[发明专利]实时自适应剂量计算辐射治疗

说明书

一种辐射治疗系统(1)，包括：超声(US)成像单元(2)、配准单元(30)、US运动单元(44)、以及实时剂量计算引擎(46)。所述超声(US)成像单元(2)生成对象身体(4)区域的基线和实时US图像(3)，所述对象身体(4)区域包括靶和一个或多个危及器官(OAR)。所述配准单元(30)可变形地配准规划图像(32)与所述基线US图像(36)，并将所述规划图像(32)中的组织的辐射吸收性质映射(66)到所述基线US图像(36)。所述US运动单元(44)基于所述实时US图像在辐射治疗处置期间测量所述靶体积和OAR的运动。所述实时剂量计算引擎(46)基于从所述基线或规划图像映射到所述实时3D US图像(3)的所述组织辐射吸收性质，计算递送到所述组织的实时辐射剂量。

技术领域

以下总体涉及辐射治疗和医学成像。其具体结合辐射治疗实时剂量计算和三维实时超声成像而应用，并将尤其参考该应用进行描述。然而，将理解，本发明也应用于其他使用场景，并且不必须被限制到前述应用。

背景技术

辐射治疗(RT)识别并递送辐射以杀死靶区中的癌细胞，同时保留围绕靶区并且包括危及器官(OAR)的正常细胞。针对RT的规划过程对分成部分的剂量或随时间的剂量的辐射的递送进行规划。分成部分的处置改进了对癌细胞的破坏率，并且允许正常细胞恢复。规划过程是确定辐射束的大小、形状、方向和持续时间，以将最大剂量精确递送到靶区，同时使对OAR的暴露最小化的详细过程。在对规划剂量的计算中考虑在每个辐射束的路径中的不同组织密度(例如骨、软组织和器官组织)。通常，计算机断层摄影(CT)X-射线图像被用于评价各个辐射路径中的不同组织密度，并提供衰减信息。CT图像能够提供高分辨率并且包括对应于组织密度的对比度。

在RT处置期间使用诸如线性加速器(LINAC)的设备递送通过RT规划形成的规划，以在定时的持续时间递送具有选择的形状和大小的来自不同方向的辐射的射束。在RT递送中的最近改进包括在RT递送期间利用超声(US)对靶区的识别。US使用高频声波以提供实时图像，并且该高频声波不干扰并行的辐射处置束，或者相反辐射束不干扰US成像。通过机械臂将发送并接收声音的US探头或换能器保持在相对于患者的身体的恰当位置处。US通过相对于任意辐射束的投影路径，识别在患者的身体内部的靶，改善了靶向性。其他方法包括在前列腺(或其他靶)中使用植入的基准物(例如利用US成像可见的种子)、荧光检查或其他实时/机载成像，以改善靶向性。医疗保健从业者监视通常被叠加在US或规划图像上的投影路径，并且能够中断处置，或者通过移动患者支撑体或约束患者的卧榻来调节患者位置。由RT规划软件记录和评价图像，并且医疗保健从业者在下一分成部分的处置中做出任意调节。

然而，患者组织在处置递送期间(例如由于心脏或呼吸运动而)移动。患者有时会咳嗽、打喷嚏或排气，这可能短暂地改变靶、周围组织和或OAR的位置，将靶移出或将OAR移入辐射束的路径，等。目前的技术并不监测或计算在RT处置期间递送到靶区、周围组织、OAR的实际剂量，这意味着在分成部分的处置中健康组织可能超剂量或者靶区剂量不足。在处置递送期间不跟踪体积数据。在分次处置之间执行分析、剂量计算或评价。

发明内容

以下公开一种在RT中的新的且改进的实时自适应剂量计算，其解决了上述问题及其他问题。

根据一个方面，一种辐射治疗系统就，包括：超声(US)成像单元、配准单元、US运动单元、以及实时剂量计算引擎。所述超声(US)成像单元生成对象身体区域的基线US图像和实时US图像，所述对象身体区域包括靶和一个或多个危及器官(OAR)。所述配准单元可变形地配准规划图像与所述基线超声(US)图像，并将所述规划图像中的组织的辐射吸收性质映射到所述基线US图像。所述US运动单元基于所述实时US图像来在辐射治疗处置期间测量所述靶体积和OAR的运动。所述实时剂量计算引擎基于所映射的组织辐射吸收性质和所述实时3D US图像来计算递送到所述组织的实时辐射剂量。