專利名稱：具有無重疊的3d-ct成像的放射治療的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有計算機斷層造影成像裝置的放射治療設備以及一種在放射治療中記錄圖像數(shù)據(jù)的方法。
背景技術：
放射治療是一種主流方法，其中使用了電離輻射，用于治療病理學組織，例如腫瘤組織。放射治療的目標是用充分的治療劑量照射待治療組織而且同時不損傷健康的周圍組織。此外，治療效果依賴于電離輻射在健康組織和病理學組織上作用不同。
在使用放射治療設備照射患者時，由于有意的和無意的患者運動(例如呼吸、胃腸蠕動)待照射的部位會移動。由此，照射會偏離之前確定的輻射計劃。US6778850描述了一種放射治療的實施，其中記錄了多個診斷的X射線圖像，以便從中重建出低分辨的斷層綜合圖像(Tomosynthese-Abbildung),所述斷層綜合圖像然后被用于將照射聚焦到目標體積上。US7684647描述一種放射治療的實施，其中將在輻射中所拍攝的2D射線照相與在照射之前所拍攝的3D圖像數(shù)據(jù)組相互聯(lián)系。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種放射治療設備和一種在放射治療時記錄圖像數(shù)據(jù)的方法，其可以精確地對照射進行監(jiān)視并且其中可以簡單地與之前所記錄的圖像數(shù)據(jù)進行對比。根據(jù)本發(fā)明的放射治療設備包含-治療放射源，-用于計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組的拍攝裝置，其包含診斷放射源和位于對面的放射探測器，借助所述放射探測器可以記錄原始圖像數(shù)據(jù)用于無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，-重建裝置，借助所述重建裝置可以從原始圖像數(shù)據(jù)中重建出無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，以及-控制裝置，用于協(xié)調地控制借助治療的放射源進行照射，以及使用拍攝裝置和重建裝置對無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組進行記錄和重建。因此，在放射治療設備中可以安裝或者集成用于三維的CT圖像數(shù)據(jù)組(CT表示計算機斷層造影)的拍攝裝置。借助所述拍攝裝置可以記錄三維的無重疊的計算機斷層造影圖像數(shù)據(jù)組。可以借助通用的CT重建算法從所記錄的原始圖像數(shù)據(jù)中重建所述三維的無重疊的圖像數(shù)據(jù)組。由此可以得到以高對比分辨率描述待照射部位的待照射部位圖像。與二維的射線照相相比，三維CT圖像數(shù)據(jù)可以以明顯更高的對比度分辨率更精確地描述和定位待照射的部位(特別是待照射的軟組織)。只使用來自不同方向的多個二維射線照相僅僅能夠以有限的三維信息描繪待照射的區(qū)域。如果此時應當在這些射線照相之間與規(guī)劃CT數(shù)據(jù)組建立關聯(lián)，那么由于不同的圖像類型在技術上不容易完成這種關聯(lián)的建立。僅僅斷層綜合拍攝雖然在經過對象的截面上為待檢查的對象進行成像，但是沒有完全無重疊地描述所述經過對象的截面。斷層綜合拍攝具有某種模糊，因為在對象中位于截面之前和之后的結構同樣地(如果也明顯模糊地)被成像并且由此在圖像中與實際的截面圖像信息一起被重疊地顯示。相應地，斷層綜合拍攝也不是無重疊的。由此，不僅限制了對比度分辨率，而且限制了三維的信息。當現(xiàn)在應當建立與規(guī)劃CT數(shù)據(jù)組的關聯(lián)時，技術上也不容易實現(xiàn)這一點，因為不同的圖像類型被彼此比較。另一方面，由當前放射治療設備所記錄的三維CT圖像數(shù)據(jù)組是對對象結構進行完全無重疊成像的三維數(shù)據(jù)組。從所述三維的CT數(shù)據(jù)組可以生成例如截面圖像，其僅僅在 該截面上顯像所述對象而沒有通過疊加目標對象的其他區(qū)域來“稀釋”該圖像信息。三維圖像數(shù)據(jù)組具有對CT圖像來說典型的良好的低對比度可探測性。由于三維的計算機斷層造影的圖像數(shù)據(jù)組和規(guī)劃CT圖像數(shù)據(jù)組之間的相似性，可以容易地以相對小的技術開銷來實施這兩個數(shù)據(jù)組的對比和/或關聯(lián)。放射探測器可以包含陣列，該陣列具有一個或者多個布置在患者縱向上的用于探測X射線的探測器行?？梢赃@樣布置探測器行，使之垂直于軸，治療的放射源圍繞該軸旋轉。CT探測器的每個探測器行可以分別包含數(shù)百個探測器元件。陣列可以包含具有長度上的伸展的平面，其在縱向上的伸展至少是在橫向上的伸展的2倍，或者甚至是3倍或者5倍。由此，探測器可以是這樣，使得測量場在患者橫截面方向上在放射治療設備的對稱中心至少有50cm，而測量場在縱向上在對稱中心最大覆蓋20cm。因此，探測器明顯不同于所謂的平板探測器(Flat-Panel-Detektor)，所述平板探測器例如被使用在錐形束CT(Cone-Beam-CT)中或者被用于生成放射照相、X光檢查或者斷層綜合并且由此常常具有明顯的正方形形狀。因此，拍攝裝置可以是單行計算機斷層造影或者多行計算機斷層造影。拍攝裝置能夠被可旋轉地支承。在這種情況下，為了記錄原始圖像數(shù)據(jù)，拍攝裝置可以至少以180°和放射探測器的扇形角度之和進行旋轉。例如可以將拍攝裝置和治療的放射源這樣固定在放射治療設備的旋轉裝置上，使得治療的放射源和拍攝裝置共同圍繞中心軸旋轉。這實現(xiàn)了緊湊的結構方式。以這種方式也可以在照射時且照射結束之前拍攝完整的原始圖像數(shù)據(jù)，所述原始圖像數(shù)據(jù)對于重建CT圖像數(shù)據(jù)組來說是必要的。 在實施形式中可以這樣配置控制裝置，使得照射被啟動。在此這樣控制記錄原始圖像數(shù)據(jù)以用于無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，使得在開始照射之后開始記錄。可以部分地(或者甚至完全地)在應用治療射線時記錄原始圖像數(shù)據(jù)，也就是在將治療射線由治療的放射源對準到患者的時候。拍攝裝置的必要時為此所需的旋轉可以同樣地(至少部分地)在應用治療射線時進行。在實施形式中控制裝置具有輸入端，通過該輸入端將表征待成像對象的運動的外部信號傳輸給控制裝置。外部信號可以例如通過外部的運動傳感器來記錄，例如通過監(jiān)測患者表面的光學拍攝裝置或者通過在呼吸時監(jiān)測胸腔壓力的壓帶(Druckgtotel)?？刂蒲b置可以這樣被配置來控制對原始圖像數(shù)據(jù)的記錄，使得僅僅在確定的時間間隔內記錄原始圖像數(shù)據(jù)，在所述時間間隔內待成像對象處于確定的運動狀態(tài)。原始圖像數(shù)據(jù)的記錄可以由外部信號觸發(fā)。例如可以僅僅在確定的呼吸階段記錄原始圖像數(shù)據(jù)。由此，在重建的計算機斷層造影的圖像數(shù)據(jù)中降低了運動模糊。重建裝置可以這樣被配置，使得將所記錄的原始圖像數(shù)據(jù)在時間上與表征待成像對象的運動的外部信號相聯(lián)系。也可以將該聯(lián)系用于這樣實施重建計算機斷層造影的圖像數(shù)據(jù)組，使得降低或者甚至最小化由運動引起的模糊。重建裝置可以這樣被配置，使得從所記錄的與外部信號相聯(lián)系的原始圖像數(shù)據(jù)中確定多個分別無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，所述3D圖像數(shù)據(jù)組在不同的時刻使待成像的對象成像。例如可以連續(xù)地記錄原始圖像數(shù)據(jù)。然后可以在使用與原始圖像數(shù)據(jù)相聯(lián)系的外部信號的情況下進行重建，并且可以在時間上將原始圖像數(shù)據(jù)進行分類。以這種方式可以生成三維的計算機斷層造影圖形數(shù)據(jù)組的時間上的序列，其中每個單獨的圖像數(shù)據(jù)組三維地并且無重疊地顯像對象結構。此外可以配置控制裝置，以便將在照射時所記錄和重建的、無重疊的、計算機斷層 造影的3D圖像數(shù)據(jù)組與之前所記錄的3D圖像數(shù)據(jù)組(例如與規(guī)劃CT圖像數(shù)據(jù)組)相比較并且根據(jù)該比較來控制照射過程。通過該聯(lián)系可以確定出待照射的對象是如何被移動的和/或被變形的。能夠例如通過嚴格的或者非嚴格的配準相關對象部位來產生該聯(lián)系，從中得到關于對象移動、旋轉和/或變形的信息并且用于控制照射。在此也可以將在照射時所拍攝的CT圖像數(shù)據(jù)組與檢查對象的在照射前所拍攝的時間分辨的CT圖像數(shù)據(jù)組相聯(lián)系，其中CT圖像在檢查之前在不同的時刻(例如在不同的呼吸階段)顯示了待照射的區(qū)域?？梢愿鶕?jù)比較來控制照射。例如，可以中斷照射；可以僅僅在事先給定的照射對象位置進行照射，所述照射對象位置通過比較來確定；或者可以這樣控制照射，使得跟隨對象運動進行照射。根據(jù)本發(fā)明的在放射治療中記錄圖像數(shù)據(jù)的方法包含以下步驟-在開始照射之后，記錄原始圖像數(shù)據(jù)用于無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，以及，-在照射結束之前，從原始圖像數(shù)據(jù)中重建無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組?？梢越柚哂蟹派涮綔y器的計算機斷層造影的成像設備來記錄原始圖像數(shù)據(jù)，所述放射探測器包含具有一個或者多個布置在患者縱向上的探測器行的陣列。原始圖像數(shù)據(jù)可以被記錄，方法是，放射探測器圍繞患者至少以180°和放射探測器的扇形角度之和進行旋轉?？梢栽谑褂猛獠啃盘柕那闆r下記錄原始圖像數(shù)據(jù)和/或重建無重疊的計算機斷層造影圖像，所述外部信號表征待成像對象的運動。例如，可以僅僅在確定的時間間隔內記錄原始圖像數(shù)據(jù)，在所述時間間隔內待成像的對象處于確定的運動狀態(tài)。然而，原始圖像數(shù)據(jù)也能夠連續(xù)地或不依賴于對象的運動地被記錄。所記錄的用于重建的原始圖像數(shù)據(jù)可以與外部信號相聯(lián)系，其中，特別地重建多個分別無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，其在不同的時刻顯像待成像的對象。
無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組可以與照射之前所記錄的3D圖像數(shù)據(jù)組比較，以便特別地依賴于所述比較來控制照射過程。上述以及下面的對各個特征、優(yōu)點以及效果的描述不僅涉及到裝置范疇也涉及到方法范疇，而沒有在每種情況下單獨詳盡地闡述；在此公開的各個特征也可以根據(jù)本發(fā)明是其他的合適的組合。


根據(jù)下面的圖示進一步地闡述本發(fā)明的實施形式，然而卻不局限于此。其中，圖I示出了放射治療設備的強示意性結構，具有在其中集成了 CT成像裝置的O形機架，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明在照射時記錄圖像數(shù)據(jù)的方法的一個實施形式， 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明在照射時記錄圖像數(shù)據(jù)的方法的另一個實施形式。
具體實施例方式圖I示出了具有O形機架13的放射治療設備11。機架13具有中央開口 13，將在患者臥榻19上的患者17定位其中以便照射。旋轉裝置21位于機架環(huán)上，借助所述旋轉裝置可以使治療的放射源23圍繞患者17旋轉。借助多葉準直儀(Multi-Leaf-Kollimator)對治療的放射源的射線進行視準(kollimiert),由此照射場被限制在二維內。據(jù)此，多葉準直儀區(qū)別于一維的二元準直儀(biniil.en Kollimator),所述二兀準直儀只允許照射場在一個維度上變化。同樣地，與旋轉裝置21相連并且集成在放射治療設備11中的是CT-X放射源25和CT探測器27，借助它們可以對于無重疊的三維的計算機斷層造影記錄原始圖像數(shù)據(jù)。CT探測器27包含具有一個或多個探測器行的陣列，所述探測器行被布置在患者17的縱向上。為了記錄原始圖像數(shù)據(jù)，成像部件可以和旋轉裝置一起以180°與放射探測器的扇形角度之和進行旋轉。放射治療設備11具有控制裝置29，借助所述控制裝置來協(xié)調地控制放射治療設備11的各個部件。此外，控制裝置29具有輸入端31，通過所述輸入端可以向控制裝置29輸入信號，所述信號由外部傳感器33或者運動監(jiān)視器所記錄并且表征患者17的運動(例如呼吸運動)。此外，放射治療設備11具有重建裝置35，借助所述重建裝置可以從原始圖像數(shù)據(jù)中生成無重疊的三維計算機斷層造影圖像數(shù)據(jù)組?？刂蒲b置29和重建裝置35可以例如由計算機單元來實現(xiàn)。圖2示出了描述根據(jù)本發(fā)明的方法的實施形式的流程圖。首先，開始照射(步驟51)?；颊叩暮粑\動被監(jiān)測并且通過外部的運動監(jiān)視器被采集。表征運動的信號被記錄并且被傳輸給放射治療設備(步驟53)。在照射時并且特別是在應用照射射線時記錄原始圖像數(shù)據(jù)(步驟55)。僅僅在確定的時間間隔內進行記錄，也就是當患者位于確定的呼吸階段時。根據(jù)外部信號來確定是否位于適當?shù)暮粑A段。在記錄了足夠的原始圖像數(shù)據(jù)之后，在照射結束之前從原始圖像數(shù)據(jù)中生成三維無重疊的計算機斷層造影圖像數(shù)據(jù)組(步驟57)。將該無重疊的三維計算機斷層造影圖像數(shù)據(jù)組與規(guī)劃CT圖像數(shù)據(jù)組(Planungs-CT-Bilddatensatz)相比較(步驟 59)。依賴于所述比較來控制照射，例如通過重定位患者或者通過對門控照射方法或者跟蹤照射方法進行控制(步驟61)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施形式。不同于在圖2中所示出的實施例在此連續(xù)地記錄原始圖像數(shù)據(jù)(步驟55’)。然而在重建時將原始圖像數(shù)據(jù)與表征運動的外部信號相聯(lián)系。時間分辨地進行重 建，也就是說，根據(jù)外部信號來對原始數(shù)據(jù)進行分類，并且生成無重疊的三維的CT圖像數(shù)據(jù)組的時間上的序列(步驟57’)。將在照射時所拍攝的CT圖像數(shù)據(jù)組的時間上的序列與在照射前所拍攝的檢查對象的時間分辨的CT圖像數(shù)據(jù)組相聯(lián)系，以便對照射進行控制(步驟59’)。附圖標記清單11放射治療設備13 機架I5中央開口17 患者19患者臥榻21旋轉裝置23治療的放射源25診斷的放射源27放射探測器29控制裝置31輸入端33外部傳感器35重建裝置51 步驟 5153 步驟 5355,55'步驟 55，步驟 55’57，57’ 步驟 57，步驟 57’59,59'步驟 59，步驟 59’61 步驟 6權利要求
1.一種放射治療設備(11)，其包括 -治療放射源(23)， -用于計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組的拍攝裝置，其包含診斷放射源(25)和位于對面的放射探測器(27)，借助所述放射探測器能夠記錄原始圖像數(shù)據(jù)用于無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組， -重建裝置(35)，借助所述重建裝置能夠從所述原始圖像數(shù)據(jù)中重建出所述無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，以及 -控制裝置(29)，用于協(xié)調地控制借助治療的放射源(23)進行照射，以及使用所述拍攝裝置和重建裝置(35)對所述無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組進行記錄和重建。
2.根據(jù)權利要求I所述的放射治療設備(11)，其中，所述放射探測器(27 )包含陣列，該陣列具有一個或者多個被連續(xù)布置在患者縱向上的用于探測X射線的探測器行。
3.根據(jù)權利要求2所述的放射治療設備(11)，其中，所述陣列包含具有長度上伸展的平面，其在縱向上的伸展至少是在橫向上的伸展的兩倍。
4.根據(jù)上述權利要求任一項所述的放射治療設備(11)，其中，所述拍攝裝置被可旋轉地支承，并且其為了記錄所述原始圖像數(shù)據(jù)能夠至少以180°加上放射探測器的扇形角度之和進行旋轉。
5.根據(jù)上述權利要求任一項所述的放射治療設備(11)，其中，這樣配置所述控制裝置(29)來開始照射并且來控制記錄所述原始圖像數(shù)據(jù)用于所述無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，使得在開始照射之后開始記錄。
6.根據(jù)上述權利要求任一項所述的放射治療設備(11)，其中，所述控制裝置(29)具有輸入端(31)，通過所述輸入端能夠向該控制裝置(29)輸入具有表征所述待成像的對象(17)的運動的外部信號。
7.根據(jù)上述權利要求任一項所述的放射治療設備(11)，其中，這樣配置所述控制裝置(29 )來控制對所述原始圖像數(shù)據(jù)的記錄，使得所述原始圖像數(shù)據(jù)僅僅在確定的時間間隔內被記錄，在所述時間間隔內待照射的對象(17)處于確定的運動狀態(tài)。
8.根據(jù)上述權利要求任一項所述的放射治療設備(11)，其中，所述重建裝置(35 )被配置以用于將所記錄的原始圖像數(shù)據(jù)與表征所述待成像的對象(17)的運動的外部信號在時間上相互聯(lián)系起來。
9.根據(jù)權利要求8所述的放射治療設備(11)，其中，所述重建裝置(35)被配置以用于從與所述外部信號相聯(lián)系的所記錄的原始圖像數(shù)據(jù)中確定出多個分別無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，所述3D圖像數(shù)據(jù)組在不同的時刻顯像待成像的對象。
10.根據(jù)上述權利要求任一項所述的放射治療設備(11)，其中，所述控制裝置(29)被配置，以便將在照射期間所記錄和重建的無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組與之前所記錄的3D圖像數(shù)據(jù)組相比較并且根據(jù)所述比較來控制照射過程。
11.一種用于在放射治療中記錄圖像數(shù)據(jù)的方法，其包含以下步驟 -在照射開始之后，記錄原始圖像數(shù)據(jù)用于無重疊的計算機斷層造影的3D圖像數(shù)據(jù)組，以及， -在照射結束之前，從所述原始圖像數(shù)據(jù)中重建出所述無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，借助含有放射探測器(27)的計算機斷層造影的成像裝置來記錄所述原始圖像數(shù)據(jù)，所述放射探測器包含陣列，所述陣列具有一個或者多個布置在患者縱向上的用于探測X射線的探測器行。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，記錄所述原始圖像數(shù)據(jù)，方法是，所述放射探測器(27)圍繞待成像的對象(17)至少以180°與放射探測器的扇形角度之和進行旋轉。
14.根據(jù)上述權利要求任一項所述的方法，其中，在使用表征所述待成像的對象(17)的運動的信號的情況下，進行對所述原始圖像的記錄和/或對無重疊的計算機斷層造影圖像的重建。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，僅僅在確定的時間間隔內記錄所述原始圖像數(shù)據(jù)，在所述時間間隔內所述待成像的對象(17)處于確定的運動狀態(tài)。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的方法，其中，將用于重建的所記錄的原始圖像數(shù)據(jù)與所述外部信號相聯(lián)系，其中重建尤其多個分別無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，所述3D圖像數(shù)據(jù)組在不同時刻顯像待成像對象(17)。
17.根據(jù)上述權利要求任一項所述的方法，其中，將所述無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組與3D圖像數(shù)據(jù)組相比較，以便特別依賴于所述比較來控制照射過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放射治療設備，包括治療放射源；用于計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組的拍攝裝置，包含放射源和位于對面的可用來記錄原始圖像數(shù)據(jù)用于無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組的放射探測器；用來從原始圖像數(shù)據(jù)中重建出無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組的重建裝置；以及控制裝置，用于協(xié)調地控制借助治療放射源進行照射，和使用拍攝裝置和重建裝置對無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組記錄和重建。此外，本發(fā)明涉及一種在放射治療中記錄圖像數(shù)據(jù)的方法，包含以下步驟在照射開始之后記錄原始圖像數(shù)據(jù)用于無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組，以及在照射結束之前從原始圖像數(shù)據(jù)中重建出無重疊的計算機斷層造影3D圖像數(shù)據(jù)組。
文檔編號A61B6/03GK102908159SQ201210276129
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2011年8月3日
發(fā)明者T.弗洛爾, M.格拉斯魯克 申請人:西門子公司