[发明专利]用于在3D成像系统内将空间失真特征化的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年2月22日提交的美国临时申请第61/030914号的利益。

背景技术

技术领域

本发明涉及图像引导治疗领域，并且涉及创建和利用用于将成像误差特征化的体模以便于校正这种误差的系统和方法。

相关领域的描述

图像引导治疗(IGT)涉及大范围的现有的和开发中的利用一种或多种成像技术来帮助相关治疗更有效地传送的处理形式。IGT能够包括但是不限于如图像引导手术、放射手术、放射治疗、以及其他现有的和开发中的治疗类型等的处理形式。通常，IGT利用一种或多种成像技术来收集可表示感兴趣的组织的内部结构和/或健康状况的信息。获取的图像数据通常由计算机系统以及相关的应用软件来操作，以便产生并显示成像区域的三维虚拟模型或图像。图像数据能够用于在空间上更加准确地定位感兴趣的区域，以便于向感兴趣的区域进行更为准确的和集中的治疗传送。

在很多应用中，使用的IGT的安全性和有效性依赖于3D成像系统的空间准确性。例如，某些IGT用于定位具体治疗区域或容积，并且准确地将适当的治疗传送给识别的目标。在准确地识别所期望目标区域的空间位置中的误差将损害准确地传递适当治疗的能力。治疗的错误导向将最大的损害预期治疗的有效性，而且在某些应用中可能存在安全性顾虑，例如无意识地将治疗传送给非目标区域。

多种成像技术能够用于IGT，然而，所有已知的成像技术都面临一定的空间失真度。磁共振成像(MRI)利用强大的磁场，该磁场被施加到成像空间以优先地对准核磁化矢量，通常是存在于组织中的水中的氢原子。应用射频场来改变该磁化的对准，从而在磁场中产生MRI系统可检测的扰乱。然而，由MRI系统获得的位置数据具有来自磁场失真的空间失真和可能存在于成像容积之中的化学移位。

计算机断层扫描(CT)是另一种成像技术，其利用计算机处理、通过分析通常很多个从不同视角获取的二维x射线图像来产生虚拟的三维图像。然而，CT成像也具有来自被称为射束硬化的现象的失真。

单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和正电子发射断层扫描(PET)是核医疗成像技术，其利用放射性的示踪剂材料和伽马射线检测来产生三维图像，可频繁地指示生命体内的功能过程。通常，选择用在SPECT系统中的示踪剂发射被直接检测的伽玛射线，而选择用于PET系统中的示踪剂发射正电子，正电子使得通常在几毫米范围内的电子湮灭，导致两个伽马光子将被发射并随后被检测到。SPECT和PET系统具有来自如伽马射线或伽马光子的衰减和/或散射等因素的空间失真。

如上所述，IGT的有效性和安全性依赖于所使用的成像技术的准确性。因此应该理解，一直存在着对更准确地成像图像容积的改进的系统和方法的需要。也存在着将现有的、或尚待开发的成像系统中存在的空间失真特征化的需要.

发明内容

实施方式包括一种用于将医疗成像系统的空间失真特征化的方法，所述方法包括：估算期望的目标容积的轮廓和尺寸；确定期望的坐标系；确定多个控制点的期望的布置和间隔，其中，所述期望的布置和间隔与所确定的轮廓、尺寸、以及坐标系相匹配；构建与所述多个控制点的所确定的布置和间隔相匹配的并且配置为在基本刚性的结构中限定所述控制点的三维体模；相对于立体定位框架固定所述体模，使得所述多个控制点限定相对应的多个第一已知空间位置；对所述体模成像；根据成像确定第二测量的空间位置；将所述第一已知空间位置的至少一选择的子集与相应的第二测量的空间位置相比较；以及计算在所述第一已知空间位置和所述相应的第二测量空间位置之间的任何指示空间失真的标记。

实施方式包括，执行对所述期望的目标容积的轮廓和尺寸的估算以匹配生命体的一部分。

实施方式还包括，其中，三维体模至少部分地由快速成型工艺构建。

实施方式还包括，其中，快速成型工艺包括选择性激光烧结。

实施方式还包括对第二测量的空间位置的操作，以创建相对于第一已知空间位置具有减少的空间失真的测量的空间位置的校正集。

实施方式还包括构建体模，使得多个控制点以基本一致的间隔分布。