[发明专利]追踪体内结构的外部标记物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月19日递交的美国临时专利申请 No.61/879,873的优先权，该申请的全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明的总构思涉及利用外部标记物追踪患者的体内结构的位 置的系统和方法。

背景技术

在诸如质子疗法(PT)等一些医疗应用中，期望追踪人体中目 标区域的位置。对于人体解剖结构的例如因呼吸或心跳而移动的区域 而言，在计算运动对治疗计划产生的影响时，重要的是将这些运动考 虑在内。PT是一种癌症治疗技术，其使用高能质子来穿透患者身体， 并且将能量沉积到诸如癌性肿瘤等治疗区中。可以在通称为回旋加速 器和/或同步加速器的粒子加速器中产生带电质子，并且利用一系列 磁体将带电质子以束线的形式引导到患者，一系列磁体引导并定形粒 子束线，使得粒子在选定位置穿透患者身体并且沉积到治疗区的部位 上。粒子疗法利用了带电粒子的布拉格峰性质，使得大部分能量沉积 在沿着束线的行程的最后几毫米内，即沉积在通称为等中心点的点 处，这与常规的调强放射治疗(即，光子)不同，在该调强放射治疗 中，大部分能量沉积在行程的前几毫米内，并且辐射会超过目标区域， 从而不期望地损伤健康组织。

为了追踪解剖结构的目标区域，过去使用基准标记物。基于基 准的追踪由于多种原因对于患者而言难以实现。例如，通过使用骨植 入基准标记物容易实现高精度，但是基准标记物植入患者体中通常痛 苦且难以进行。已经使用了诸如皮肤附着标记物等微创技术，但是这 样系统通常不太精确，尤其当目标区移动时，例如在患者呼吸或心跳 期间。在使用选通来处置解剖结构运动的一些方法中，通过建立内部 植入的基准标记物与被实时追踪的外部放置的标记物之间的关系，可 以实现动态追踪。多种剂量的辐射经常被用于追踪待治疗目标区域的 位置。

通过成像制导进行目标定位对于放射治疗的精确输送至关重 要。核验成像、定位和目标系统与真正的辐射等中心点对准是有挑战 性的。因此，需要微创的、更精确的、耗时少的以及更有效的追踪体 内结构的系统和方法。

附图说明

下面的示例性实施例表示设计成用以实施本发明总构思的目标 的示例性技术和结构，但是本发明总构思不限于这些示例性实施例。 在附图和图示中，为清晰起见，线、实体和区域的尺寸和相对尺寸、 形状、数量和质量可能被夸大。参考附图，通过阅读示例性实施例的 以下详细描述，将会更容易理解和领会各种各样的其他实施例，在附 图中：

图1示出了根据本发明总构思的示例性实施例构造的外部基准 标记物；

图2示出了根据本发明总构思的示例性实施例的等中心点设置 阶段的质子疗法治疗室；

图3A和图3B示出了根据本发明总构思的示例性实施例的患者 设置阶段和操作阶段的质子疗法治疗室；以及

图4示出了根据本发明总构思的示例性实施例构造的质子疗法 治疗室。

具体实施方式

现在参考本发明总构思的示例性实施例，在附图和说明书中对 这些实施例的实例进行了说明。为了通过参考附图来解释本发明的总 构思，本文描述了示例性实施例。

本发明总构思的各个示例性实施例提供了追踪患者的体内结构 的位置的系统和方法。这些系统和方法可以有助于提供精确的肿瘤定 位，并且可以用于通过极小的x射线侵入将辐射束输送到目标肿瘤。

本发明总构思的实施例提供了多种肿瘤定位技术，这些肿瘤定 位技术能够精确地确定肿瘤的位置，从而帮助确保有效剂量的辐射被 输送到肿瘤，同时不对健康的、非癌性组织造成损伤。诸如单一立体 x射线成像、千伏电压和兆伏电压CT成像、可植入基准标记物和应 答器、超声成像、MRI等板上成像技术可有助于通过采集肿瘤位置 信息而使得辐射束具体瞄准肿瘤区域来提高质子或其他放射疗法的 疗效。还可以使用各种质子束成形技术来帮助将辐射精确地引导到待 治疗的肿瘤，同时减少辐射照射周围组织。

在一些实施例中，可以使用锥形束CT(CBCT)成像系统来输 送三维(3d)图像，以允许三维参考图像与三维当前图像之间的配准， 从而提高患者定位的精度。CBCT还能够移动到特定位置且拍摄平板 数字x射线图像来用于确认图像。可以集成诊断成像模式，以初始地 支持学术研究先进质子疗法。