишени и областей спереди/сзади мишени по отношению к углу падения пучка лучевой терапии).

9. Использовать характеристики чувствительности, результаты калибровки, условия лечения и визуализации (например, регулирование облучения по времени, общая длительность, температура, настройки MR последовательности) для преобразования контраста изображения (измеренного времени релаксации) в информацию о дозе.

10. Вычислить/реконструировать и отобразить накопленную/интегрированную дозу (постобработка, фильтрование (например, медианное), возможно, с учетом движения органов).

11. Вычислить/реконструировать и отобразить нарастающую дозу (например, на единицу временного интервала, на единицу угла облучения) (возможно, с учетом движения органов).

12. Верифицировать параметры лечения и процесс (например, доза, положение пациента/мишени).

13. Повторять с этапа 8 до тех пор, пока лечение не будет закончено.

14. Сохранить информацию о лечении (например, измеренную дозу, информацию о радиометрическом материале, общая клиническая документация) для целей обеспечения качества и возможно адаптации плана лечения.

В случае необходимости описанный выше поток операций можно прерывать на каком-либо этапе и заканчивать на этапе 14.

Несмотря на то, что изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в представленном выше описании, такие иллюстрации и описание следует толковать как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничивающие; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.

Специалисты в данной области могут понять и реализовать другие вариации раскрытых вариантов осуществления посредством практического осуществления описываемого в заявке изобретения, изучив чертежи, описание и приложенную формулу изобретения. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает другие элементы или этапы, а формы единственного числа не исключают множественности. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные характеристики перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает на то, что комбинация этих характеристик не может быть использована с пользой. Компьютерную программу можно хранить/распространять на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемый вместе с или в качестве части другого аппаратного обеспечения, но также его можно распространять в других формах, например, через интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Номера ссылок в формуле изобретения не следует толковать в качестве ограничения объема.

СПИСОК НОМЕРОВ ПОЗИЦИИ

100 субъект

102 дозиметр

104 опора для субъекта

106 теплоизоляционный слой

108 источник излучения

110 ионизирующее излучение

300 дозиметр

302 отдельная ячейка

304 теплоизоляционный слой

306 наружная поверхность

308 наружная поверхность

400 дозиметр

402 отдельные ячейки

404 теплоизоляционный слой

406 наружная поверхность

408 наружная поверхность

410 наружная поверхность

412 наружная поверхность

500 дозиметр

502 наружная оболочка/теплоизоляционный слой

504 вакуумный порт

506 опора

508 пенополистирол

510 сжатый пенополистирол

512 оболочка, заполненная дозиметром излучения магнитного резонанса

600 терапевтический аппарат

602 секция магнита

604 субъект

606 опора субъекта

608 первый дозиметр

609 первая поверхность

610 второй дозиметр

611 вторая поверхность

612 подушечка

614 зона визуализации

616 целевая зона

618 приемопередатчик

620 радиочастотная катушка

622 траектория через радиочастотную катушку

624 источник питания градиентной катушки

626 разделенная градиентная катушка

628 источник излучения

630 пучок ионизирующего излучения

631 модификатор пучка

632 уловитель пучка

634 система управления источником излучения

636 компьютерная система

638 интерфейс аппаратного обеспечения

640 процессор

642 пользовательский интерфейс

644 компьютерный накопитель

646 компьютерная память

648 данные магнитного резонанса

650 магнитно-резонансное изображение

652 карта распределения дозы

654 карта абсорбции дозы

656 модуль управления системой магнитно-резонансной визуализации

658 модуль управления источником излучения

660 модуль определения местоположения целевой зоны

662 модуль реконструкции магнитно-резонансной визуализации

664 модуль вычисления дозировки

666 модуль вычисления карты распределения дозы

668 модуль вычисления карты абсорбции дозы

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к дозиметрии облучения. Дозиметр измерения дозы облучения субъекта во время сеанса лучевой терапии под контролем магнитно-резонансной визуализации содержит корпус, наружная поверхность которого выполнена с возможностью размещения субъекта, в котором каждая из отдельных ячеек содержит оболочки, заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса. Терапевтический аппарат содержит систему магнитно-резонансной визуализации, источник ионизирующего излучения, выполненный с возможностью направления пучка ионизирующего излучения в направлении целевой зоны внутри субъекта, компьютерную систему с процессором, машиночитаемый носитель информации и дозиметр. Исполнение инструкций предписывает процессору выполнять этапы определения положения целевой зоны, направления пучка ионизирующего излучения внутрь целевой зоны, причем ионизирующее излучение направляют так, что ионизирующее излучение проходит через дозиметр, получения набора данных магнитного резонанса от дозиметра, при этом дозиметр по меньшей мере частично находится внутри зоны визуализации, вычисления дозировки ионизирующего излучения субъекта в соответствии с набором данных магнитного резонанса. Использование изобретений позволяет повысить воспроизводимость измерений дозы радиации. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Дозиметр (102, 300, 400, 500, 608, 610) для измерения дозы облучения субъекта (100, 604) во время сеанса лучевой терапии под контролем магнитно-резонансной визуализации, содержащий:
корпус, наружная поверхность (106, 306, 308, 406, 408, 410, 412) которого выполнена с возможностью размещения поверхности (609, 611) субъекта, и
каждая из отдельных ячеек (302, 4 02) в корпусе содержит оболочки (512), заполненные дозиметром излучения магнитного резонанса.

2. Дозиметр по п. 1, при этом дозиметр дополнительно содержит теплоизоляционный слой (106, 304, 404, 502) между наружной поверхностью и отдельными ячейками.

3. Дозиметр по п. 1 или 2, при этом дозиметр представляет собой вакуумную подушку (500, 610), причем дозиметр дополнительно содержит пенополистирольные шарики (508, 510), и внутри вакуумной подушки отдельные ячейки и пенополистирольные шарики смешаны.

4. Дозиметр по п. 2, при этом дозиметр представляет собой прокладку (400), и отдельные ячейки (402) рассредоточены равномерно внутри теплоизоляционного слоя (404).

5. Дозиметр по п. 2, при этом дозиметр представляет собой одеяло (300), причем отдельные ячейки (302) расположены в непрерывном слое, и теплоизоляционный слой (304) окружает непрерывный слой.

6. Дозиметр по любому одному из пп. 1, 2, 4, 5, при этом дозиметр выполнен с возможностью установки на опоре для пациента системы магнитно-резонансной визуализации.

7. Дозиметр по любому одному из пп. 1, 2, 4, 5, при этом дозиметр содержит две части (608, 610), причем каждая из двух частей имеет наружную поверхность, выполненную с возможностью размещения двух противоположных поверхностей субъекта.

8. Дозиметр по любому одному из пп. 1, 2, 4, 5, при этом дозиметр магнитного резонанса представляет собой любое одно из следующего: дозиметр Фрике и полимерный дозиметр.

9. Терапевтический аппарат, содержащий:
систему (602, 606, 618, 620, 624, 626, 636) магнитно-резонансной визуализации, выполненную с возможностью получения набора данных (648) магнитного резонанса из зоны (614) визуализации;
источник (108, 628) ионизирующего излучения, выполненный с возможностью направления пучка ионизирующего излучения (110, 630) в направлении целевой зоны (616) внутри субъекта (100, 604);
компьютерную систему (636) с процессором (640);
машиночитаемый носитель (644, 646) информации, содержащий исполняемые машиной инструкции (656, 658, 660, 662, 664, 666, 668) для исполнения процессором; и
дозиметр по любому одному из предшествующих пунктов,
причем исполнение инструкций предписывает процессору выполнять этапы:
определения (700) положения целевой зоны,
направления (702) пучка ионизирующего излучения внутрь целевой зоны с использованием положения целевой зоны, причем ионизирующее излучение направляют так, что ионизирующее излучение проходит через дозиметр,
получения (704) набора данных (648) магнитного резонанса от дозиметра (102, 300, 400, 500, 608, 610) системы магнитно-резонансной визуализации, дозиметр по меньшей мере частично находится внутри зоны визуализации,
вычисления (706) дозировки ионизирующего излучения субъекта в соответствии с набором данных магнитного резонанса.

10. Терапевтический аппарат по п. 9, в котором получают набор данных магнитного резонанса и вычисляют дозировку одновременно с этапом направления пучка ионизирующего излучения, и исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору корректировать любое из формы, и/или положения, и/или интенсивности пучка излучения в соответствии с дозировкой.

11. Терапевтический аппарат по п. 10, в котором дозировку ионизирующего излучения в целевой зоне вычисляют в соответствии с набором данных магнитного резонанса.

12. Терапевтический аппарат по любому одному из пп. 9-11, в котором этап определения положения целевой зоны выполняют посредством любого одного из следующего: использование приведенной системы координат, определяемой до операции, и определение положения целевой зоны в соответствии с данными магнитного резонанса.

13. Терапевтический аппарат по любому одному из пп. 9-11, в котором инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап вычисления карты (652) распределения дозировки у субъекта в соответствии с данными магнитного резонанса.

14. Терапевтический аппарат по любому одному из пп. 9-11, в котором инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап направления ионизирующего излучения через второй дозиметр согласно любому одному из пп. 1-9, причем второй дозиметр по меньшей мере частично находится в пределах зоны визуализации, инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап вычисления карты (654) абсорбции дозы у субъекта в соответствии с данными магнитного резонанса.

15. Машиночитаемый носитель информации, содержащий исполняемые машиной инструкции (656, 658, 660, 662, 664, 666, 668) для исполнения процессором (640) компьютерной системы (636) для управления терапевтическим аппаратом (600); причем терапевтический аппарат содержит систему 602, 606, 618, 620, 624, 626, 636) магнитно-резонансной визуализации, выполненную с возможностью получения набора данных (648) магнитного резонанса в зоне (614) визуализации; терапевтический аппарат дополнительно содержит источник (108, 628) ионизирующего излучения, выполненный с возможностью направления пучка (110, 630) ионизирующего излучения в направлении целевой зоны (616) внутри субъекта (100, 604); зона визуализации содержит целевую зону; и исполнение инструкций предписывает процессору выполнять этапы:
определения (700) положения целевой зоны,
направления (702) пучка ионизирующего излучения в направлении целевой зоны с использованием положения целевой зоны,
получения (704) набора данных магнитного резонанса от дозиметра согласно любому одному из предшествующих пунктов с использованием системы магнитно-резонансной визуализации,
вычисления (706) дозировки ионизирующего излучения субъекта в соответствии с набором данных магнитного резонанса.