[发明专利]用于治疗计划的磁共振成像

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年8月3日提交且分配的序列号为61/514,547、题为“Four Dimensional (4D) Tracking System Using Orthogonal Dynamic 2D MRI”的美国临时申请的权益，该美国临时申请的全部公开以参考的方式并入此处。

技术领域

本实施例涉及动态医疗成像系统。磁共振成像（MRI）是广泛用于观看人体的结构和功能的医疗成像技术。MRI系统提供了软组织对比，其可以用于诊断软组织失调，例如肿瘤。

背景技术

由于正常呼吸而引起的解剖运动表示放射疗法中难以应付的挑战，对于精确治疗（剂量）计划和对于递送而言均如此，这是由于这种运动可以导致所计划的和实际的目标位置之间的差异。四维（即，三维空间和时间）计算机断层扫描（CT）是用于确定随时间的目标（肿瘤）位置并导出避开健康组织的3D（或4D）剂量分发的新兴的金标准。4D-CT的主要缺点在于：其基于每个轴向位置处的单个呼吸周期快照（在时间上），并且从而可能无法解决正常呼吸可变性。4D-CT将放射剂量给予患者，从而避免4D-CT的重复。

一种用于解决呼吸运动的策略也会是：针对对自由呼吸的患者递送的放射疗法治疗，定义目标周围的一般不确定性边际。该不确定性边际基于对大量患者人群的共识知识，或者最近使用每个患者的4D-CT研究。

在另一种策略中，提供了呼吸门控。在成像和治疗期间监视呼吸，并使用预处理扫描（例如4D-CT）来推断呼吸周期中的任何给定点处的目标位置。一种这样的技术利用替代物（surrogate）（例如，呼吸带或者光学监测的外部基准）来测量呼吸。然后，将每个周期中的相同“门控窗口”用于治疗递送。

在相关策略中，患者屏住其呼吸（自愿地或者在辅助下），以有效地阻止呼吸运动，同时对放射疗法进行管理。典型地，该策略依赖于作为肺部气体交换（经由肺量测定法）的函数的目标位置的可再现性。

在其他策略中，跟踪肿瘤或治疗位置。在一个示例中，将标记植入肿瘤区域中，并使用双源摄影x射线成像来在治疗期间跟踪这些标记。然而，x射线将成像剂量植入患者，并且标记的植入是有创的。在另一示例中，组合的放射疗法辐射系统和MRI跟踪潜在4D空间中的肿瘤运动。然而，3D MRI可能不提供充足的时间分辨率。

这些技术中的每一个具有由于从周期至周期或呼吸屏气至呼吸屏气的解剖运动的差异而引起的其他缺点。边际增大可以基于总体人群。由此，大的边际是非患者专用的，并可以导致肿瘤的欠辐射或健康组织的大区域的过辐射。由于外部替代物与实际肿瘤之间的呼吸漂移而使肿瘤位置随时间的偏移可以使得给定策略不太有效。4D-CT仅测量一个或少数几个呼吸周期并组合在呼吸周期内的数据，这可以导致由于获取上的不一致呼吸运动而引起的严重图像伪像。此外，呼吸运动可以通常继续在完成4D-CT后的随后时段中改变，从而未充分表示真实4D肿瘤运动。捕获这种数据的4D-CT的更长获取是在技术上可能的，但是由于辐射剂量顾虑或限制而无法进行。

发明内容

作为介绍，以下描述的实施例包括用于使用磁共振成像（MRI）制定治疗计划的方法、系统和计算机可读介质。使用MRI在许多个周期内随时间跟踪治疗区域的运动或位置。对于时间分辨率，通过不同定向下的肿瘤而不是使用三维扫描，在平面中进行跟踪。该跟踪可以用于计算肿瘤空间3D概率密度函数。可替换地或附加地，该跟踪被用于与替代物运动或信号进行比较，以建立长期的替代物与肿瘤的对应关系。在该比较针对给定的患者在适当时指示门控（gating）的情况下，可以执行门控。可以基于所跟踪的对象来建立边际。

在第一方面，提供了一种用于使用磁共振成像（MRI）制定治疗计划的方法。在多个生理周期内获取表示不同时刻处的第一和第二平面的磁共振（MR）数据。所述第一和第二平面相交经过患者中的对象并且是非平行的。处理器根据表示第一平面的MR数据在第一平面中沿第一和第二方向跟踪对象的位置。所述处理器根据表示第二平面的MR数据在第二平面中沿第三和第四方向跟踪对象的位置。还测量呼吸信号。所述处理器将基于所测量出的生理周期的位置与沿至少第二方向随时间跟踪的位置进行比较。基于该比较来验证允许使用对生理周期的测量的治疗。将来自跟踪的位置并入到治疗的概率密度函数中。