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放射治療設(shè)備及操作方法

文檔序號:1077867閱讀:477來源:國知局
專利名稱:放射治療設(shè)備及操作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及放射治療設(shè)備及操作和控制該設(shè)備的方法。
現(xiàn)有的放射治療設(shè)備設(shè)法引導(dǎo)輻射波束到達(dá)病人體內(nèi)腫瘤,以便殺死癌細(xì)胞。就其本性而言,輻射是有害的,因而正在努力限制輻射照到病人的健康區(qū)。通常,這樣將涉及使用波束準(zhǔn)直器及定向技術(shù),在定向技術(shù)中,從各個方向把波束引向腫瘤,從而使腫瘤部位的輻射劑量最大而在鄰近區(qū)最小。
這種技術(shù)依賴于了解腫瘤位置的操作者。這些位置知識常常是從以前的探查及在醫(yī)療之后進(jìn)行脫機(jī)分析獲得的,供改善隨后醫(yī)療使用。但是,即使在短的時間內(nèi),軟組織往往隨機(jī)移動,限制了病史信息的使用。
這個問題在前列腺癌的醫(yī)療中特別嚴(yán)重。前列腺緊靠其他器官,如直腸和膀胱,這兩種器官對治療劑量的輻射作用是敏感的。如果不小心,容易對這些部分產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的副作用。但是,這些器官和前列腺的移動是常有的,能夠達(dá)到3到8mm。這個距離明顯大于這些器官之間的間隔,因而給醫(yī)療帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)建議把放射治療加速器與計算機(jī)化的斷層攝影(CT)設(shè)備結(jié)合,以便對前列腺當(dāng)前位置定位并據(jù)此引導(dǎo)輻射波束。把CT掃描的三維結(jié)果呈現(xiàn)給操作者,可鑒別前列腺并確認(rèn)建議需要輻照的體積。這種配置只要能夠控制,將提供大的多的醫(yī)療精度。
一種困難是,不能用三維(全息)顯示,因此必需把數(shù)據(jù)集投影到兩維屏幕上。然后,必須在需要輻照的三維器官的兩維屏幕上跟蹤。適用的軟件能夠分析數(shù)據(jù)集并提供輻照圖,但提供的輻照圖仍須操作者能看懂,才能使輻照圖發(fā)生效力。
因此,本發(fā)明提出一種適合提供治療輻射和成像輻射的放射治療設(shè)備,且包括供該成像輻射使用的兩維成像器,一計算裝置從成像器輸出準(zhǔn)備斷層攝影數(shù)據(jù),該治療源能根據(jù)斷層攝影數(shù)據(jù)的反饋進(jìn)行控制,其中,用該計算裝置從成像器輸出準(zhǔn)備多個相交的切面視圖。
這些切面像與操作者熟識的形式類似,操作者習(xí)慣以“門”像(portalimage)工作,“門”像是在醫(yī)療過程中從通過病人的輻射導(dǎo)出的。但是,該切面像將給出更高反差并顯示切面的細(xì)節(jié),而不僅僅是投影。解釋和看見一系列切面視圖比解釋和看見三維視圖更容易。
這些切面視圖為便于觀察,最好相互垂直地排列。至少使用三個切面視圖,因為每一切面提供兩個自由度,從而三個視圖將提供六個自由度。這些自由度能交叉校驗,確保數(shù)據(jù)集是可靠的和操作者沒有犯嚴(yán)重錯誤。
這些視圖理想的是基本在治療源的等量點上相交,因為治療區(qū)很可能就在該點,且治療加速器最佳精度也在該鄰域。
每一切面視圖是包括許多像素的數(shù)字像。一種建立像素的簡單途徑,是使像素與斷層攝影數(shù)據(jù)集中體像素(voxel)的2D平面對應(yīng)。但是,這樣得出的像很可能包含大量噪聲。這些噪聲一般通過對鄰近像素求平均消除,但代價是降低分辨率。在典型的CT集中,分辨率約每體像素1mm3,因而分辨率的降低可能產(chǎn)生問題。
在本發(fā)明中,提供的像的切面性質(zhì),能使像素成為橫切切面排列的多個體像素的平均結(jié)果,通常是相互垂直并理想的是成線性關(guān)系。這樣能夠保持CT集的分辨率,同時通過平均,降低像中的噪聲。與3d數(shù)據(jù)集的顯示比較,這樣存在以相同分辨率提供改進(jìn)質(zhì)量的像的前景,該像還更容易解釋。通常用5到20個體像素就能獲得好的結(jié)果。約10個體像素,即在7到15之間,是適當(dāng)?shù)摹?br> 理想的是,有顯示裝置向操作者顯示這些切面視圖。然后根據(jù)操作者通過輸入裝置發(fā)出的指令,控制治療源,輸入裝置最好是與顯示器關(guān)聯(lián)的例如鼠標(biāo)或其他指針。這種關(guān)聯(lián)體現(xiàn)在顯示器上疊加的像,該像能響應(yīng)輸入裝置的操作而運動。疊加的像能夠從以前對病人的探查和以前對病人的醫(yī)療之一導(dǎo)出,所以它與正被查找的區(qū)域或像對應(yīng)。該疊加的像最好是輪廓線,以便清楚看見下面的像。


現(xiàn)在,以舉例方式,參照

本發(fā)明的一個實施例,附圖有圖1畫出本發(fā)明的治療設(shè)備的示意圖;圖2畫出數(shù)據(jù)處理設(shè)備;圖3是通常從CT設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)集的配置圖,其中感興趣的數(shù)據(jù)以高亮顯示;圖4畫出本發(fā)明獲得的切面視圖;和圖5畫出從3D數(shù)據(jù)集到2D像的轉(zhuǎn)換。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1,病人10躺在床12或其他支承上。在床的腳(或頭)部,是可旋轉(zhuǎn)的載物臺14,其上安裝有產(chǎn)生治療輻射的醫(yī)療源16、產(chǎn)生成像輻射的診斷源18、和(例如)非晶硅平板成像器20。通過把成像器與CCD或光電二極管陣列結(jié)合,該成像器能把入射成像輻射轉(zhuǎn)換為可見的像輸出或(在本例中)數(shù)字的像輸出。
載物臺14可繞水平軸旋轉(zhuǎn),水平軸與等量點22重合。該等量點是需要醫(yī)療的體積的標(biāo)稱中心,并因此在病人工作臺之上一段短的距離上。把源16、18對準(zhǔn),以便把輻射引向等量點。通過把診斷源18繞工作臺的軸旋轉(zhuǎn),使之偏離醫(yī)療源16,以便兩個源都清楚地看見病人。據(jù)此把成像器20在載物臺14上對準(zhǔn),以便對著診斷源18。
源16、18之間的旋轉(zhuǎn)偏離要充分,以便把成像器20置于醫(yī)療源16的輻射場24之外。這樣可以保護(hù)成像器20,因為成像器20如果與暴露在診斷源的KeV能量輻射相反,暴露在醫(yī)療源16的MeV能量輻射中,成像器20將被毀壞。
能產(chǎn)生MeV和KeV兩種輻射的源,可以代替醫(yī)療源16和診斷源18兩者。在這種情形下,必須在醫(yī)療時能使成像器移出輻射場。該類型設(shè)備在GB-A-2353458中說明。
因此,隨著載物臺14的旋轉(zhuǎn),兩個源16、18及成像器20一起繞病人旋轉(zhuǎn),并保持對準(zhǔn)。這樣可使診斷源18和成像器20建立完整的錐形波束CT數(shù)據(jù)集。這樣還可使治療源16從許多對準(zhǔn)中,把輻射引向病人的病變區(qū)域,從而限制把輻射劑量照到需要醫(yī)療區(qū)周圍的非病變區(qū)。
圖2畫出數(shù)據(jù)處理設(shè)備。診斷源18和載物臺14受重構(gòu)服務(wù)器26控制,重構(gòu)服務(wù)器26還從成像器20收集數(shù)據(jù),并把收集的數(shù)據(jù)重構(gòu)成三維CT數(shù)據(jù)集。這樣可把數(shù)據(jù)提供給醫(yī)療控制的計算機(jī)28使用,計算機(jī)28有顯示器30和輸入裝置32,以便與操作者交互作用。一旦作出醫(yī)療決定,使用這些裝置控制醫(yī)療源16和載物臺14。
圖3按2D投影畫出CT數(shù)據(jù)集34。數(shù)據(jù)集34內(nèi)的器官,包括放大的前列腺36和直腸38。在該視圖中,很難在三維像的不同部分認(rèn)出相對位置。通過軟件分析數(shù)據(jù)集并識別各器官是可能的,但軟件的性質(zhì)及可能配置的裝置數(shù)量,由操作者確定是明智的。如果這樣,則要求操作者對數(shù)據(jù)集有理解能力。
據(jù)此,從數(shù)據(jù)集34提取三個相互垂直的切片40、42、44。這些切片在數(shù)據(jù)集34中部的等量點相交。因為設(shè)備通常瞄準(zhǔn)等量點,這些切片通常包括要治療的區(qū)。然后,如圖4所示,在顯示器30上顯示該三個切片。根據(jù)這些像,前列腺36和直腸38(在本例中)之間的區(qū)別更為明顯。本設(shè)備把需要醫(yī)療的前列腺像46疊加在其上,該像46是從病人更早診斷中探查拍攝的,或以前醫(yī)療中收集的數(shù)據(jù)得到的。該像46在圖4中以虛線表示,雖然該像實際上可取的是用反色顯示。
從圖4可見,自從收集該像以來,前列腺已經(jīng)移動;這是常見的,因為病人消化的食物和飲料,使直腸和膀胱對前列腺產(chǎn)生壓力所致。直腸和膀胱也移動,這表明,沒有同期定位數(shù)據(jù),則必須確定輻射場,以避開這些器官先前的定位和環(huán)繞它們的安全邊界。這表明,整個前列腺被輻照,從而危及醫(yī)療是不大可能的。
通過使用同期CT數(shù)據(jù),能夠查明靶的實際定位和非靶器官,并對劑量作相應(yīng)調(diào)整。操作者能夠操縱像46,把它疊在前列腺36上,同時,控制的計算機(jī)使用該信息引導(dǎo)醫(yī)療源16。該種軟件是熟知的,例如,本申請人的iViewTM軟件可供使用。
該軟件顯示的切片類似于“門”像,即用通過病人并被衰減的治療輻射拍攝的像。操作者習(xí)慣于解釋門像,因而能容易解釋本發(fā)明的像。但是,以這種方式使用門像是不適當(dāng)?shù)模驗槟康氖且苊鈱Σ∪耸┘又委熂壍妮椛?,直到建議的醫(yī)療已經(jīng)被批準(zhǔn)為止。
圖5畫出在上述安排中如何改進(jìn)像的質(zhì)量。如在上面指出,從數(shù)據(jù)集抽取單一切片48。三維數(shù)據(jù)集包括體像素的3D陣列,各有相應(yīng)的強度,等等。該片為5到20個體像素厚,通常是10個厚。軟件在沿切片48厚度伸延的體像素50中選擇一條直線。然后,對這些體像素的強度求平均,把平均值用作對應(yīng)像54中像素52的強度值。
結(jié)果是,像內(nèi)局部的瞬變值被平滑化,并使像失去許多顆粒,器官變得更容易認(rèn)出。但是,在平均時通常會丟失的像分辨率沒有損失。
顯而易見,可以對上述的實施例作許多改變而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.適合提供治療輻射和成像輻射的放射治療設(shè)備,且包括供該成像輻射使用的兩維成像器,一計算裝置從成像器輸出準(zhǔn)備斷層攝影數(shù)據(jù),該治療源能根據(jù)斷層攝影數(shù)據(jù)的反饋進(jìn)行控制,其中,用該計算裝置從成像器輸出準(zhǔn)備多個相交的切面視圖。
2.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的放射治療設(shè)備,其中的切面視圖是相互垂直排列的。
3.按照權(quán)利要求1的放射治療設(shè)備,其中至少準(zhǔn)備三個切面視圖。
4.按照權(quán)利要求3的放射治療設(shè)備,其中的視圖基本上相交于治療源的等量點。
5.按照前面權(quán)利要求任一項的放射治療設(shè)備,其中每一切面視圖,是包括如下像素的像,這些像素的值,是從斷層攝影數(shù)據(jù)集中多個體像素導(dǎo)出的。
6.按照權(quán)利要求5的放射治療設(shè)備,其中的多個體像素橫切關(guān)心的切面排列。
7.按照權(quán)利要求6的放射治療設(shè)備,其中的多個體像素與關(guān)心的切面相互垂直排列。
8.按照權(quán)利要求6或權(quán)利要求7的放射治療設(shè)備,其中的多個體像素線性地排列。
9.按照權(quán)利要求5到8任一項的放射治療設(shè)備,其中采用5到20個體像素之間。
10.按照權(quán)利要求5到9任一項的放射治療設(shè)備,其中采用7到15個體像素之間。
11.按照權(quán)利要求5到10任一項的放射治療設(shè)備,其中采用約10個體像素。
12.按照前面權(quán)利要求任一項的放射治療設(shè)備,其中有顯示裝置,用于顯示切面視圖。
13.按照權(quán)利要求12的放射治療設(shè)備,其中的治療源是根據(jù)操作者通過輸入裝置給出的指令控制的。
14.按照權(quán)利要求13的放射治療設(shè)備,其中的輸入裝置是與顯示關(guān)聯(lián)的。
15.按照權(quán)利要求14的放射治療設(shè)備,其中的關(guān)聯(lián)體現(xiàn)在顯示器上疊加的像,該像能響應(yīng)輸入裝置的操作而運動。
16.按照權(quán)利要求15的放射治療設(shè)備,其中疊加的像是從以前對病人的探查和以前對病人的醫(yī)療之一導(dǎo)出的。
17.按照權(quán)利要求15或權(quán)利要求16的放射治療設(shè)備,其中的疊加像是輪廓線。
18.本文說明的放射治療設(shè)備,基本上參照和/或按照附圖中畫出的說明。
全文摘要
一種放射治療設(shè)備,包括治療的輻射源、成像的輻射源、和供成像輻射使用的兩維成像器,一計算裝置從成像器輸出準(zhǔn)備斷層攝影數(shù)據(jù),該治療源能根據(jù)斷層攝影數(shù)據(jù)的反饋進(jìn)行控制,其中,用該計算裝置從成像器輸出準(zhǔn)備多個相交的切面視圖,這些相交的切面視圖與門像類似,但有更高反差和切面細(xì)節(jié),而不僅僅是投影。這樣,解釋和看見一系列切面視圖比解釋和看見三維視圖更容易。像的像素,是與切面橫切排列的多個體像素的平均結(jié)果,通常是相互垂直并線性的。理想的是,用顯示裝置向操作者顯示這些切面視圖。于是,治療源能夠根據(jù)操作者的指令控制。能夠從以前的探查和以前對病人的醫(yī)療之一,在顯示器上導(dǎo)出疊加的像。
文檔編號A61B6/03GK1717267SQ200380104483
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者凱文·J.·布朗 申請人:埃萊克特公司
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