[发明专利]用于门控放射治疗的方法和系统

说明书

本发明的名称为用于门控放射治疗的方法和系统，其提供了一种用于门控放射治疗系统的方法，包括：进行4D‑CT扫描以获得CT图像；对CT图像进行处理以提取特征信号，其中特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及基于特征信号与外部信号的相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。通过本发明，门控放射治疗不仅能够使用A4D‑CT的扫描结果也能够使用D4D‑CT的扫描结果，并且门控放射治疗的成本能够被降低，和/或放射治疗的效率能够被提高。

技术领域

本发明涉及放射治疗，尤其是涉及用于门控放射治疗的方法和系统。

背景技术

随着医疗技术的发展，放射治疗在疾病治疗中的应用越来越广泛。对于放射治疗而言，治疗的成功与否取决于对病变组织描绘的准确性。其中一个主要的问题是诸如病人呼吸引起的目标运动会导致传统自由呼吸计算机断层(CT)扫描中的显著伪影。为了克服该问题，四维计算机断层(4D-CT)技术被运用以描绘运动的目标或为目标运动建模。

通过在每个床位处进行过采样CT数据并将扫描图像检选(sorting)到对应于不同呼吸相位的多个CT体来实现4D-CT。当前较常研究的有两种4D-CT，一种是基于外部装置的4D-CT(A4D-CT)，而另一种则是无装置4D-CT(D4D-CT)。A4D-CT使用由CT扫描仪外的外部仪器记录的外部信号来进行检选。D4D-CT则基于病人内部身体构造进行检选，其呼吸信号从CT图像特征中提取。

在现有技术中存在大量关于4D-CT扫描及检选的介绍，例如，Ruijiang Li等人在“4D CT sorting based on patient internal anatomy”（Phys. Med. Biol. 54 (2009) 4821-4833）一文中提出了一种基于四个内部解剖学特征的D4D-CT检选方法。其它关于4D-CT的介绍还可参见美国专利申请US10/599,084、US12/290,200、US12/754,824等。这些现有技术的内容通过引用而结合到本申请中。

另外，在与本申请具有相同发明人的另一尚未公开的中国专利申请(申请号：201110358351.6；发明名称“D4D-CT成像方法、设备和系统”)中，还公开了使用肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例来生成呼吸曲线及其相应的CT图像(即，CT切片)检选。该申请的全部内容也通过引用而结合到本专利申请中。

在放射治疗中，还要求精确地将预定剂量的辐射投放到病变体(例如，癌)并且最小化投放到病变体周围的正常组织的辐射剂量。目前的研究已经能够在一定程序上实现以上要求，但是由于病人的呼吸会造成病变体的运动，所以在辐射精确性和辐射剂量方面还是会经常发生错误。

通常，使用门控放射治疗能够避免放射治疗中涉及辐射精确性和辐射剂量的问题。在门控放射治疗中，在病人处于呼吸周期中的特定相位时，病变体位于放射线束被投放的治疗区域，并且只有在该特定相位时才发射放射线束。在病人呼吸处于其它相位时，由于病变体发生了运动，放射线束无法被准确投放到病变体，所以不需要投放放射线束。

呼吸门控放射治疗通常涉及两种方式。在第一种方式中，内部代理器官(surrogate organ)被用于检测病变体的运动。其中，使用实时成像系统，如X射线成像系统来提供用于指示病变体运动的标记体的位置信息。在第二种方式中，使用了外部代理。其中，各种外部代理，如绑在病人身体上的应变计、气囊、实时位置管理RPM模块等被使用。

在现有技术中也存在大量关于门控放射治疗的介绍，例如，参见PCT专利申请PCT/US2007/017443。该现有技术的内容通过引用也结合到本申请中。