[发明专利]采用大腔膛的核及磁共振成像或者大腔膛的CT及磁共振成像的辐射治疗规划和跟踪系统

说明书

技术领域

本申请涉及图像引导辐射治疗规划。其尤其适合与多模态辐射治疗规划结合应用。

背景技术

辐射治疗是一种常用的肿瘤学治疗技术，其中，将一定剂量或者一系列剂量的高能伽玛（γ）辐射、粒子束或其他辐射输送至患者身体或者患者身体的目标区域，以实现诸如根除癌变组织的治疗效果。在辐射处置之前基于一个或多个规划体积图像规划辐射治疗会话（session），所述一个或多个规划体积图像的目的在于限定肿瘤和周围组织的解剖学边界，以确定辐射束参数和剂量分布。在辐射治疗规划（RTP）中通常采用计算机断层摄影（CT）扫描器，因为成像腔膛具有充分的尺寸，以容纳较大的/平的辐射治疗床和平均体格或大于平均体格的患者连同固定装置的相当体积。而且，如此采集的CT数据直接提供了用于RTP的组织的衰减性质。RTP床是经过仔细设计的平的支撑，其确保按照与成像时一样的位置对患者进行处置。用于RTP的CT成像的一个问题是患者将受到额外的电离辐射，其将导致对额外的长期不良副作用，例如癌症的担忧（而在很多情况下癌症正是其所要处置的）。此外，CT无法为身体的所有软组织区域提供必要的图像质量。

最近人们引入了正电子发射断层摄影（PET）作为可行的癌症检测成像模态，其包括转移扩散。在与诸如CT的其他数据融合之后，PET能够提供额外的用于辐射治疗规划和监测的肿瘤机能信息。在PET扫描中，向患者施用放射性药剂，其中，所述放射性药剂的放射性衰变事件将产生正电子。每一正电子在短射程内与电子相互作用从而产生发射两个反向的γ射线的正电子－电子湮灭事件。在采用符合探测电路的情况下，围绕患者的辐射探测器环形阵列探测对应于湮灭事件的符合反向γ射线事件。连接两个符合探测的响应线（LOR）含有湮灭事件的位置。所述响应线与投影数据类似，对其重建，以生成二维或三维图像。PET聚焦在诸如肿瘤性癌变组织的具有高代谢活动的区域上，因此有助于将恶性肿瘤与良性肿瘤、表征肿瘤复发和辐射坏死的低含氧量区域区分开。

PET已经表现出了改善分级、预后、规划和跟踪监测的潜力。然而，PET的一些限制包括空间分辨率有限，并且在出现高示踪剂累积的情况下缺少组织以外的额外解剖学细节。PET在描绘解剖学细节方面一般较差，因此在相对于其他患者解剖学结构定位肿瘤方面存在困难。存在多模态PET-CT系统用于进行辐射治疗规划，但是如上所述，这一布置仍将使患者遭受额外的来自所采用的CT扫描的有害电离辐射。磁共振成像（MRI）和光谱检查（MRS）提供了作为RTP中的解剖学成像的替代的可能性。在MR扫描中，通过静态主磁场B₀对所要检查的身体组织的核自旋对准，并通过在射频（RF）段内振荡的横向磁场B₁对其进行激励。使所产生的驰豫信号暴露于梯度磁场下，从而对所产生的共振定位。按照已知的方式接收所述弛豫信号，并将其重建成单维或多维图像。MRI具有优良的软组织成像，而MRS能够表征组织代谢，其能够提供有关感兴趣区域内的血管生成、细胞增殖和细胞程序死亡的信息。然而，磁共振系统受到其腔膛尺寸的限制，其无法舒适地容纳大于平均体格的患者以及较大的RTP床/平台面。此外，在某些定位/固定情况下，额外的腔膛空间（>70cm）是有益的，但是对于当前的MR系统而言，并不存在这样的额外空间。

成像模态之间的图像配准的准确性是RTP的重要特征，因此优选在同一会话内执行这两种扫描，从而避免患者移动和误配准误差。组合图像表示之间的偏差可能对处置评估工具，例如剂量体积直方图、肿瘤控制概率、正常组织并发症概率和适形性（conformality）指标产生重要影响。因此，需要一种PET-MRI多模态辐射治疗规划系统，其具有足够大的腔膛，从而舒适地容纳所述RTP床/平台面、大于平均体格的患者以及固定装置，从而以改进的工作流程在单个成像会话内执行扫描。

发明内容

本申请提供了克服上述问题和其他问题的新的改进的方法和系统。