專利名稱：用于非躺著的患者的放射治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種放射治療系統(tǒng)，并且更特別涉及一種用于照射非躺著的直立 的患者(例如處于直立位置或處于前傾位置)的放射治療系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
先進(jìn)的放射治療要求用于治療計劃的精確成像。由于成像和治療發(fā)生在不同時間 和/或地點，在該兩個過程中患者位置必須盡可能地保持相同，以降低與內(nèi)部器官移位和 變形相關(guān)的位置誤差。圍繞垂直旋轉(zhuǎn)軸的患者旋轉(zhuǎn)是可接受的，因為這種旋轉(zhuǎn)不會影響施 加給內(nèi)部器官的重力，從而對器官移位和變形沒有影響。類似地，患者可以相對于放射束平 移，但相對于重力場保持在相同位置。治療非躺著的患者，例如處于直立位置或處于前傾位置，可以具有臨床的和經(jīng)濟 上的優(yōu)勢。然而，由于用于治療計劃的CT掃描儀關(guān)于在非躺著的位置定位患者在結(jié)構(gòu)上受 到限制，在現(xiàn)有技術(shù)中實際上沒有考慮這種位置，而CT掃描以躺著的位置進(jìn)行。只躺著成 像，例如CT或MRI典型地在通常躺著的位置應(yīng)用，然而通常的成像，例如X-射線或超聲還 可以在非躺著的位置應(yīng)用。典型地，只躺著的成像提供好于那些由通常成像提供的三維分 辨率和/或解剖學(xué)細(xì)節(jié)。因此，用于放射治療的治療計劃基于只躺著的成像。發(fā)明內(nèi)容如在以下更詳細(xì)描述的，本發(fā)明尋求提供一種用于照射非躺著的患者的改進(jìn)的放 射治療系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供一種用于非躺著的患者的放射治療系統(tǒng)，包括可操 作來固定包含靶的區(qū)域的固定器，使得區(qū)域變形由公式表征，其中該區(qū)域變形是分別處于 躺著的位置和非躺著的位置的區(qū)域組織的相對位置；可附接到所述固定器的、用于對靶成 像的成像設(shè)備；治療設(shè)備，可附接到所述固定器，用于對處于非躺著的位置的靶進(jìn)行治療； 處理器，所述處理器可操作來使用應(yīng)用于在成像位置所獲得的圖像的公式，產(chǎn)生在非躺著 的位置的區(qū)域的治療仿真。固定該區(qū)域可以包括密封和壓縮包含靶的區(qū)域。定位患者可以包括通過至少兩個 方位角或兩個仰角定向所述區(qū)域。此外或可選擇地，定位患者可以包括通過成像的靶定位。照射靶可以包括應(yīng)用通常的水平方向的放射束。所述公式可以基于線性模型，其中非躺著的靶位置通過由重力和其他力確定的偏 移和旋轉(zhuǎn)與躺著的靶位置相關(guān)，其中靶位置相對于標(biāo)記而言。對于堅固封閉的區(qū)域(例如腦)，偏移和旋轉(zhuǎn)可能是微小的。區(qū)域的示例包括骨盆 區(qū)域、乳房和顱骨中的至少一個。

結(jié)合附圖，通過以下詳細(xì)描述，將更全面充分地理解和意識到本發(fā)明，其中圖IA和IB是分別處于用于成像的躺著的位置和用于治療的非躺著的位置的器官 /組織/靶的簡3[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)造的和操作的用于組織固定的系統(tǒng)的簡要框圖；圖3A和:3B是分別處于用于成像的躺著的位置和用于治療的非躺著的位置的顱外 的器官/組織/靶(例如女性乳房)的簡圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于將放射治療應(yīng)用于非躺著的患者的方法的簡 化的流程圖。
具體實施方式
封閉的生物組織的下垂通常被認(rèn)為不顯著。因此，堅固封閉的組織通常對重力的 取向不敏感。這就是例如如圖IA和IB中所看到的封閉的腦的狀況。圖IA示出患者處于 躺著的位置的腦。靶T具有坐標(biāo)，例如直角坐標(biāo)(X，y，z)，其中ζ軸沿重力定向。盡管腦 是封閉的，但是相對于顱骨的微小的腦位移仍然可能響應(yīng)于重力場中不同的顱骨定向而發(fā) 生。因此，在圖IB中示出的非躺著的位置，靶T的位置已經(jīng)改變，并且現(xiàn)在是(χ+ δ x，y+ δ y， z+Sz)。然而，注意到的是，δχ和Sy通常能夠認(rèn)為是零。δ ζ位移小，并且可以例如通過 在相關(guān)方向上的非CT的腦成像來建模。這種模型提供了用于在各種不同位置的位移的公 式。能夠?qū)⒃摴綉?yīng)用于躺著的CT圖像，來得出處于非躺著的位置的治療仿真。其他器官，例如女性的乳房，沒有被骨頭封閉而是呈現(xiàn)在外的，并且容易使得它們 被壓縮或固定。現(xiàn)在參考圖2，其中圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的、用于組織固定 的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括固定器12，例如用于在其中接收組織或器官的接收器。該接收器可 以由剛性材料(例如金屬或塑料)制成并為特定的乳房定制尺寸，或者可以包括可膨脹的 氣囊，當(dāng)該氣囊膨脹時壓緊和固定乳房。如圖3Α和;3Β中所示，固定器12固定包含靶(在 圖示的情況下，在乳房中的靶14)的區(qū)域。固定器12可以封閉和壓縮該區(qū)域。圖3Α示出 在成像(躺著的)位置的乳房，而圖3Β示出在治療(非躺著的)位置的乳房。固定器12附接到成像設(shè)備16，例如但不限于超聲成像器、X射線成像器、MRI成像 器等等，用于對圖3Α的成像位置中的區(qū)域和靶進(jìn)行成像。固定器12關(guān)于成像設(shè)備16的空 間位置已知，并且固定器12連同靶的空間位移(平移和旋轉(zhuǎn))利用傳感器18容易地感測 和測量，例如利用固定器12上的光學(xué)裝置感測基準(zhǔn)標(biāo)記，或利用安裝在固定器12上的傳 感器(例如加速度儀)，或利用任意其他裝置。固定器12還能夠單獨地或同時地附接到治 療設(shè)備20，例如但不限于LINAC，用于執(zhí)行在圖;3Β的非躺著的位置的治療。此外，固定器12 相對于治療設(shè)備20的空間位置和移動是已知的。區(qū)域變形是分別處于成像位置(圖3Α)和處于非躺著的治療位置(圖3Β)的區(qū)域 組織的相對位置。區(qū)域變形可以由公式來表征，所述公式考慮了組織彈性和其他參數(shù)?？?操作(有效)地連接到固定器12、傳感器18、成像設(shè)備16和治療設(shè)備20的處理器22，使用 應(yīng)用于在成像位置獲得的圖像的公式，產(chǎn)生在非躺著的位置的區(qū)域的治療仿真?，F(xiàn)在參考圖4，其示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于對非躺著的患者應(yīng)用放射治療 的方法。首先，患者可以在非躺著的(例如直立的)位置成像，以確定相對于其他身體結(jié)構(gòu) (例如骨結(jié)構(gòu))的器官/組織/靶(貫穿權(quán)利要求書稱為靶)位置(步驟401)?；颊唠S后 可以重新定位到CT掃描位置(步驟40幻。重新定位的患者隨后可以在施加壓力的同時成 像(步驟403)。計算施加的壓力，作為用于產(chǎn)生類似于非躺著的(例如直立的)患者的器 官/組織/靶的位置所需的壓力。使用用于身體的變形的簡化的公式計算壓力，并且可以考慮組織彈性，這將在以下討論?；颊唠S后可以在施加確定的壓力的同時成像(例如CT掃 描)(步驟404)。在步驟404中，在躺著的成像位置固定包含靶的該區(qū)域。在非躺著的治療位置的 區(qū)域的空間位置通過對在成像位置所獲得的圖像應(yīng)用一公式來確定，該公式計算作為躺著 的成像位置的函數(shù)的非躺著的治療位置(步驟40 ?；颊唠S后可以定位在用于治療的非躺 著的治療位置(步驟406)。隨后可以在靶處于非躺著的治療位置的同時使用放射束照射該 靶(步驟407)。在步驟404中固定區(qū)域可以包括封閉和壓縮包含靶的區(qū)域。在步驟406中定位患 者可以包括通過至少兩個方位角或兩個仰角來定向該區(qū)域。此外或可選擇地，定位患者可 以包括經(jīng)由成像進(jìn)行靶定位。在步驟407中照射靶可以包括應(yīng)用通常水平方向的放射束。在步驟405中的公式可以基于線性模型，其中非躺著的治療位置是躺著的成像位 置與一系數(shù)的乘積，該系數(shù)將變形與重力和其他力相關(guān)聯(lián)。因此，在本發(fā)明中，用于治療計劃的圖像仿真在成像位置執(zhí)行。固定包含靶的區(qū) 域，使得對重力的區(qū)域敏感度降低，以便相關(guān)的變形能夠由簡單的公式表征。這種表征提供 了如下的能力在成像位置對區(qū)域成像并且應(yīng)用該公式以仿真在非躺著的治療位置的相應(yīng) 圖像。通常，將組織變形與施加的(重)力場相關(guān)聯(lián)的模型不一定是線性的。然而，當(dāng)邊 界條件固定(通過封閉)和組織剛度顯著增加(通過壓縮)時，結(jié)果所得的變形小，并且能 夠使用簡化的(線性)模型。模型參數(shù)能夠從例如組織機械參數(shù)的知識得出，或者能夠通 過使用適當(dāng)?shù)某上裱b備測量關(guān)于不同位置(具有已知的重力)的變形。如果期望考慮組織彈性，那么能夠估計(例如來自于早先的測試、教科書或其他 學(xué)術(shù)著作)或者測量組織彈性。例如在授予Ophir等人的美國專利5107837、5293870、 5143070和5178147中，描述用于測量和成像組織彈性的方法，上述公開通過引用合并于 此。該方法包括沿著路徑發(fā)射超聲波進(jìn)入組織，并檢測由超聲波脈沖產(chǎn)生的回波序列。隨 后沿著該路徑壓縮組織(或可替代地，從壓縮狀態(tài)解壓縮)，并且在該壓縮期間，沿著該路 徑發(fā)射超聲波的第二脈沖進(jìn)入組織。檢測由第二超聲波脈沖產(chǎn)生的第二回波序列，并隨后 測量第一和第二回波序列的選擇回波段的差分(differential)位移?；夭ㄐ蛄兄兴x擇 的回波段，即反射的RF信號，對應(yīng)于沿著換能器的束軸在組織內(nèi)特定的回波源。檢查在回 波段中的時移以測量組織區(qū)域的可壓縮率。授予Sarvazyan等人的美國專利5^5612描述了使用經(jīng)直腸超聲探測器用于前列 腺的彈性成像的設(shè)備，上述公開通過引用合并于此。該設(shè)備使得能夠進(jìn)行前列腺組織的彈 性模量的定量的和客觀的表征。在變形基本消除的情況下，公式簡化到恒等關(guān)系式。這是例如圖3A和;3B的壓縮 的乳房的情況患者可以在半俯臥的位置成像而在半直立的位置治療，同時乳房在該兩個 位置基本保持其形狀。最初可以僅部分封閉顱外的器官。例如，骨盆區(qū)域僅由骨盆骨部分封閉，而乳房自 然地完全沒有封閉。施加的壓力增加在封閉的區(qū)域中的內(nèi)部器官的剛度并降低在封閉的區(qū) 域中的內(nèi)部器官的可遷移度。如上描述的，根據(jù)本發(fā)明的實施例，固定器12結(jié)合了封閉和對封閉的區(qū)域施加壓力。當(dāng)患者從躺著的位置移動到直立位置時，由重力在尾側(cè)按壓前列腺和鄰近器官。 通過按壓躺著的患者的腹部可以產(chǎn)生相似的效果，從而增加腹部內(nèi)的壓力。模擬重力的器 官位移所需的壓力的量可以通過成像確定，例如但不限于χ-射線、超聲或MRI。對腹部施加 壓力可以通過附接氣囊到腹部、環(huán)繞患者和氣囊纏繞寬帶、并隨后對氣囊充氣來完成。本發(fā)明的保護(hù)范圍包括上述特征的組合和子組合，以及當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀上 述描述時將想到且不存在于現(xiàn)有技術(shù)中的它們的修改和變化。
權(quán)利要求1.一種用于非躺著的患者的放射治療系統(tǒng)，包括固定器，其可操作來固定包含靶的區(qū)域，使得區(qū)域變形由公式表征，其中所述區(qū)域變形 是分別處于躺著的位置和處于非躺著的位置的區(qū)域組織的相對位置； 成像設(shè)備，其可附接到所述固定器，用于對所述靶成像； 治療設(shè)備，其可附接到所述固定器，用于對處于非躺著的位置的靶進(jìn)行治療； 處理器，其可操作來使用應(yīng)用于在成像位置所獲得的圖像的公式，產(chǎn)生處于非躺著的 位置的區(qū)域的治療仿真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述固定器可操作來封閉和壓縮所述區(qū)域。
專利摘要一種用于非躺著的患者的放射治療系統(tǒng)，包括固定器，其可操作來固定包含靶的區(qū)域，使得區(qū)域變形由公式表征，其中該區(qū)域變形是分別處于躺著的位置和處于非躺著的位置的區(qū)域組織的相對位置；成像設(shè)備，其可附接到所述固定器，用于對靶成像；治療設(shè)備，其可附接到所述固定器，用于對處于非躺著的位置的靶進(jìn)行治療；以及處理器，其可操作來使用應(yīng)用于在成像位置所獲得的圖像的公式，產(chǎn)生處于非躺著的位置的區(qū)域的治療仿真。
文檔編號A61N5/00GK201840786SQ20102016994
公開日2011年5月25日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者摩西·艾因-高爾 申請人:摩西·艾因-高爾