估计由放射疗法系统实施的剂量的系统和方法

专利名称：估计由放射疗法系统实施的剂量的系统和方法
估计由放射疗法系统实施的剂量的系统和方法相关申请本申请要求2005年7月22日递交的名称为"SYSTEM AND METHOD OF DETERMINING POSITION OF AN OBJECT AND DELIVERING RADIATION THERAPY TREATMENT"的美国临时专利 申请No. 60/701,588的权益，以及2005年7月22日递交的名称为 "SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT"的美国临时专利申请No. 60/701,580的权益，其两者通 过引用结合于此。
背景技术：
过去几十年来，计算机和网络方面的改进、放射疗法治疗计划软 件以及医学成像仪器(CT、 MRI、 US和PET)已被结合到放射疗法实 践中。通常，装置用于跟踪用于实施治疗的设备的运动和位置。在治 疗期间向患者实施的辐射的量也被监视，以便向适当的靶治疗区域实 施正确的剂量(例如辐射的量)。典型地，经由硬接线到控制计算机 的机械传感器收集设备和患者位置信息。发明内容在一个实施例中，本发明提供了局部定位系统("LPS")，以控 制、验证、同步和/或QA放射疗法治疗系统或成像装置系统。这能够 实时地或者作为后处理进行。本发明的方面包括LPS和其它定位系统 之间的接口，以及使用这种信息用于机器控制、同步和/或患者过程如 成像或治疗。在另一个方面，LPS能够与其它患者监视装置通信以获 得信息用于机器控制、同步和/或患者过程。本发明的另一个实施例包括一种用于在患者成像或治疗的环境中 跟踪不同硬件部件的方法。这些部件能够包括机架、治疗床、准直仪 (基座和/或各个叶)或期望反馈的其它部件。用于这个系统的传感器 还能够附着到患者。定位反馈的一种方法利用典型地硬接线到控制计算机的机械传感 器。其它反馈方法集中于患者监视，并且这些包括能够插入到患者中的可植入RF装置。这些装置中的一些利用MOSFET技术以提供关于 接收剂量的反馈，而其它的则提供位置的读出。在另一个实施例中，本发明提供了辐射成像和/或放射疗法治疗系 统。该系统包括辐射源、可移动的设备、配置用于控制包括移动该可 移动设备的控制器以及局部定位系统。该局部定位系统包括直接耦合 到可移动设备的位置验证装置，以及与该位置验证装置通信的系统监 视模块。局部定位系统被配置为位置验证装置确定位置数据。在另一个实施例中，本发明提供了一种使用指示运动的标记来估 计放射疗法系统实施的剂量的方法。该标记与患者相关联。该方法包 括以下行为向患者实施辐射；在实施辐射期间监视标记的运动；以 及至少部分地基于标记的运动，估计向患者实施的剂量。在另一个实施例中，本发明提供了一种使用与患者相关联的标记 来估计放射疗法系统实施的剂量的方法。该方法包括以下行为向患 者实施辐射；获得与辐射的实施相关的信息；至少部分地基于该信息 估计实施到标记的剂量；获得标记接收的剂量；以及比较接收的剂量 与估计的剂量。在另一个实施例中，本发明提供了一种使用指示运动的标记来估 计放射疗法系统实施的剂量的方法。该标记与患者相关联。该方法包 括以下行为向患者实施辐射；在实施辐射期间监视标记的运动；至少部分地基于标记的运动，估计向患者实施的剂量；获得标记接收的 剂量；以及比较接收的剂量与估计的剂量。通过考虑详细的描述和附图，本发明的其它方面将会变得明显。


图1是部分示意性图示根据本发明的一个实施例的放射疗法治疗 系统的局部透视图。图2是部分示意性图示能够在图1中图示的放射疗法治疗系统中 使用的多叶准直仪的局部透视图。图3示意性图示了根据本发明的一个实施例的并且与图1的放射 疗法治疗系统相结合的局部定位系统。图4是能够在图3的局部定位系统中使用的多个装置的框图。图5是根据本发明的一个实施例的实施利用可变强度籽(seed)的放 射疗法治疗的方法的流程图。图6是根据本发明的一个实施例的利用来自在耙中或耙附近植入 的MOSFET类型标记的反馈的方法的流程图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，可以理解的是，本发明在 其应用方面不限于在以下描述中阐述的或者在以下附图中图示的组成 部分的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例，并且能够以 各种方式被实施或执行。同样，可以理解的是，在此使用的措辞和术 语目的是为了描述，并且不应当被认为是限制。在此的"包括"、"包 含"或"具有"及其变化的使用意味着包括其后列举的项及其等价物 以及另外的项。除非特别指定或限制，否则，术语"安装"、"连接"、 "支持"和"耦合"及其变化被广泛地使用，并且包括直接和间接的 安装、连接、支持和耦合。进一步，"连接"和"耦合"不限于物理 或机械的连接或耦合。尽管在描述附图时，在此可以进行方向性参考，诸如上、下、向 下、向上、向后、底部、前面、后面等等，但是这些参考是为了方便 起见相对于附图(如正常观察的那样)进行的。这些方向不打算在字 面上或以任何形式限制本发明。另外，术语如"第一"、"第二"和 "第三"为了描述的目的而在此使用，并且不打算指示或暗示相对的 重要性或显著性。另外，应当理解的是，本发明的实施例包括硬件、软件以及电子 部件或模块，为了讨论的目的，它们可以被图示或描述为好像多数的 部件单独地以硬件实现。然而，本领域以及基于阅读这个详细描述的 技术人员将会认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方 面可以用软件实现。同样地，应当注意到的是，多个基于硬件和软件 的装置，以及多个不同结构的部件可以用于实现本发明。进而，并且 如随后的段落中描述的那样，附图中图示的特定机械构造打算示范本 发明的实施例，并且其它可替选的机械构造是可能的。图1图示了能够向患者14提供放射疗法的放射疗法治疗系统10。 放射疗法治疗能够包括基于光子的放射疗法、短程疗法、电子束疗法、 质子、中子或粒子疗法或其它类型的治疗疗法。放射疗法治疗系统10包括具有机架18的放射疗法装置，该机架18由机架控制器20控制。 尽管附图中示出的机架18是环形机架，亦即它延伸通过整个360°以 产生完整的环或圆，但是也可以使用其它类型的安装布置。例如，能 够使用C型、部分环型机架或机器人臂。机架18能够支持放射模块，该放射模块具有放射源22和线性加 速器26，其可操作以生成光子放射束30。放射模块还能够包括调制装 置34，其可操作用于修改或调制放射束30。调制装置34提供放射束 30的调制，并且朝向患者14指引放射束30。特别地，放射束30被指 引朝向患者的一部分。广泛地说，该部分可以包括整个身体，但是一 般小于整个身体，并且能够通过二维面积和/或三维体积来定义。预期接收辐射的部分，其可以被称为靶或靶区(如46所示)，是所关心的 区域的例子。所关心的另一种类型的区域是危险区域。如果一个部分 包括危险区域，则放射束优选地偏离该危险区域。患者14可以具有多 于一个的需要接收放射疗法的靶区46。这样的调制有时被称为强度调 制放射疗法("IMRT")。也可以使用能够在相对于患者14的各种旋转和/或轴向位置处定 位放射模块的其它框架。另外，放射源22可以在不遵循机架18的形 状的路径中行进。例如，虽然图示的机架18通常是圆形的，放射源24 可以在非圆形路径中行进。在一个构造中，如图2所示，调制装置34包括准直装置。该准直 装置包括具有一组颚件39的初级准直仪。颚件限定并调节放射束30 可以通过的孔40的尺寸。颚件39包括由致动器41控制的上颚件和下 颚件。上颚件和下颚件可移动以调节孔40的尺寸。准直装置进一步包 括多叶准直仪(MLC) 38,其包括多个交错的叶42，这些叶操作以从 一个位置移动到另一个位置。叶42和颚件30的移动能够用定位装置 (如下面更详细描述)跟踪。还要注意的是，叶42能够被移动到在最 小和最大打开位置之间的任何位置。在放射束30到达患者14上的耙 46之前，多个交错的叶42调制放射束30的强度、尺寸和形状。每个 叶42由诸如电机或空气阀之类的致动器50独自地控制，以便叶42能 够迅速地打开和关闭以允许或阻止辐射通过。致动器50能够由MLC 计算机和/或控制器54控制。放射疗法治疗系统IO (图1)还能够包括检测器58 (例如千伏或 兆伏检测器)，其操作以接收来自治疗放射源22或分开的放射源的放 射束。线性加速器26和检测器58还能够作为计算机X线断层摄影 ("CT")系统操作，以生成患者14的CT图像。线性加速器26朝 向患者14中的靶46发射放射束30。 CT图像能够用放射束30获得， 该放射束30具有扇形几何形状、多层几何形状或锥形束几何形状。另外，CT图像能够用传递兆伏能量或千伏能量的线性加速器26获得。靶46和周围组织吸收辐射中的一些。检测器58检测或测量由靶46和 周围组织吸收的辐射量。随着线性加速器26围绕患者14旋转并朝向 患者14发射辐射，检测器58从不同的角度收集吸收数据。收集的吸 收数据被传送到计算机54，以处理吸收数据并生成患者的身体组织和 器官的横截面图像或"切片"。这些图像还能够图示骨、软组织和血 管。放射疗法治疗系统IO还能够包括支持患者14的患者支持物，诸 如治疗床62 (图l所示)。治疗床62沿着x、 y或z方向中的至少一 个轴移动。在其它构造中，患者支持物能够是适合于支持患者的身体 的任何部分的装置，并且患者支持物不限于必须支持整个患者的身体。 系统10还能够包括驱动系统66，其可操作用于操纵治疗床70的位置。 驱动系统66能够由治疗床计算机和/或控制器70控制。可替选地，使 用治疗系统10的另一个计算机和/或控制器能够控制驱动系统66。如上所述，放射疗法治疗系统IO包括许多部件和机械装置(例如 治疗床62、 MLC 38、机架18等等)，它们能够从一个位置移动到另 一个位置，以便向患者14实施期望剂量(例如预定的辐射量)。例如， MLC 38的叶42能够移动，以便调制正在向患者14实施的辐射的强度。 另外，治疗床62能够移动，以便适当地定位靶46。因此，治疗系统 10的部件中的每一个的运动能够被精确地控制以向患者14实施正确的 剂量。治疗系统IO的部件和机构的运动(以及操作)能够用多个计算 机和/或控制器(例如，机架控制器20、治疗床控制器70、 MLC控制 器54等等)控制。其它控制器，诸如剂量控制器75 (如图3所示)， 还能够被执行以在治疗期间向患者14实施正确的剂量。剂量控制器75 能够接收来自多个定位和剂量验证装置(如下面更详细描述)的信号， 以便确定将要向患者H实施的正确剂量。可替选地，单系统计算机(未示出)能够用于控制整个治疗系统10，其结合了所有分开的控制器和/或计算机的过程和操作。图3图示了 LPS 100的实施例，其具有到多个放射疗法治疗系统部件以及它们各自的控制器的链接。LSP 100还能够用于跟踪患者14 和靶46的移动(如关于图4描述的那样)。在其它实施例中，LPS 100 能够以其它类型的成像设备(例如CT、 MRI、 PET等等)实施，并且 不限于图1中示出的放射疗法治疗系统10。在图3示出的实施例中， LPS 100包括集成计算机105、系统监视模块110以及多个位置验证装 置125。在进一步推进之前，应当理解的是，多个位置验证装置125在此 也可以被称为多个运动验证装置125。如在此讨论的那样，位置验证装 置125能够用于获得装置125的速率(或速度)、加速度或时序。位 置信息、速度信息、加速度信息和时序信息在此能够共同称为运动信 息，因此术语"运动验证装置"的可能使用是对"位置验证装置"的 替换。同样如在此讨论的那样，位置验证装置125 (或运动验证装置 125)能够用于监视向位置验证装置125的辐射。如图3所示，治疗系统IO的控制器中的每一个(例如机架控制器 20、治疗床控制器70、 MLC控制器54、剂量控制器75等等)能够将 信号传送给它们相应治疗系统部件中的每一个，以便控制它们的运动 和操作。应当理解的是，诸如在图3中接收和传送的那些信号能够用 有线和无线通信部件(例如铜线、同轴电缆、射频("RF")、红外("IR") 信号、Wi-Fi信号等等)支持。治疗系统部件还将信号传送给系统监视 模块IIO。那些信号能够对应于部件的实际位置和操作。系统监视模块 IIO还能够从位置验证装置125接收信号。仍然参考图3， LPS 100的位置验证装置125能够耦合到治疗系统 10的各种部件。位置验证装置125能够用于从治疗系统10的部件收集 相对和绝对位置数据，这能够有助于优化放射疗法治疗的实施。例如，位置验证装置125能够耦合到治疗床62以提供治疗床62的位置、速 度和/或垂度。作为其它的例子，位置验证装置125能够被战略地定位 以检测机架位置、速度和垂度以及叶位置和速度。位置验证装置125还能够供应相对于其它部件的位置数据，例如 相对于机架位置的治疗床位置。类似地，位置验证装置125能够耦合 到治疗系统10的各种其它部件(例如MLC 38的叶42、机架18、线性 加速器26等等)以便提供其它位置数据。另外，在一些实施例中，定 位装置和信标能够耦合到或植入患者14以提供患者14和靶位置信息 (如关于图4更加详细地描述的那样)。在一些实施例中，LPS 100还能够用于跟踪治疗系统IO的部件移 动的速度。更加具体地，通过使用位置验证装置125的信号，能够以 多种方法确定部件的速度。在一个实施例中，多普勒效应用于跟踪移 动部件中的每一个的速度。在另一个实施例中，能够完成位置/时间比 较计算，以确定治疗系统10的每个部件的速度。例如，通过跟踪固定 到线性加速器的位置验证装置125，使用多普勒效应，能够跟踪线性加 速器26围绕机架18从一个位置移动到另一个位置的速度。为了跟踪验证装置125中的每一个的位置和速度，系统监视模块 110接收的信号被转发到集成计算机105。在一些实施例中，从系统监 视模块110向集成计算机105传送的信号被直接转发而没有改变。在 其它实施例中，从系统监视模块110向集成计算机105传送的信号在 发送之前被调制或改变。可替选地，系统监视模块110能够直接结合 到集成计算机105中。一旦从系统监视模块110接收到信号，集成计算机105就能够完 成由LPS IOO产生的控制环，并且将信号传送返回给多个系统控制器 (亦即机架控制器20、治疗床控制器70、 MLC控制器54、剂量控制 器75等等)中的每一个。从集成计算机105向系统控制器中的每一个传送的信号然后能够用于改变系统部件的位置和操作。因此，集成计 算机105能够有效地控制整个治疗系统10。在一个实施例中，LPS 100的集成计算机105能够用于将治疗系统 部件中的每一个的信号(例如如位置信号、速度信号、加速度信号等 等的运动信号)与位置验证装置125的信号相比较。例如，耦合到治 疗床62的位置验证装置125的位置信号能够被与直接从治疗床62传 送的硬接线位置信号交叉校验。如果位置验证装置信号不同于治疗床 62产生的信号，则集成计算机105能够判定是否需要对治疗床位置进 行改变。集成计算机105然后能够将校正信号传送给治疗床控制器70， 以便将治疗床62移动到正确位置。在另一个实施例中，使用集成计算机105，能够用LPS 100校正部 件的速度。例如，能够将用位置验证装置125监视的速度与从线性加 速器26的硬接线部件产生的速度信号相比较。如果用位置验证装置125 监视的速度不同于硬接线连接的速度，则能够使用集成计算机105对 线性加速器26的运动进行改变。因此LPS 100能够用于从治疗系统10的部件收集多种信息，以便 使用绝对和相对参考点在时间上和在空间上监视并校正每个部件的运 动。这么做，正在由位置验证装置125所跟踪的治疗系统10的部件中 的每一个能够被相互协调和同步，以向患者14实施正确的剂量和治疗。 例如，治疗床62、线性加速器26和MLC42全都能够被同步，并且通 过集成计算机105使它们的运动被实时验证，以向患者14实施治疗。 需要时能够对治疗系统10的部件的速度和位置进行校正。在另一个实施例中，LPS 100和/或其它对象定位系统能够与治疗 系统10对接和/或通信，以实施后处理验证操作。要注意的是，患者监 视装置也能够与治疗系统10对接和/或通信以执行后处理验证操作。在 完成治疗之后，能够回顾位置验证装置125的信号。还能够回顾治疗系统IO的部件中的每一个的硬接线信号。然后能够将来自位置验证装 置125的信号与相应的硬接线信号相比较。比较的结果能够用作质量 保证检查，以验证治疗系统IO的全部部件已正确地操作。使用这个比 较能够潜在地识别有故障的部件和需要更换的部件。LPS 100的(上述)位置验证装置125不限于监视机械装置和部件 (亦即机架18、 MLC 38、治疗床62等等)。同样，本发明的验证方 面不限于上述LPS装置。在另一个实施例中，多个位置监视装置能够 耦合到或植入患者14，以便监视、检测和/或改变治疗期间实施的剂量 115。图4图示了能够有助于放射疗法治疗的实施的示范性位置装置的 组200。位置装置能够包括反射器标记205、发送器标记210、可变强 度籽215和晶体管标记220。其它类型的位置装置能够包括射频籽和可 变频率籽。组200中包括的位置装置中的每一个能够结合到LPS 100 中。在其它实施例中，位置装置205-220不需要包括在LPS 100中，并 且能够植入分开的独立的监视系统中。在进一步推进之前，应当理解 的是，术语"标记"在此广泛地使用以包括术语籽。例如，可变强度 籽215在此也可以被称为可变强度标记215。在一些实施例中，反射器标记205植入在患者14的靶46附近， 并且用作无源跟踪与定位信标。反射器标记205还能够位于接近患者 14的位置(诸如治疗床62)。当反射器标记205通过诸如辐射源之类 的触发源激发时，反射器标记205的位置能够用于"定位"靶46的位 置。在一些实施例中，在放射治疗之前或期间，将反射器标记与CT成 像结合使用。使用反射器标记205获得的位置数据能够确认关于患者 解剖组织的患者14和靶46位置。因此，反射器标记能够有助于朝向 耙46指引放射疗法治疗。反射器标记205还能够植入患者14的其它 区域中(或位于其附近)。例如，标记205能够植入在识别的危险区 域("RAR")附近，以便避免使特别易损的区域暴露于辐射。发送器标记210是另一种类型的定位器，并且能够类似于反射器标记205使用。然而，发送器标记210不需要触发源以被激活。因此，根据结构，发送器标记210能够在治疗期间的任何时间被定位(并且 不仅在患者正被暴露于辐射时)。发送器标记210能够发送多种信号 (例如RF、蓝牙、WiFi、 IEEE 802.15.4等等)，其由相应的接收器接 收。在另一个实施例中，可变强度籽215能够用于既跟踪患者14的位 置，又跟踪向患者14实施的剂量。例如，RF定位籽能够配置为产生 特定信号，其对应于要向患者14实施的某个预定剂量。配置的RF籽 然后能够植入到患者14的靶46中或其附近。每次RF籽暴露于放射治 疗时，从籽发送的RF信号都能够变得较弱。在全部预定剂量已被实施 之后，籽将会停止发送信号。对于需要多次实施会话的放射治疗，能够在每次治疗之前为了信 息而探测可变强度籽215。这么做，能够验证在该实施会话之前已向患 者实施的辐射量。另外，用已由治疗系统IO实施的辐射量，能够验证 已由籽215接收的辐射量。然后能够比较这些值，并且能够验证治疗 系统10的操作。在其它实施例中，籽215能够使用多种其它技术(包 括无线和有线连接)发送它们的可变信号，这些技术诸如WiFi、包括 在IEEE 802.15族中的信号、光纤连接或传统电线连接。另外，籽215 能够以替换的方式变化，以便确定向患者14实施的剂量。例如，在一 些实施例中，从籽215发送的信号能够根据接收的辐射量而增加或变 得更强。在一些实施例中，可变强度籽215能够有助于确定耙46的变形(例 如靶46如何对放射治疗作出反应)。例如，诸如可变强度籽215之类 的标记能够用作用于变形计算的参照点。使用CT图像，或者通过用一 个或多个标记跟踪靶46，能够初始地进行变形计算。在2005年7月 22日递交的名称为"SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDEDQUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TORADIATION THERAPY TREATMENT "的美国临时专利申请No. 60/701,580中描述了变形计算的例子，其整体内容通过引用结合于此。 靶46的变形然后能够被与向患者14实施的辐射量相比较，该辐射量 能够使用籽215来计算。放射治疗策略可以与已发生的变形量比较地 根据接收的辐射量而改变。图5图示了利用可变强度籽215实施放射疗法治疗的方法的流程 图。首先利用治疗系统10注册患者14 (框250)。为了这样做，可变 强度籽215能够发送对患者14和靶46唯一的注册信号，其能够帮助 确保正在实施正确的治疗。 一旦注册，就能够确定将要向患者14实施 的剂量(框255)。从(多个)籽215正发送的信号的强度可以根据确 定的剂量来调节。在剂量中实施的辐射量能够取决于患者14、靶46以 及靶46的变形。在确定将要向患者14实施的剂量之后，能够确定耙 46的位置(框260)。在一些实施例中，正从籽215发送的信号能够 用于计算靶46的位置。在其它实施例中，标记(诸如标记205和210) 能够用于确定靶46的位置。另外，如上所述，还能够跟踪其它区域的 位置(例如患者的身体在治疗床62上的位置)。一旦位置数据已被收集，就能够向患者14实施预定剂量(框265)。 在实施期间，籽215能够用于计算正由患者14接收的剂量(框270)。 在一些实施例中，正从籽215发送的信号能够被连续跟踪，以便能够 贯穿治疗跟踪正由患者接收的辐射量。在其它实施例中，来自籽215 的信号以预定间隔读取或轮询。为了验证患者正在接收正确的剂量， 能够将正在实施的剂量与根据籽215正在接收的剂量相比较(框275)。 如果患者14正在接收的辐射量相对地等于正在实施的辐射量，则能够 进行确定是否继续治疗(框280)。如果来自籽215的信号不再存在， 则能够结束治疗(框285)。然而，如果需要另外的治疗，则过程能够 返回到框255以便确定将要向患者14实施的正确剂量。再次参考框275，如果患者14正在接收的辐射量不相对地等于治疗系统10正在实施的辐射量，则能够判定是否继续治疗(框290)。在一些实施例中，向患者14实施的辐射量和患者14接收的辐射量之间的差能够表示治疗系统故障。这样的差异也可以指示正在治疗不正确的区域。在这样的实施例中，可以终止治疗(框295)。然而，在一 些实施例中，能够进行调节以改变实施的剂量、改变治疗系统10的部 件的位置或者改变患者14的位置(框300)。这样的改变能够校正治 疗的实施，以便实施能够继续。在调节必需的部件之后，过程能够返 回到框255，以便能够为后续实施完成剂量计算。实例剂量计算也在美 国临时专利申请No. 60/701,580中描述。在一个实施例中，使用LPS 100中包括的剂量控制器75 (如图3 所示)能够执行图5中图示的过程。在另一个实施例中，使用分开的 独立系统能够实施图5中图示的过程。完成过程步骤的速度能够取决 于完成它的系统的性能。在一些实施例中，该过程实质上被连续更新， 以便在治疗期间能够进行对剂量和实施的治疗系统改变。返回参考图4，晶体管标记220也能够用于跟踪患者14的位置以 及患者14接收的剂量。与可变强度籽215不同，晶体管标记220的信 号能够用于监视剂量的强度以及患者已接收的辐射量。更加具体地， 来自晶体管标记220的强度信号能够被编译，以提供患者14已接收的 剂量的指示。在一个实施例中，金属氧化物半导体场效应晶体管("MOSFET") 标记220，诸如来自North Carolina的Morrisville的Sicel Technologies公司的传感器或标记之类，能够与其它定位器标记(诸如标记205和 210)结合使用，以有助于剂量向患者14的优化实施。定位器标记能 够用于确定靶46的位置和变形特性，并且MOSFET标记220能够用于 监视患者14正在接收的剂量。由患者14接收并且由MOSFET标记220 跟踪的剂量然后能够与从治疗系统10实际实施的剂量相比较。治疗之 后的剂量比较能够用于检测治疗中的系统性或随机误差，并且准备将来的补救治疗或治疗修改。在其它实施例中，贯穿治疗能够通过 MOSFET标记220实时地监视剂量，并且在相同的治疗期间能够对实施策略进行改变。图6图示了利用来自在靶46中或附近植入的MOSFET类型标记 220的反馈的方法的流程图。在图6示出的实施例中，结合日常CT扫 描完成该过程，该日常CT扫描是在治疗实施之前完成的。然而，在其 它实施例中，能够在治疗之前、期间或之后的任何时间并且结合多种 其它治疗(MRI、 PET等等)使用标记220。如图6所示，首先确定标记220的位置(框350)。其它信标和 籽(例如标记205-215)也能够被定位以便为患者14和靶46提供一组 完整的位置数据。在定位标记205-220之后，能够将它们的当前位置与 过去治疗的标记位置进行比较(框355)。这么做能够跟踪标记220的 迁移(如果有的话)。由于外力或靶46的移动，标记220可以从一个 位置迁移到另一个位置。在任一情况下，在后续治疗中如果标记已显 著地从一个位置迁移到另一个位置则可能需要调节。在确定标记的位 置(框355)之后，能够记录治疗系统10已实施的剂量，并且能够计 算患者14实际接收的预测辐射量(框360)。还能够测量标记200己 实际接收的辐射量和强度(框365)。预测的剂量计算(框360)能够与用标记220监视的剂量相比较 (框365)，以便验证接收的剂量等于或接近于实施的剂量(框370)。 在判定向患者14实施的治疗是否等于患者14接收的治疗(框370)之 后，能够考虑靶46的位置(框375)。要由放射疗法治疗的靶46的益 处能够在身体各处变化。因此，在一些情况下，治疗系统10实施的辐 射量能够大于靶46接收的剂量。能够生成报告(框380)，该报告能 够基于耙46和过去治疗的先验知识为特定的实施指示患者应当接收的 剂量。还能够考虑很可能发生的变形效应。使用确定性报告的信息和 和来自标记220的剂量数据，能够决定是否需要后续治疗(框385)。用这种方式使用标记220,能够改进变形计算并验证投影变形图。如果 不需要后续治疗则过程结束(框390)。如果需要另外治疗，则能够调节治疗系统10的设置(框395)，并且过程能够返回到框360。治疗 系统10的部件的位置和实施的剂量可能需要基于治疗的类型、变形或 患者位置而被调节。返回参考图4，在另一个实施例中，组200的一组标记和籽能够 被选择并且用于向运动中的靶10 (例如肺、消化道等等)实施治疗。 根据治疗系统IO、正在实施的治疗的类型以及患者14，能够确定从组 200中选择的标记和籽205-220的组合。在一个实施例中，使用标记和籽的组200，以及用其它装置(例 如荧光透视、MVCT、 kVCT等等)，能够跟踪靶46的运动。然后， 在剂量的实施期间，取决于靶的位置能够修改或中断治疗。例如，患 者14的肺可能需要被辐射。由于治疗期间患者需要呼吸，靶46(亦即 肺)可能处在相对稳定的运动中。为了跟踪肺的运动，组200的标记 和籽能够植入肺内或位于肺附近。肺的运动也能够由诸如上面列举的 其它装置监视。通过跟踪肺的运动，正在实施的治疗能够根据正在发 生的运动的类型被修改以包括不同的剂量。更加具体地，当患者正在 吸入时实施的剂量可能不同于患者正在呼出时实施的剂量。另外，通 过将组200的标记和籽的信号与其它装置的信号相比较，能够验证肺 的运动和实施的治疗。如果比较的结果不相互一致，则能够识别治疗 误差或设备故障。通过组200的标记和籽还能够识别肺的不稳定行为 (例如咳嗽)，以便治疗能够被暂停或中断，直到运动变得更加稳定 为止。在另一个实施例中，用于跟踪治疗系统10的部件以及籽和标记的 组200的装置的整个集合能够用于向患者14实施治疗。在一个这样的 实施例中，使用四维计算机X线断层摄影(4D CT)图像，治疗系统 10的部件和耙46的运动被用于提供优化治疗。4D CT图像能够指示3D图像容积的集合，其每个表示诸如呼吸之类的运动模式的"相"。 这些4D CT图像能够用于勾画轮廓，以及用于生成预期某个周期的 "相"的治疗计划。然而，患者的呼吸模式能够常常偏离由"4DCT" 图像集所指示的理想可再现模式。通过在治疗期间监视患者和/或系统 部件的运动，组200的籽和标记能够用于为容积中的每一个更加精确 地计算剂量。使用籽和标记跟踪的运动能够是不规则或非预期的，并 且不需要遵循平滑或可再现的轨迹。在实施期间还能够验证治疗系统 10的部件中的每一个的位置。使用各种装置获得的测量结果，能够为 患者的实际运动模式重新计算最优剂量。在另一个实施例中，患者14、 靶46以及治疗系统10的部件的运动能够用于在治疗期间实时地为4D CT的每个相重新计算剂量。变形监视技术(如上所述)也能够用作参 数，以计算和改变不同相之间的剂量。利用全部的可得数据源能够允 许最优治疗。由此，本发明还提供了确定对象的位置和实施放射疗法治疗的新 而有用的系统和方法。本发明的各种特征和优点在以下权利要求中阐 述。
权利要求
1.一种使用指示运动的标记来估计放射疗法系统实施的剂量的方法，所述标记与患者相关联，该方法包括向所述患者实施辐射；在所述实施辐射期间监视所述标记的运动；以及至少部分地基于所述标记的运动，估计向所述患者实施的剂量。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，所述标记布置在所述患者之内。
3. 如权利要求l所述的方法，其中，所述标记耦合到所述患者并 且在所述患者之外。
4. 如权利要求l所述的方法，进一步包括获得所述患者的多个图 像，并且其中所述估计剂量进一步基于所述多个图像。
5. 如权利要求4所述的方法，进一步包括向所述患者提供治疗，. 并且其中所述获得多个图像在向所述患者提供治疗期间发生。
6. 如权利要求4所述的方法，其中，所述获得多个图像基本上在 治疗位置中收集。
7. 如权利要求l所述的方法，进一步包括获得所述患者的三维图 像，并且其中所述估计剂量进一步基于所述三维图像。
8. 如权利要求l所述的方法，进一步包括获得所述患者的四维图 像，并且其中所述估计剂量进一步基于所述四维图像。
9. 如权利要求1所述的方法，进一步包括至少部分地基于所述估计，修改向所述患者实施的辐射。
10. 如权利要求1所述的方法，进一步包括进行变形，并且其中 所述估计剂量进一步基于变形。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中，所述标记用作用于所述进 行变形的参照点。
12. 如权利要求1所述的方法，进一步包括获得与所述标记接收 的辐射强度有关的从所述标记发送的信号，并且其中所述估计剂量进 一步基于所述标记接收的辐射强度。
13. 如权利要求1所述的方法，进一步包括获得正从所述标记发送的信号的强度，并且其中所述估计剂量进一步基于正从所述标记发 送的信号的强度。
14. 如权利要求13所述的方法，其中，正从所述标记发送的信号 的强度基于实施的辐射量。
15. 如权利要求1所述的方法，进一步包括基于监视所述标记的 运动来改变所述实施辐射。
16. 如权利要求1所述的方法，其中，所述实施辐射是根据治疗 计划的，并且进一步包括基于所述监视行为动态地修改所述治疗计划。
17. 如权利要求1所述的方法，其中，所述实施辐射是根据治疗 计划的，并且进一步包括基于所述监视行为动态地改变所述治疗计划。
18. 如权利要求1所述的方法，其中，所述监视所述标记的运动 包括监视所述标记的绝对位置、监视所述标记的相对位置、监视所述标记的绝对速度、监视所述标记的相对速度、监视所述标记的绝对加 速度、监视所述标记的相对加速度以及监视所述标记的时间序列中的 至少一个。
19. 如权利要求1所述的方法，进一步包括获得与所述标记相关 的剂量测定特性。
20. —种使用与患者相关联的标记来估计放射疗法系统实施的剂 量的方法，该方法包括向所述患者实施辐射； 获得与辐射的实施相关的信息；至少部分地基于所述信息估计向所述标记实施的剂量； 获得所述标记接收的剂量；以及 比较所述接收的剂量与所述估计的剂量。
21. 如权利要求20所述的方法，其中，所述标记被布置在所述患 者之内。
22. 如权利要求20所述的方法，其中，所述标记耦合到所述患者 并且在所述患者之外。
23. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括接收表 示所述标记接收的剂量的值以及用校准值来调节所述值。
24. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括用所述 患者的图像识别所述标记的位置，并且其中所述估计行为进一步包括 至少部分地基于所述标记的位置来计算剂量。
25. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得用 于所述标记的运动信息，并且其中所述估计所述剂量进一步基于所述运动信息。
26. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得检 测器数据，并且其中所述估计所述剂量进一步基于所述检测器数据。
27. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得系 统反馈信息，并且其中所述估计所述剂量进一步基于所述系统反馈信 息。
28. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得三 维图像，并且其中所述估计所述剂量包括用所述三维图像进行三维剂 量计算°
29. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得多 个三维图像，并且其中所述估计所述剂量包括用所述多个三维图像进 行四维剂量计算。
30. 如权利要求20所述的方法，进一步包括至少部分地基于所述 比较来修改所述实施辐射。
31. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得与 所述标记接收的辐射的强度有关的从所述标记发送的信号。
32. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括获得正 从所述标记发送的信号的强度。
33. 如权利要求32所述的方法，其中，正从所述标记发送的信号 的强度基于实施的辐射量。
34. 如权利要求20所述的方法，其中，所述获得行为包括在辐射次的一部分期间接收的剂量、用于整个辐射次的累积剂量以及在多次 辐射期间接收的累积剂量中的至少一个。
35. 如权利要求20所述的方法，形。
36. 如权利要求35所述的方法， 行行为的参照点。
37. 如权利要求20所述的方法, 比较来确定所述标记的位置。
38. 如权利要求20所述的方法， 施辐射。
39. 如权利要求20所述的方法， 运动信息。其中，所述估计行为包括进行变其中，所述标记用作用于所述进进一步包括至少部分地基于所述基于所述比较动态地改变所述实进一步包括获得用于所述标记的
40. —种使用指示运动的标记来估计放射疗法系统实施的剂量的 方法，所述标记与患者相关联，该方法包括向所述患者实施辐射；在所述实施辐射期间监视所述标记的运动；至少部分地基于所述标记的运动，估计向所述患者实施的剂量； 获得所述标记接收的剂量；以及 比较所述接收的剂量与所述估计的剂量。
41. 如权利要求40所述的方法，其中，所述标记被布置在所述患 者之内。
42. 如权利要求40所述的方法，其中，所述标记耦合到所述患者并且在所述患者之外。
43. 如权利要求40所述的方法，其中，所述获得行为包括接收表示所述标记接收的剂量的值以及用校准值来调节所述值。
44. 如权利要求40所述的方法，进一步包括用所述患者的图像识 别所述标记的位置，并且其中所述估计行为进一步包括至少部分地基 于所述标记的位置来计算剂量。
45. 如权利要求40所述的方法，进一步包括至少部分地基于所述 比较来确定所述标记的位置。
全文摘要
一种使用指示运动的标记来估计放射疗法系统实施的剂量的系统和方法。该标记与患者相关联。在操作的一种方法中，该方法包括向患者实施辐射；在实施辐射期间监视标记的运动；以及至少部分地基于标记的运动，估计向患者实施的剂量。在操作的另一个方法中，该方法包括向患者实施辐射；获得与辐射的实施相关的信息；至少部分地基于该信息估计向标记实施的剂量；获得标记接收的剂量；以及比较接收的剂量与估计的剂量。
文档编号A61B5/05GK101267769SQ200680034744
公开日2008年9月17日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年7月22日
发明者卢卫国, 古斯塔沃·H·奥利弗拉, 托马斯·R·麦克基, 肯尼斯·J·卢卡拉, 艾里克·斯楚纳尔 申请人:断层放疗公司