追蹤體內結構的外部標記物制造技術

本發明專利技術公開了在放射治療室中追蹤患者的體內結構的位置的系統和方法，該系統包括：基準標記物，其具有唯一的中心點；偏移結構，其可拆卸地與基準標記物連接，所述偏移結構具有相對于中心點的唯一三維偏移坐標；安裝件，其用于將偏移結構可拆卸地安裝到患者上；成像單元，其測量偏移結構相對于患者的目標體內結構的位置信息；以及檢測單元，其檢測偏移結構的位置信息以及計算目標體內結構與中心點之間的偏移距離。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求于2013年9月19日遞交的美國臨時專利申請No.61/879,873的優先權，該申請的全部內容通過引用方式并入本文。
本專利技術的總構思涉及利用外部標記物追蹤患者的體內結構的位置的系統和方法。
技術介紹
在諸如質子療法(PT)等一些醫療應用中，期望追蹤人體中目標區域的位置。對于人體解剖結構的例如因呼吸或心跳而移動的區域而言，在計算運動對治療計劃產生的影響時，重要的是將這些運動考慮在內。PT是一種癌癥治療技術，其使用高能質子來穿透患者身體，并且將能量沉積到諸如癌性腫瘤等治療區中。可以在通稱為回旋加速器和/或同步加速器的粒子加速器中產生帶電質子，并且利用一系列磁體將帶電質子以束線的形式引導到患者，一系列磁體引導并定形粒子束線，使得粒子在選定位置穿透患者身體并且沉積到治療區的部位上。粒子療法利用了帶電粒子的布拉格峰性質，使得大部分能量沉積在沿著束線的行程的最后幾毫米內，即沉積在通稱為等中心點的點處，這與常規的調強放射治療(即，光子)不同，在該調強放射治療中，大部分能量沉積在行程的前幾毫米內，并且輻射會超過目標區域，從而不期望地損傷健康組織。為了追蹤解剖結構的目標區域，過去使用基準標記物。基于基準的追蹤由于多種原因對于患者而言難以實現。例如，通過使用骨植入基準標記物容易實現高精度，但是基準標記物植入患者體中通常痛苦且難以進行。已經使用了諸如皮膚附著標記物等微創技術，但是這樣系統通常不太精確，尤其當目標區移動時，例如在患者呼吸或心跳期間。在使用選通來處置解剖結構運動的一些方法中，通過建立內部植入的基準標記物與被實時追蹤的外部放置的標記物之間的關系，可以實現動態追蹤。多種劑量的輻射經常被用于追蹤待治療目標區域的位置。通過成像制導進行目標定位對于放射治療的精確輸送至關重要。核驗成像、定位和目標系統與真正的輻射等中心點對準是有挑戰性的。因此，需要微創的、更精確的、耗時少的以及更有效的追蹤體內結構的系統和方法。附圖說明下面的示例性實施例表示設計成用以實施本專利技術總構思的目標的示例性技術和結構，但是本專利技術總構思不限于這些示例性實施例。在附圖和圖示中，為清晰起見，線、實體和區域的尺寸和相對尺寸、形狀、數量和質量可能被夸大。參考附圖，通過閱讀示例性實施例的以下詳細描述，將會更容易理解和領會各種各樣的其他實施例，在附圖中：圖1示出了根據本專利技術總構思的示例性實施例構造的外部基準標記物；圖2示出了根據本專利技術總構思的示例性實施例的等中心點設置階段的質子療法治療室；圖3A和圖3B示出了根據本專利技術總構思的示例性實施例的患者設置階段和操作階段的質子療法治療室；以及圖4示出了根據本專利技術總構思的示例性實施例構造的質子療法治療室。具體實施方式現在參考本專利技術總構思的示例性實施例，在附圖和說明書中對這些實施例的實例進行了說明。為了通過參考附圖來解釋本專利技術的總構思，本文描述了示例性實施例。本專利技術總構思的各個示例性實施例提供了追蹤患者的體內結構的位置的系統和方法。這些系統和方法可以有助于提供精確的腫瘤定位，并且可以用于通過極小的x射線侵入將輻射束輸送到目標腫瘤。本專利技術總構思的實施例提供了多種腫瘤定位技術，這些腫瘤定位技術能夠精確地確定腫瘤的位置，從而幫助確保有效劑量的輻射被輸送到腫瘤，同時不對健康的、非癌性組織造成損傷。諸如單一立體x射線成像、千伏電壓和兆伏電壓CT成像、可植入基準標記物和應答器、超聲成像、MRI等板上成像技術可有助于通過采集腫瘤位置信息而使得輻射束具體瞄準腫瘤區域來提高質子或其他放射療法的療效。還可以使用各種質子束成形技術來幫助將輻射精確地引導到待治療的腫瘤，同時減少輻射照射周圍組織。在一些實施例中，可以使用錐形束CT(CBCT)成像系統來輸送三維(3d)圖像，以允許三維參考圖像與三維當前圖像之間的配準，從而提高患者定位的精度。CBCT還能夠移動到特定位置且拍攝平板數字x射線圖像來用于確認圖像。可以集成診斷成像模式，以初始地支持學術研究先進質子療法。使用x射線管源和平x射線板的數字x射線通常用于對患者成像。這些系統快速成像且對于每個圖像只給予患者相對低的輻射劑量。然而，用于配準(患者圖像與規劃圖像的對準)的基準圖像是來自規劃CT的3D圖像，因此當試圖將2D圖像與3D基準進行配準時會有保真度損失。可以取兩個正交的x射線在兩個不同視圖中配準。成斜角的兩個x射線能夠用于產生用于配準的單個立體圖像。通過正交x射線的成像給予患者大概為質子療法劑量的0.2％的額外劑量的輻射。CBCT能夠用于生成與用于規劃的診斷CT相比具有較低軟組織對比度的3D圖像。來自CBCT的圖像可以用于配準的目的。通過CBCT的成像給予患者額外劑量的輻射。對于典型的雙場治療而言，CBCT輸送大概為質子療法劑量的0.7％的x射線劑量，或者與一對平面x射線相關聯的劑量的大約三倍的x射線劑量。診斷CT能夠用于復現規劃CT圖像的保真度。通過DXCT的成像具有對患者劑量較高的缺點。在與平面x射線相關聯的劑量的大約12倍時，在治療期間，患者將接受到額外x射線劑量中質子療法劑量的大約3％，該接受到的劑量是一個足夠大而保障包含在治療規劃內的值。在一些實施例中，每次治療用DXCT對患者成像的替代方案是使用更保守的成像方法來用于日用，并且不經常在DXCT上對患者成像，按用于重新規劃治療的間隔來設定定時。該方法通過如下方式來實現：通過在臺架上包括兩個成像器或者通過將DXCT添加到治療室中作為配件，利用患者定位子系統來將患者呈現給DXCT。軌道上CT能夠與不移動的長椅一起使用。另一選項是在另一位置進行不頻繁的DXCT成像。然而，如果CT與PET掃描相結合地完成來對輸送的輻射的位置進行成像(參見Section0below0below)，則可能希望在患者靜止于PPS上的同時進行成像。磁共振成像將磁場發送到患者體內以重構內部結構。MRI允許在設置期間追蹤患者，而無需輻射照射。另外，其能夠與PET相結合使用來進行無劑量范圍核驗。能夠實現這樣的視覺系統：其利用照相機經由來自照相機的像素坐標來定位患者。如果配準的像素變化，則能夠判定患者已經移動。該外部結構能夠與內部x射線圖像疊放以執行患者運動追蹤。紅外追蹤(IR)能夠用于追蹤患者的外部結構或外部基準。隨<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在放射治療室中追蹤患者的體內結構的位置的系統，所述系統包括：基準標記物，其具有唯一的中心點；偏移結構，其可拆卸地與所述基準標記物連接，所述偏移結構具有相對于所述中心點的唯一三維偏移坐標；安裝件，其用于將所述偏移結構可拆卸地安裝到所述患者上；成像單元，其測量所述偏移結構相對于所述患者的目標體內結構的位置信息；以及檢測單元，其檢測所述偏移結構的位置信息且計算所述目標體內結構與所述中心點之間的偏移距離。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.09.19 US 61/879,8731.一種在放射治療室中追蹤患者的體內結構的位置的系統，所
述系統包括：
基準標記物，其具有唯一的中心點；
偏移結構，其可拆卸地與所述基準標記物連接，所述偏移結構
具有相對于所述中心點的唯一三維偏移坐標；
安裝件，其用于將所述偏移結構可拆卸地安裝到所述患者上；
成像單元，其測量所述偏移結構相對于所述患者的目標體內結
構的位置信息；以及
檢測單元，其檢測所述偏移結構的位置信息且計算所述目標體
內結構與所述中心點之間的偏移距離。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述放射治療室是質子
療法治療室，并且所述檢測單元安裝到所述質子療法治療室的質子束
噴嘴上，使得所述檢測單元檢測所述質子束噴嘴與所述患者之間的氣
隙。
3.根據權利要求1所述的系統，還包括檢測所述檢測單元相對
于所述偏移結構的位置信息的照相機單元。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述檢測單元是紅外檢
測器、超聲檢測器、照相機單元和微波檢測器中的一者。
5.根據權利要求1所述的系統，還包括用于獲取所述患者運動
期間的選通模式以及將所述選通模式與所述偏移結構的對應運動進
行比較的裝置。
6.一種在放射治療室追蹤患者的體內結構的位置的方法，包括：
提供具有唯一中心點的基準標記物；
將偏移結構安裝到所述基準標記物上，所述偏移結構具有相對
于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬納森·胡貝爾，尼克·斯克勒德，
申請(專利權)人：普羅諾瓦解決方案有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US