專利名稱：放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法，并且更具體地涉及一種放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法，用于通過用放射線照射他或她的患病區(qū)域來治療患者。
背景技術(shù)：
放射治療是已知的，其通過用放射線照射他或她的患病區(qū)域(腫瘤)來治療患者。希望該放射治療提供高治療效果，并且照射正常細(xì)胞的放射線劑量小于照射患病區(qū)域上細(xì)胞的放射線劑量。
這樣的放射治療裝置是已知的，其基于通過應(yīng)用診斷X射線拍照的透射圖像來跟蹤患病區(qū)域的位置，并且用放射線照射該位置用于治療。但是，為了實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確性和可靠性的治療，希望用于檢測移動患病區(qū)域位置的準(zhǔn)確性改進(jìn)。
日本公開專利申請JP2001-291087A披露了一種圖像對準(zhǔn)方法(對圖像進(jìn)行定位的方法和裝置)，該方法能夠靈活地根據(jù)對準(zhǔn)狀態(tài)或者適應(yīng)地根據(jù)受檢者的特性對兩個圖像進(jìn)行對準(zhǔn)。該圖像對準(zhǔn)方法用于對要進(jìn)行比較的相同受檢者的兩個圖像進(jìn)行對準(zhǔn)。根據(jù)該圖像對準(zhǔn)方法，通過設(shè)置至少一對所關(guān)心區(qū)域并在每對所關(guān)心區(qū)域之間進(jìn)行局部匹配，能夠自動地得到所關(guān)心區(qū)域之間的位置關(guān)系。另外，可以可視地對所關(guān)心區(qū)域之間的對準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行顯示，并選擇要求重新對準(zhǔn)的所關(guān)心區(qū)域。該選中的所關(guān)心區(qū)域被手動地重新對準(zhǔn)作為受檢者。
日本公開專利申請JP2001-325584A(對應(yīng)于USP7,035,445B)披露了一種圖像對準(zhǔn)方法，其能夠通過對要被相互比較和解釋的相同受檢者的兩個或更多圖像進(jìn)行比較來增加比較準(zhǔn)確性，從而增強(qiáng)了解釋能力。該圖像對準(zhǔn)方法用于對兩個或更多的圖像進(jìn)行對準(zhǔn)。根據(jù)該圖像對準(zhǔn)方法，獲得了通過對上述兩個或更多圖像的每一個中的特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)而得到的特定結(jié)構(gòu)被強(qiáng)調(diào)圖像，并獲得該得到的特定結(jié)構(gòu)被強(qiáng)調(diào)圖像之間的結(jié)構(gòu)性位置關(guān)系?；谠摰玫降慕Y(jié)構(gòu)性位置關(guān)系，對該兩個或更多的圖像進(jìn)行對準(zhǔn)。
日本公開專利申請JP2002-032735A(對應(yīng)于USP6,915,003B)披露了一種圖像對準(zhǔn)方法，與傳統(tǒng)方法相比，該方法能夠通過進(jìn)一步抑制兩個圖像的未對準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確性的對準(zhǔn)。該圖像對準(zhǔn)方法用于對相同受檢者的兩個圖像進(jìn)行對準(zhǔn)。根據(jù)該對準(zhǔn)方法，對兩個圖像進(jìn)行示意性對準(zhǔn)，并選擇被示意性對準(zhǔn)的兩個圖像中的未對準(zhǔn)程度較高的局部區(qū)域。至少，對于該被選中的局部區(qū)域，進(jìn)行重新對準(zhǔn)。
日本公開專利申請JP2006-501922A(對應(yīng)于WO/2004/034329)披露了一種裝置，該裝置能夠以高準(zhǔn)確度、希望的是以毫米或以下的數(shù)量級將應(yīng)該被存儲的人體圖像與當(dāng)前圖像相關(guān)。該圖像處理單元具有輸入，用于人體體積當(dāng)前圖像的信號，其中該人體接收了具有某些運(yùn)動相位的運(yùn)動；至少一個輸入，用于表示包括在當(dāng)前圖像中的人體體積的運(yùn)動相位的信號；以及存儲器，其存儲該人體體積的先前圖像以及其中的相關(guān)運(yùn)動相位。該圖像處理單元將當(dāng)前圖像與先前的圖像相關(guān)，其中先前圖像具有與當(dāng)前圖像的運(yùn)動相位最接近的運(yùn)動相位。
日本公開專利申請JP-H10-099456A(對應(yīng)于USP5,673,300B)披露了一種正確地記錄為放射治療的患者準(zhǔn)備的治療計劃的方法。該方法為放射治療裝置的操作方法，用于發(fā)出至少一個放射線束，其中該放射線束具有可控方向的朝著患者的移動。該方法包括以下步驟(a)獲得計劃層析X射線照相術(shù)投射集合，其包括以位于第一位置的患者的預(yù)定治療容量向所述患者的多個第一放射治療投射，(b)使用接收該計劃層析X射線照相術(shù)投射集合的電子計算機(jī)，通過根據(jù)存儲程序的激活，基于第一計劃層析X射線照相術(shù)投射集合準(zhǔn)備放射線治療計劃，其中該計劃關(guān)于患者的第一位置引起放射線束的至少一個方向的移動，以為患者提供所希望的治療；(c)獲得檢查投射集合，其包括以位于第二位置的患者的預(yù)定治療容量向患者的多個第二放射治療投射，(d)使用接收該計劃層析X射線照相術(shù)投射集合以及檢查投射集合的電子計算機(jī)，通過根據(jù)存儲程序的激活，對該多個第二放射治療投射與第一放射治療投射的相應(yīng)投射進(jìn)行比較，并測量該第一位置與第二位置之間患者的位移，以及(e)根據(jù)通過使用電子計算機(jī)測量的位移來改變對患者的治療。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的就是提供一種放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法，其能夠較高準(zhǔn)確性地檢測受檢者的預(yù)定區(qū)域。
本發(fā)明的另一個目的就是提供一種放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法，其能夠較高準(zhǔn)確性地將該受檢者的預(yù)定區(qū)域調(diào)整至放射治療裝置的預(yù)定位置。
本發(fā)明的另一個目的就是提供一種放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法，其能夠增強(qiáng)較高準(zhǔn)確性地檢測受檢者的預(yù)定區(qū)域的處理速度。
本發(fā)明的這些以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參照下面的說明書及附圖而更易于確定。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種放射治療裝置控制設(shè)備，包括模板匹配部件；患病區(qū)域位置計算部件；以及照射位置控制部件。該放射治療裝置控制設(shè)備控制放射治療裝置。該放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線；以及成像器，其通過使用穿過該受檢者的放射線來生成受檢者的成像器圖像。當(dāng)對該成像器圖像與多個圖像模板執(zhí)行圖案匹配時，其中在該多個圖像模板中，該受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同，該模板匹配部件計算一致的程度，并從多個圖像模板中選擇在預(yù)定范圍內(nèi)具有一致程度的特定圖像模板。該患病區(qū)域位置計算部件通過使用該特定圖像模板來計算目標(biāo)區(qū)域的位置。該照射位置控制部件判斷該目標(biāo)區(qū)域關(guān)于該治療放射線照射裝置的相對位置。該照射位置控制部件可以通過使用該放射治療裝置具有的驅(qū)動裝置來移動該治療放射線照射裝置和其上布置有受檢者的病床中的一個，使得該目標(biāo)區(qū)域被治療放射線照射。
該放射治療裝置控制設(shè)備可以進(jìn)一步包括特征位置提取部件，其提取出該多個圖像模板共有的部分，并生成特征位置模板。該患病區(qū)域位置計算部件通過進(jìn)一步對該成像器圖像與該特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算該目標(biāo)區(qū)域的位置。
在該放射治療裝置控制設(shè)備中，該特征位置提取部件可以生成多個投射模板，其中每個投射模板都表示通過將該多個圖像模板投射在一個方向上而得到的投射亮度上的變化。該特征位置模板表示該多個投射模板共有的部分。
該放射治療裝置控制設(shè)備可以進(jìn)一步包括模板生成部件，其基于通過使用成像器成像的透射圖像來生成多個圖像模板。
該放射治療裝置控制設(shè)備可以進(jìn)一步包括模板生成部件，其基于與該放射治療裝置分開提供的三維成像裝置生成的該受檢者的三維數(shù)據(jù)生成多個圖像模板。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明了提供了一種放射治療裝置控制設(shè)備，包括特征位置提取部件；患病區(qū)域位置計算部件；以及照射位置控制部件。該放射治療裝置控制設(shè)備控制放射治療裝置。該放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線；以及成像器，其通過使用穿過該受檢者的放射線來生成受檢者的成像器圖像。該特征位置提取部件用于提取出多個透射圖像中共有的部分，并生成特征位置模板，其中在該多個透射圖像中，該受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同。該患病區(qū)域位置計算部件通過對該成像器圖像與特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算該目標(biāo)區(qū)域的位置。該照射位置控制部件判斷該目標(biāo)區(qū)域關(guān)于該治療放射線照射裝置的相對位置。
本發(fā)明提供了一種放射治療系統(tǒng)，包括根據(jù)上面提到的放射治療裝置控制設(shè)備的放射治療裝置控制設(shè)備；以及放射治療裝置。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的仍舊另一個方面，本發(fā)明了提供了一種使用放射治療裝置的放射線照射方法。該放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線；以及成像器，其通過使用穿過該受檢者的放射線來生成受檢者的成像器圖像。該放射線照射方法包括(a)當(dāng)對該成像器圖像與多個圖像模板執(zhí)行圖案匹配時計算一致的程度，其中在該多個圖像模板中，該受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同；(b)從多個圖像模板中選擇在預(yù)定范圍內(nèi)具有一致程度的特定圖像模板；(c)通過使用該特定圖像模板來計算目標(biāo)區(qū)域的位置；以及(d)判斷該目標(biāo)區(qū)域關(guān)于該治療放射線照射裝置的相對位置；(e)通過使用該放射治療裝置具有的驅(qū)動裝置來移動該治療放射線照射裝置和其上布置有受檢者的病床中的一個，使得該目標(biāo)區(qū)域被治療放射線照射。
該放射線照射方法可以進(jìn)一步包括(g)提取出該多個圖像模板共有的部分，并生成特征位置模板，以及(h)通過進(jìn)一步對該成像器圖像與該特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算該目標(biāo)區(qū)域的位置。
該放射線照射方法可以進(jìn)一步包括(i)生成多個投射模板，其中每個投射模板都表示通過將該多個圖像模板投射在一個方向上而得到的投射亮度上的變化。該特征位置模板可以表示該多個投射模板共有的部分。
該放射線照射方法可以進(jìn)一步包括(j)基于通過使用成像器成像的透射圖像來生成多個圖像模板。
該放射線照射方法可以進(jìn)一步包括(k)基于與該放射治療裝置分開提供的三維成像裝置生成的該受檢者的三維數(shù)據(jù)生成多個圖像模板。
本發(fā)明了提供了一種使用放射治療裝置的放射線照射方法。該放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線；以及成像器，其通過使用穿過該受檢者的放射線來生成受檢者的成像器圖像。該放射線照射方法包括(a)提取出多個透射圖像中共有的部分，并生成特征位置模板，其中在該多個透射圖像中，該受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同；(b)通過對該成像器圖像與特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算該目標(biāo)區(qū)域的位置；以及(c)判斷該目標(biāo)區(qū)域關(guān)于該治療放射線照射裝置的相對位置。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的仍舊另一個方面，本發(fā)明提供了具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中該程序代碼裝置用于執(zhí)行根據(jù)上述放射線照射方法的所有步驟，如果該程序在計算機(jī)上運(yùn)行的話。
本發(fā)明提供了具有根據(jù)上述放射線照射方法的程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其存儲在可以由計算機(jī)讀取的存儲裝置中。
根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法能夠較高準(zhǔn)確性地檢測到受檢者的預(yù)定區(qū)域。因此，根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備以及放射線照射方法能夠較高準(zhǔn)確性地將該受檢者的預(yù)定區(qū)域調(diào)整至該放射治療裝置的預(yù)定位置。


圖1為顯示該實(shí)施例的放射治療系統(tǒng)的方框圖；圖2為顯示該實(shí)施例的放射治療系統(tǒng)的放射治療裝置的透視圖；圖3為顯示該實(shí)施例的放射治療系統(tǒng)的治療放射線照射裝置的例子的截面圖；圖4為顯示該實(shí)施例的放射治療系統(tǒng)的放射治療裝置控制設(shè)備的方框圖；圖5為顯示該實(shí)施例的透射圖像以及圖像模板的例子的圖；圖6為顯示該實(shí)施例的圖像模板以及投射模板的例子的圖；圖7為顯示該實(shí)施例的特征位置模板的例子的曲線圖；圖8為顯示該實(shí)施例的透射圖像以及圖像模板的例子的圖；圖9為顯示該實(shí)施例的跟蹤操作的流程圖；圖10為顯示該實(shí)施例的跟蹤操作中匹配操作的流程圖；以及圖11為顯示該實(shí)施例的共用部分特征位置模板的例子的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照說明性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠認(rèn)識到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)能夠完成許多選擇性的實(shí)施例，并且本發(fā)明并不僅限于解釋目的的實(shí)施例。
下面將參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備的實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1為顯示該實(shí)施例的放射治療系統(tǒng)的方框圖。如圖1中所示，該放射治療裝置控制設(shè)備2被應(yīng)用于該放射治療系統(tǒng)1。該該放射治療系統(tǒng)1包括放射治療裝置控制設(shè)備2、放射治療裝置3、以及計算機(jī)化斷層掃描設(shè)備(下文中被稱為CT)5。該放射治療裝置控制設(shè)備2就是以個人計算機(jī)為例的計算機(jī)。該放射治療裝置控制設(shè)備2連接到放射治療裝置3和CT5，以便于能夠雙向傳輸信息。
該CT5通過從各種方向發(fā)射X射線穿過人體來拍攝多個透射圖像，然后通過計算機(jī)對該多個透射圖像進(jìn)行圖像處理，以生成人體橫截面的圖像，并且還通過計算機(jī)對該多個透射圖像進(jìn)行圖像處理，以生成表示人體內(nèi)部狀況的三維數(shù)據(jù)?？梢允褂貌煌难b置，例如用于測量人體三維狀況的MRI(核磁共振成像)裝置，來代替CT5。該MRI裝置通過使用核磁共振來檢測人體內(nèi)的細(xì)胞擁有的磁性，然后通過計算機(jī)將該磁性轉(zhuǎn)化為圖像，從而生成表示人體內(nèi)部狀況的三維數(shù)據(jù)。
圖2為顯示該放射治療系統(tǒng)1的放射治療裝置3的透視圖。該放射治療裝置3包括翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置11、O環(huán)12、移動構(gòu)臺14、頭搖擺裝置15以及治療放射線照射裝置16。該翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置11在基底上支撐O環(huán)12使得該O環(huán)能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸17進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且被該放射治療裝置控制設(shè)備2控制，使得該O環(huán)12繞著旋轉(zhuǎn)軸17進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)軸17與垂直方向相平行。該O環(huán)12為環(huán)形，并以旋轉(zhuǎn)軸18為中心，支撐該移動構(gòu)臺14使得該移動構(gòu)臺14可以繞著該旋轉(zhuǎn)軸18進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)軸18與垂直方向垂直，并且穿過旋轉(zhuǎn)軸17上的等角點(diǎn)19。該旋轉(zhuǎn)軸18還關(guān)于O環(huán)12固定，即與該O環(huán)12一塊繞著旋轉(zhuǎn)軸17旋轉(zhuǎn)。該移動構(gòu)臺14為環(huán)形，并以旋轉(zhuǎn)軸18為中心，并且因此與該O環(huán)12的環(huán)同心。該放射治療裝置3還具有移動驅(qū)動裝置(未示出)。該移動驅(qū)動裝置被該放射治療裝置控制設(shè)備2控制，以繞著旋轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)該移動構(gòu)臺14。
該治療放射線照射裝置16布置在移動構(gòu)臺14的內(nèi)側(cè)。該治療放射線照射裝置16被放射治療裝置控制設(shè)備2控制，從而輻射出治療放射線23。
該頭搖擺裝置15被固定在移動構(gòu)臺14的環(huán)內(nèi)，以將治療放射線照射裝置16支撐到該移動構(gòu)臺14。該頭搖擺裝置15有搖攝軸21和傾斜軸22。該搖攝軸21關(guān)于移動構(gòu)臺14固定，并與旋轉(zhuǎn)軸18平行而不與其相交。該傾斜軸22關(guān)于移動構(gòu)臺14固定，并與搖攝軸21正交。該放射治療裝置控制設(shè)備2控制該頭搖擺裝置15，使得該治療放射線照射裝置16繞著搖攝軸21旋轉(zhuǎn)，并且還使得該治療放射線照射裝置16繞著傾斜軸22旋轉(zhuǎn)。
一旦該治療放射線照射裝置16如上所述被移動構(gòu)臺14支撐并且通過頭搖擺裝置15進(jìn)行調(diào)整以便于使其朝向等角點(diǎn)19，則即使是當(dāng)該O環(huán)12被翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)或者該移動構(gòu)臺14被移動驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)時，該治療放射線23也總是近似地穿過該等角點(diǎn)19。也就是說，通過移動和旋轉(zhuǎn)，該治療放射線23能夠從任何方向照射向等角點(diǎn)19。
由于該治療放射線照射裝置16為重物，因此該O環(huán)本身會由于移動和旋轉(zhuǎn)而發(fā)生機(jī)械變形。進(jìn)一步，有可能出現(xiàn)患病區(qū)域不對應(yīng)于等角點(diǎn)的情況。在這種情況下，在設(shè)置移動和旋轉(zhuǎn)之后，該頭搖擺裝置15能夠重新進(jìn)行調(diào)整，使得該治療放射線照射裝置16可以面對該等角點(diǎn)19或患病區(qū)域。
該放射治療裝置3還具有多個成像器系統(tǒng)。特別地，該放射治療裝置3具有診斷X射線源24和25、以及傳感器陣列32和33。該診斷X射線源24被移動構(gòu)臺14支撐。該診斷X射線源24被布置在移動構(gòu)臺14的環(huán)的內(nèi)部，并且它所處的位置使得從該等角點(diǎn)19到該診斷X射線源24的線段與從該等角點(diǎn)19到該治療放射線照射裝置16的線段形成銳角。該診斷X射線源24被放射治療裝置控制設(shè)備2控制，以朝著等角點(diǎn)19的方向輻射出診斷X射線35。該診斷X射線35從包括在診斷X射線源24中的一個點(diǎn)輻射出，并且是圓錐形的錐面射束，其中上面提到的點(diǎn)就是頂點(diǎn)。該診斷X射線源25被移動構(gòu)臺14支撐。該診斷X射線源25被布置在移動構(gòu)臺14的環(huán)的內(nèi)部，并且它所處的位置使得從該等角點(diǎn)19到該診斷X射線源25的線段與從該等角點(diǎn)19到該治療放射線照射裝置16的線段形成銳角。該診斷X射線源25被放射治療裝置控制設(shè)備2控制，以朝著等角點(diǎn)19的方向輻射出診斷X射線36。該診斷X射線36從包括在診斷X射線源25中的一個點(diǎn)輻射出，并且是圓錐形的錐面射束，其中上面提到的點(diǎn)就是頂點(diǎn)。
該傳感器陣列32被移動構(gòu)臺14支撐。該傳感器陣列32接收由診斷X射線源24輻射出并穿過等角點(diǎn)19外圍的拍攝受檢者的診斷X射線35，以生成該拍攝受檢者的透射圖像。該傳感器陣列33被移動構(gòu)臺14支撐。該傳感器陣列33接收由診斷X射線源25輻射出并穿過等角點(diǎn)19周圍的拍攝受檢者的診斷X射線35，以生成該拍攝受檢者的透射圖像。該傳感器陣列32和33以FPD(平板檢測器)和X射線II(圖像增強(qiáng)器)為例。
根據(jù)該成像器系統(tǒng)，基于來自傳感器陣列32、33的圖像信號生成使用等角點(diǎn)19作為中心的透射圖像。
該診斷X射線源24也可以布置在這樣的位置上，其使得從該等角點(diǎn)19到該診斷X射線源24的線段與從該等角點(diǎn)19到該治療放射線照射裝置16的線段形成鈍角。也就是說，該傳感器陣列32被布置在這樣的位置，其使得從該等角點(diǎn)19到該傳感器陣列32的線段與從該等角點(diǎn)19到該治療放射線照射裝置16的線段形成銳角。該診斷X射線源25也可以布置在這樣的位置上，其使得從該等角點(diǎn)19到該診斷X射線源25的線段與從該等角點(diǎn)19到該治療放射線照射裝置16的線段形成鈍角。也就是說，該傳感器陣列33被布置在這樣的位置，其使得從該等角點(diǎn)19到該傳感器陣列33的線段與從該等角點(diǎn)19到該治療放射線照射裝置16的線段形成銳角。在這種情況下，該傳感器陣列32和33不太可能被從治療放射線照射裝置16輻射出的治療放射線23照射，而這正是優(yōu)選的。
該放射治療裝置3還具有傳感器陣列31。該傳感器陣列31被布置，以便從該傳感器陣列31到治療放射線照射裝置16的線段穿過該等角點(diǎn)19，并被固定在移動構(gòu)臺14的內(nèi)側(cè)。該傳感器陣列31接收由治療放射線照射裝置16輻射出并穿過等角點(diǎn)19周圍的受檢者的治療放射線23，以生成該受檢者的透射圖像。該傳感器陣列31以FPD(平板檢測器)和X射線II(圖像增強(qiáng)器)為例。
該放射治療裝置3還具有病床41和病床驅(qū)動裝置42。該病床41用于放置將被該放射治療系統(tǒng)1治療的患者43。該病床41具有固定工具(未示出)。該固定工具將患者固定在病床41上，使得他或她無法移動。該病床驅(qū)動裝置42將病床41支撐在基底上，并被該放射治療裝置控制設(shè)備2控制，用于移動病床41。
圖3為顯示該實(shí)施例的放射治療系統(tǒng)1的治療放射線照射裝置16的例子的截面圖。該治療放射線照射裝置16具有電子束加速器51、X射線目標(biāo)52、初級準(zhǔn)直儀53、整平過濾器54、次級準(zhǔn)直儀55以及多葉式準(zhǔn)直儀56。該電子束加速器51輻射出通過對電子進(jìn)行加速而生成的電子束57至X射線目標(biāo)52。該X射線目標(biāo)52由含有相對高的原子序數(shù)的元素的材料構(gòu)成。鎢、鎢合金等都可以被用作該材料。該X射線目標(biāo)52輻射出在照射電子束57時通過軔致輻射(bremsstrahlung，braking radiation)生成的放射線59。該放射線59基本上沿著直線輻射，其中該直線穿過虛擬點(diǎn)輻射源58，作為包括在X射線目標(biāo)52中的點(diǎn)。該初級準(zhǔn)直儀53由含有相對高的原子序數(shù)的元素的材料構(gòu)成。鉛、鎢等都可以被用作該材料。該初級準(zhǔn)直儀53屏蔽該放射線59，使得該放射線59僅僅照射到所希望的區(qū)域。該整平過濾器54由鋁等構(gòu)成并呈盤狀，在其上形成基本上錐形的突起。該突起位于該整平過濾器54的X射線目標(biāo)52側(cè)。該整平過濾器54生成放射線60，通過適當(dāng)?shù)叵魅醮┻^放射線59的劑量，該放射線60在與輻射方向垂直的平面上預(yù)定區(qū)域中的劑量被基本上均勻分布。也就是說，形成該整平過濾器54，使得放射線60具有均勻的強(qiáng)度分布。該次級準(zhǔn)直儀55由含有相對高的原子序數(shù)的元素的材料構(gòu)成。鉛、鎢等都可以被用作該材料。該次級準(zhǔn)直儀55屏蔽該放射線60，使得該放射線60僅僅照射到所希望的區(qū)域。該放射線60部分地被放射治療裝置控制設(shè)備2控制的多葉式準(zhǔn)直儀56屏蔽，以基于單獨(dú)生成的治療計劃來生成治療放射線23。該多葉式準(zhǔn)直儀56被放射治療裝置控制設(shè)備2控制，從而部分地屏蔽該放射線60，以生成治療放射線23。也就是說，該多葉式準(zhǔn)直儀56被放射治療裝置控制設(shè)備2控制，從而部分地屏蔽放射線60，以在該治療放射線23照射至患者時控制照射區(qū)域的形狀。
圖4為顯示放射治療系統(tǒng)1的放射治療裝置控制設(shè)備2的方框圖。該放射治療裝置控制設(shè)備2是計算機(jī)，具有CPU、存儲裝置、輸入裝置、輸出裝置以及接口(都未示出)。該CPU執(zhí)行安裝在放射治療裝置控制設(shè)備2中的計算機(jī)程序，以控制它的存儲裝置、輸入裝置、輸出裝置以及接口。該存儲裝置存儲有計算機(jī)程序、CPU使用的信息、以及CPU生成的信息。該輸入裝置將通過用戶的操作生成的信息提供給CPU。該輸入裝置以鍵盤和鼠標(biāo)為例。該輸出裝置按照該信息能夠被用戶識別的方式輸出由CPU生成的信息。該輸出裝置以顯示器為例。該接口將連接到該放射治療裝置控制設(shè)備2的外部裝置生成的信息輸出給CPU，并將由CPU生成的信息輸出給該外部裝置。該外部裝置包括CT5以及放射治療裝置3。
該放射治療裝置控制設(shè)備2包括作為計算機(jī)程序的治療計劃部件61、模板生成部件62、特征位置提取部件63、模板匹配部件64、患病區(qū)域位置計算部件65、照射位置控制部件66、以及治療放射線照射部件67。
該治療計劃部件61從CT5收集由CT5生成的三維數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)表示患者43的患病區(qū)域與該患病區(qū)域周圍器官之間的位置關(guān)系。基于該三維數(shù)據(jù)以及由用戶提供的信息，該治療計劃部件61生成治療計劃。該治療計劃表示治療放射線23對患者43的患病區(qū)域的照射角度，以及從每個照射角度照射的治療放射線23的劑量和性質(zhì)。當(dāng)從各種照射角度照射該治療放射線23時，該治療計劃還表示診斷X射線35和36被照射的成像角度，使得通過穿過患者43的診斷X射線35和36成像的透射圖像更清楚地顯示出患者43的患病區(qū)域。
該模板生成部件62通過使用診斷X射線源24照射出診斷X射線35，并對基于該診斷X射線35通過使用傳感器陣列32生成的患者43的多個透射圖像進(jìn)行成像。當(dāng)患者43的患病區(qū)域與患者43的骨骼之間的位置關(guān)系變化時，對該多個透射圖像進(jìn)行成像。在這種情況下，僅僅通過使用該透射圖像，很難對該患病區(qū)域的特征進(jìn)行完全的識別。該骨骼可以被能夠從透射圖像上清楚看到的另一個目標(biāo)替換。不同于該患病區(qū)域的器官以及嵌入在與患者43的患病區(qū)域一塊移動的區(qū)域中的金標(biāo)記可以被用作該目標(biāo)。類似地，該模板生成部件62通過使用診斷X射線源25照射出診斷X射線36，并對基于該診斷X射線36通過使用傳感器陣列33生成的患者43的多個透射圖像進(jìn)行成像。類似地，該模板生成部件62通過使用治療放射線照射裝置16輻射出治療放射線23，并基于該治療放射線23對通過使用傳感器陣列31生成的患者43的多個透射圖像進(jìn)行成像。
并且，該模板生成部件62將該透射圖像顯示在顯示器上，并基于用戶輸入的信息設(shè)置該透射圖像的區(qū)域，在該區(qū)域中顯示有患者43的患病區(qū)域。例如可以通過用矩形框架包圍該區(qū)域來進(jìn)行該設(shè)置。下面的說明以下面的假設(shè)為前提通過用框架包圍區(qū)域來設(shè)置每個區(qū)域。布置每個框架，使得該框架與其中顯示有患病區(qū)域的區(qū)域之間的位置關(guān)系可以在該多個透射圖像中一致。該模板生成部件62從多個透射圖像中提取出被該框架包圍的區(qū)域，并生成多個圖像模板。該模板生成部件62為每個圖像模板生成投射模板。
該特征位置提取部件63基于由模板生成部件62準(zhǔn)備的多個投射模板生成特征位置模板。該特征位置模板表示投射模板的特征中與另一個投射模板共有的特征以及其中出現(xiàn)了該共有特征的區(qū)域。
該模板匹配部件64通過使用診斷X射線源24照射出診斷X射線35，并對基于該診斷X射線35通過使用傳感器陣列32生成的患者43的透射圖像進(jìn)行成像。該模板匹配部件64從透射圖像中提取出與模板生成部件62準(zhǔn)備的多個圖像模板最類似的區(qū)域，并通過使用圖案匹配圖像處理方法來計算位置以及一致程度。該一致程度表示該區(qū)域與圖像模板有多類似，并且該相似程度越高，該區(qū)域與圖像模板就越類似。使用規(guī)一化相關(guān)運(yùn)算的單調(diào)函數(shù)的光流方法以及高速模板匹配方法可以被用作圖案匹配圖像處理方法。梯度法以及塊匹配方法可以被用作光流方法。該模板匹配部件64從由模板生成部件62準(zhǔn)備的多個圖像模板中選擇這樣的圖像模板，其具有比預(yù)定值更大的一致程度。該預(yù)定值可以事先設(shè)置。60％的匹配百分比(一致程度)可以被用作該設(shè)置值。該值可以由用戶單獨(dú)修正或輸入。
類似地，該模板匹配部件64通過使用診斷X射線源25照射出診斷X射線36，并對基于該診斷X射線36通過使用傳感器陣列33生成的患者43的多個透射圖像進(jìn)行成像。該模板匹配部件64從透射圖像中提取出與模板生成部件62準(zhǔn)備的多個圖像模板最類似的區(qū)域，并通過使用圖案匹配圖像處理方法來計算位置以及一致程度。該模板匹配部件64從由模板生成部件62準(zhǔn)備的多個圖像模板中選擇這樣的圖像模板，其具有比預(yù)定值更大的一致程度。該預(yù)定值可以事先設(shè)置。60％的匹配百分比可以被用作該設(shè)置值。該值可以由用戶單獨(dú)修正或輸入。
類似地，該模板匹配部件64通過使用治療放射線照射裝置16照射出治療放射線23，并對基于該治療放射線23通過使用傳感器陣列31生成的患者43的多個透射圖像進(jìn)行成像。該模板匹配部件64從透射圖像中提取出與模板生成部件62準(zhǔn)備的多個圖像模板最類似的區(qū)域，并通過使用圖案匹配圖像處理方法來計算位置以及一致程度。該模板匹配部件64從由模板生成部件62準(zhǔn)備的多個圖像模板中選擇這樣的圖像模板，其具有比預(yù)定值更大的一致程度。該預(yù)定值可以事先設(shè)置。60％的匹配百分比可以被用作該設(shè)置值。該值可以由用戶單獨(dú)修正或輸入。
該患病區(qū)域位置計算部件65基于由模板匹配部件64選擇的圖像模板以及由特征位置提取部件63準(zhǔn)備的特征位置模板來計算患病區(qū)域的位置。
該照射位置控制部件66通過使用該頭搖擺裝置15來移動治療放射線照射裝置16，使得該治療放射線23穿過由患病區(qū)域位置計算部件65計算的位置。該照射位置控制部件66也能夠通過進(jìn)一步使用翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置11或者用于繞著旋轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)移動構(gòu)臺14的移動驅(qū)動裝置來移動該治療放射線照射裝置16，或者通過進(jìn)一步使用病床驅(qū)動裝置42來移動病床41，使得治療放射線23穿過該位置。在這種情況下，該照射位置控制部件66優(yōu)先于病床驅(qū)動裝置42使用翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置11或者用于繞著旋轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)移動構(gòu)臺14的移動驅(qū)動裝置或者頭搖擺裝置15。這種移動降低了移動患者43的負(fù)荷并且沒有導(dǎo)致移動患病區(qū)域的特性的改變，而這是優(yōu)選的。
在通過照射位置控制部件66移動治療放射線照射裝置16等之后，該治療放射線照射部件67通過使用治療放射線照射裝置16利用治療放射線23來照射該患病區(qū)域，其中該治療放射線23具有由治療計劃表示的劑量。
圖5為顯示由模板生成部件62成像的多個圖像的例子的圖。在不同時間從相同的方向上對該多個透射圖像71-1至71-n(n＝2，3，4，...)進(jìn)行成像。也就是說，通過使用診斷X射線35、診斷X射線36以及治療放射線23之一對圖像進(jìn)行成像。在每個透射圖像71-i(i＝1，2，3，...，n)中示出了患者43的患病區(qū)域72以及骨骼73。該多個透射圖像71-1至71-n中所示的患病區(qū)域72以及骨骼73的位置根據(jù)透射圖像71-1至71-n發(fā)生變化。也就是說，當(dāng)患病區(qū)域72與骨骼73之間的位置關(guān)系變化、例如呼吸相位變化時，對該多個透射圖像71-1至71-n進(jìn)行成像。根據(jù)下面的公式通過使用透射圖像71-i的寬度Six以及透射圖像71-i的高度Siy來定義位于透射圖像71-i的位置(x，y)的像素的亮度Ii(x，y)(0≤x≤Six，0≤y≤Siy)這時，該模板生成部件62在顯示器上逐個地顯示該多個透射圖像71-1至71-n。用戶查看顯示器上顯示的透射圖像71-i，并通過使用輸入裝置將包圍該患病區(qū)域72的框架74-i放置在透射圖像71-i中。該模板生成部件62從多個透射圖像71-1至71-n中提取出每個被框架74-1至74-n包圍的區(qū)域，并生成多個圖像模板75-1至75-n。
圖6為顯示由模板生成部件62生成的投射模板的例子的圖。該投射模板是基于圖像模板75-i生成的，并由高度方向投射模板81-x以及寬度方向投射模板81-y構(gòu)成。該高度方向投射模板81-x示出了通過將亮度在高度方向上投射在透射圖像71-i中圖像模板75-i的外圍上而得到的投射亮度的變化。根據(jù)下面的公式通過使用寬度方向上透射圖像71-i中圖像模板75-i的左端的位置oix、圖像模板75-i的寬度STix、高度STiy以及常數(shù)Mx來表示投射亮度Txi(x)。
公式1Txi(x)=Σoiy≤y<oiy+STiyIi(x,y)/STiy,(oix-Mx≤x<oix+STix+Mx)...(1)]]>這里，常數(shù)Mx取決于相關(guān)模板的周圍區(qū)域的大小。考慮到患病區(qū)域特征位于包圍該患病區(qū)域72的框架的邊界區(qū)域內(nèi)的情況，當(dāng)用于提取患病區(qū)域特征的投射范圍被設(shè)置為大于包圍該患病區(qū)域72的框架74-i時設(shè)置該常數(shù)。該高度方向投射模板81-y示出了通過將亮度在寬度方向上投射在透射圖像71-i中圖像模板75-i的外圍上而得到的投射亮度的變化。根據(jù)下面的公式通過使用高度方向上透射圖像71-i中圖像模板75-i的低端的位置oiy、圖像模板75-i的寬度STix、高度STiy以及常數(shù)My來表示投射亮度Tyi(y)。
公式2Tyi(y)=Σoix≤x<oix+STixIi(x,y)/STix,(oiy-My≤y<oiy+STiy+My)...(2)]]>這里，常數(shù)My取決于相關(guān)模板的周圍區(qū)域的大小?？紤]到患病區(qū)域特征位于包圍該患病區(qū)域72的框架的邊界區(qū)域內(nèi)的情況，當(dāng)用于提取患病區(qū)域特征的投射范圍被設(shè)置為大于包圍該患病區(qū)域72的框架74-i時設(shè)置該常數(shù)。
該特征位置提取部件63在基于在相同位置上成像的多個透射圖像計算的多個高度方向投射模板的基礎(chǔ)上計算多個寬度方向特征位置模板，并在基于在相同位置上成像的多個透射圖像計算的多個寬度方向投射模板的基礎(chǔ)上計算多個高度方向特征位置模板。
圖7為顯示由特征位置提取部件63計算的寬度方向特征位置模板的圖。該寬度方向特征位置模板85由基于透射圖像71-i計算的高度方向投射模板82的一部分構(gòu)成。將該高度方向投射模板82與基于從與透射圖像71-i相同的方向上成像的其他多個透射圖像計算的多個高度方向投射模板83相比，該部分顯示了在截面上投射亮度的變化，其中在該截面上，投射亮度的變化趨勢在位置x的域中是相同的。投射亮度的變化表示投射亮度關(guān)于位置x的增加和降低，而與投射亮度的絕對值無關(guān)。例如，通過顯示利用對高度方向投射模板82關(guān)于位置x的微分而得到的值的變化來表示該變化。寬度方向非特征位置模板84顯示了截面上投射亮度的變化，其中在該截面上，投射亮度的變化趨勢在位置x的域中是變化的，并且表示患病區(qū)域72的非圖像元素。
如寬度方向特征位置模板的情況下那樣，通過特征位置提取部件63來計算高度方向特征位置模板。也就是說，該高度方向特征位置模板由基于透射圖像71-i計算的寬度方向投射模板的一部分構(gòu)成。將該寬度方向投射模板與基于從與透射圖像71-i相同的方向上成像的其他多個透射圖像計算的多個寬度方向投射模板相比，該部分顯示了在截面上投射亮度的變化，其中在該截面上，投射亮度的變化趨勢在位置y的域中是相同的。
這時，該患病區(qū)域位置計算部件65從模板匹配部件64成像的透射圖像的模板匹配所提取出的區(qū)域中，計算與寬度方向特征位置模板最類似的區(qū)域的寬度方向的位置，以及與高度方向特征位置模板最類似的區(qū)域的高度方向的位置。該患病區(qū)域位置計算部件65基于該寬度方向的位置以及高度方向的位置來計算患病區(qū)域的位置。
這種寬度方向特征位置模板以及高度方向特征位置模板比二維圖像具有更少的信息量。因此，該放射治療裝置控制設(shè)備2能夠減少施加給CPU的負(fù)荷，并通過使用寬度方向特征位置模板以及高度方向特征位置模板進(jìn)行模板匹配而使得處理速度更高。但是，如果根據(jù)其他方法可以使得處理更快，則可以提取出共有特征，并使用二維圖像而不是寬度方向投射模板進(jìn)行處理。在這種情況下，周知的方法例如Hough變換以及使用動態(tài)外圍模型的外圍提取方法可以被應(yīng)用于該處理。
圖8為顯示由模板匹配部件64成像的透射圖像以及由模板匹配部件64計算的位置的圖。在透射圖像91中顯示出了患者43的患病區(qū)域92以及骨骼93。由于骨骼93的密度高于患病區(qū)域92，因此該透射圖像91中所示的骨骼93比患病區(qū)域92更濃厚一些。這時，就會出現(xiàn)下述情況與某一圖像模板最類似的區(qū)域的位置受到顯示骨骼93的區(qū)域的影響，并且因此無法對應(yīng)于顯示該患病區(qū)域92的區(qū)域。例如，由圖像模板94計算的位置可以不同于由另一個圖像模板95計算的位置。這時，假設(shè)通過模板匹配部件64成像的在患病區(qū)域92與骨骼93之間的位置關(guān)系上彼此不同的多個圖像模板中高度一致的圖像模板相當(dāng)于更高準(zhǔn)確性地顯示患病區(qū)域92的區(qū)域的位置。
根據(jù)本發(fā)明的放射線照射方法的實(shí)施例由放射治療系統(tǒng)1來執(zhí)行，并且包括生成治療計劃的操作、模板準(zhǔn)備操作、以及治療操作。
在生成治療計劃的操作中，用戶首先通過使用CT5來收集該患者43的患病區(qū)域以及該患病區(qū)域周圍部分的三維數(shù)據(jù)。該放射治療裝置控制設(shè)備2基于由該CT5生成的三維數(shù)據(jù)來生成表示該患者43的患病區(qū)域以及該患病區(qū)域周圍的器官的圖像。用戶通過使用放射治療裝置控制設(shè)備2來觀察該圖像，并識別出該患病區(qū)域的位置。用戶基于該圖像進(jìn)一步通過使用治療計劃部件61來生成治療計劃，并將該治療計劃輸入給放射治療裝置控制設(shè)備2。該治療計劃表示治療放射線23對患者43的患病區(qū)域進(jìn)行照射的角度，以及在每個照射角度被照射的治療放射線23的劑量和性質(zhì)。該治療計劃進(jìn)一步表示當(dāng)治療放射線23以各種角度照射時該診斷X射線35和36被照射的成像角度。
在該治療操作之前進(jìn)行模板生成操作。首先，用戶將患者43固定在放射治療裝置3的病床41上，位置與CT5收集三維數(shù)據(jù)時的位置相同。該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置11、移動驅(qū)動裝置以及病床驅(qū)動裝置42來對準(zhǔn)該治療放射線照射裝置16、診斷X射線源24、25以及患者43，使得治療放射線23以治療計劃中所示的照射角度來照射患者43，以及使得診斷X射線35，36以治療計劃中所示的成像角度來照射患者43。
該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用診斷X射線源24來照射X射線35至患者43，并通過使用傳感器陣列32來對該多個透射圖像進(jìn)行成像，其中該多個透射圖像在患者43的患病區(qū)域以及患者43的骨骼之間的位置關(guān)系上彼此不同。并且，該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用診斷X射線源25來照射X射線36至患者43，并通過使用傳感器陣列33來對該多個透射圖像進(jìn)行成像，其中該多個透射圖像在患者43的患病區(qū)域以及患者43的骨骼之間的位置關(guān)系上彼此不同。
該放射治療裝置控制設(shè)備2在顯示器上逐個顯示該透射圖像。用戶查看在顯示器上顯示的透射圖像，并通過使用輸入裝置將包圍該患者43的患病區(qū)域的框架放置在透射圖像中。該放射治療裝置控制設(shè)備2從該透射圖像中提取出被該框架包圍的區(qū)域，以生成圖像模板。該放射治療裝置控制設(shè)備2對每個透射圖像重復(fù)該操作，以生成多個圖像模板。
該放射治療裝置控制設(shè)備2為每個圖像模板生成投射模板。并且，該放射治療裝置控制設(shè)備2在基于在相同位置成像的多個透射圖像準(zhǔn)備的多個圖像模板的基礎(chǔ)上計算一個寬度方向特征位置模板以及一個高度方向特征位置模板。
該治療操作具有跟蹤操作和照射操作。相繼地重復(fù)進(jìn)行該跟蹤操作和照射操作。
圖9為顯示跟蹤操作的流程圖。該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用診斷X射線源24來照射診斷X射線35至患者43，并通過使用傳感器陣列32對該患者43的透射圖像進(jìn)行成像。此外，該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用診斷X射線源25來照射診斷X射線36至患者43，并通過使用傳感器陣列33對該患者43的透射圖像進(jìn)行成像。此外，該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用治療放射線照射裝置16來照射治療放射線23至患者43，并通過使用傳感器陣列31對患者43的透射圖像進(jìn)行成像(步驟S1)。該放射治療裝置控制設(shè)備2基于在模板生成操作中計算的透射圖像、圖像模板、寬度方向特征位置模板以及高度方向特征模板來計算患者43的患病區(qū)域的位置(步驟S2)。
該放射治療裝置控制設(shè)備2基于計算的位置確定該治療放射線23是否正確地照射到患者43的患病區(qū)域(患者43的患病區(qū)域是否位于預(yù)定容許范圍之外)(步驟S3)。當(dāng)認(rèn)為該患者43的患病區(qū)域位于預(yù)定容許范圍之內(nèi)時(步驟S3為否)，該放射治療裝置控制設(shè)備2結(jié)束該跟蹤操作。
當(dāng)認(rèn)為該患者43的患病區(qū)域位于預(yù)定容許范圍之外時(步驟S3為是)，該操作進(jìn)行至步驟S4。當(dāng)認(rèn)為該治療放射線23沒有正確地照射到患者43的患病區(qū)域重復(fù)小于預(yù)定次數(shù)時(步驟S4為否)，該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用頭搖擺裝置15來移動該治療放射線照射裝置16，使得該治療放射線23可以照射到患病區(qū)域(步驟S6)。而且，該放射治療裝置控制設(shè)備2基于由成像器系統(tǒng)成像的透射圖像來計算患者43的患病區(qū)域的形狀，并基于該患病區(qū)域的形狀通過使用多葉式準(zhǔn)直儀56來改變該治療放射線23的照射區(qū)域的形狀，使得穿過除了患病區(qū)域以外的區(qū)域的一部分治療放射線23可以變得更小。
當(dāng)認(rèn)為該治療放射線23沒有正確地照射到患者43的患病區(qū)域重復(fù)預(yù)定次數(shù)或更多時(步驟S4為是)，則該放射治療裝置控制設(shè)備2停止該治療操作(步驟S5)。當(dāng)患者43移動很大時，當(dāng)從生成圖像模板的時間開始該患者43的患病區(qū)域的狀態(tài)發(fā)生很大變化時，當(dāng)治療計劃中存在錯誤時，或者當(dāng)該成像器系統(tǒng)中出現(xiàn)問題時，才進(jìn)行該停止。這可以優(yōu)選地防止除了患者43的患病區(qū)域以外的區(qū)域被照射。
在照射操作中，該放射治療裝置控制設(shè)備2通過使用治療放射線照射裝置16將具有如治療計劃中所示劑量的治療放射線23照射至患病區(qū)域。
圖10為詳細(xì)顯示跟蹤操作中步驟S2的流程圖。該放射治療裝置控制設(shè)備2在跟蹤操作中從在步驟S1由診斷X射線35成像的透射圖像中提取出與圖像模板最類似的區(qū)域，并計算該區(qū)域的位置和一致程度(步驟S11)。使用基于由診斷X射線35成像的多個透射圖像生成的圖像模板，為該多個圖像模板中的每一個計算該區(qū)域的位置和一致程度。該放射治療裝置控制設(shè)備2從多個圖像模板中選擇一致程度大于預(yù)定值的圖像模板(步驟S12)。對于由診斷X射線36成像的透射圖像以及由治療放射線23成像的透射圖像，該放射治療裝置控制設(shè)備2計算該區(qū)域的位置和一致程度，并按照相同的方式選擇一致程度大于預(yù)定值的圖像模板。
當(dāng)該被選中的圖像模板為一個或者基于該被選中的圖像模板計算的位置變化小于預(yù)定值時(步驟S13為否)，該放射治療裝置控制設(shè)備2基于該位置來計算患病區(qū)域的三維位置。
當(dāng)被選中的圖像模板為多個并且位置變化大于預(yù)定值時(步驟S13為是)，該放射治療裝置控制設(shè)備2從通過跟蹤操作中在步驟S1成像的透射圖像的模板匹配提取出的區(qū)域中計算出最類似區(qū)域在寬度方向上的位置，并且也從提取出的區(qū)域中計算出最類似區(qū)域在高度方向上的位置。該放射治療裝置控制設(shè)備2基于該寬度方向上的位置以及高度方向上的位置來計算患病區(qū)域的三維位置(步驟S15)。
根據(jù)本發(fā)明的放射線照射方法，可以通過使用治療放射線照射裝置16來照射出治療放射線23，以通過使用由傳感器陣列31成像的多個透射圖像來估計出患者43的患病區(qū)域，其中該多個透射圖像在患者43的患病區(qū)域與患者43的骨骼之間的位置關(guān)系上互不相同，這與診斷X射線35、36的情況相同。這時，可以評估患者43的患病區(qū)域的位置，而不需要使用診斷X射線35、36之一或全部，這是優(yōu)選的。
根據(jù)該放射線照射方法，即使使用了透射圖像，其中在該透射圖像中該患者的患病區(qū)域與不跟著該患病區(qū)域一塊移動的器官或標(biāo)記相鄰很近(或者重疊)，該放射治療系統(tǒng)1也能夠高準(zhǔn)確性地檢測到患病區(qū)域的位置。結(jié)果，該放射治療系統(tǒng)1就能夠更高準(zhǔn)確性地將患病區(qū)域調(diào)整至預(yù)定位置，以及更高準(zhǔn)確性地將治療放射線照射至患病區(qū)域。
在治療操作中，當(dāng)骨骼等對患者43的患病區(qū)域位置識別幾乎沒有影響并且該患病區(qū)域的位置能夠基于通過診斷X射線35、36的透射圖像被令人滿意地固定時，可以基于該透射圖像來識別出該患病區(qū)域的位置，而不需要進(jìn)行如圖9中所示的操作。而且，為了將治療放射線23照射至患病區(qū)域，可以通過使用頭搖擺裝置15來移動該治療放射線照射裝置16或者通過使用多葉式準(zhǔn)直儀56來改變治療放射線23的照射區(qū)域的形狀。這種患病區(qū)域位置識別能夠?qū)颊?3的患病區(qū)域進(jìn)行三維識別，并且比使用模板匹配的患病位置識別具有更高的準(zhǔn)確性。
在根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備的另一個實(shí)施例中，該模板生成部件62具有另一個模板生成功能。該模板生成部件從CT5收集多個三維數(shù)據(jù)，這些三維數(shù)據(jù)表示由CT5生成的患者43的患病區(qū)域與該患病區(qū)域周圍的器官之間的位置關(guān)系。當(dāng)患者43的患病區(qū)域與患者43的骨骼之間的位置關(guān)系變化時測量該多個三維數(shù)據(jù)。該模板生成部件基于該三維數(shù)據(jù)來計算DRR圖像。該DRR圖像就是當(dāng)以由治療計劃部件61準(zhǔn)備的治療計劃中所示的成像角度發(fā)出X射線時被成像的二維數(shù)據(jù)。該模板生成部件將每個DRR圖像顯示在顯示器上，并基于用戶輸入的信息在DRR圖像中包圍這樣的區(qū)域，其中用框架來顯示患者43的患病區(qū)域。對該框架進(jìn)行布置，使得顯示了患者43的患病區(qū)域的區(qū)域的位置與多個透射圖像是一致的。該模板生成部件從該多個DRR圖像中提取出被框架包圍的區(qū)域，以生成多個圖像模板。并且，該模板生成部件為每個圖像模板生成投射模板。
與上述放射治療裝置控制設(shè)備2一樣，即使使用了透射圖像，其中在該透射圖像中該患者的患病區(qū)域與不跟著該患病區(qū)域一塊移動的器官或標(biāo)記相鄰很近(或者重疊)，該放射治療裝置控制設(shè)備也能夠高準(zhǔn)確性地檢測到患病區(qū)域的位置。結(jié)果，該放射治療系統(tǒng)1就能夠更高準(zhǔn)確性地將患病區(qū)域調(diào)整至預(yù)定位置，以及更高準(zhǔn)確性地將治療放射線照射至患病區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備的另一個實(shí)施例中，該特征位置提取部件63具有另一個特征位置提取功能，并且該患病區(qū)域位置計算部件65具有另一個患病區(qū)域位置計算功能。該特征位置提取部件在基于在相同位置被成像的多個透射圖像計算的多個圖像模板的基礎(chǔ)上計算部分區(qū)域特征位置模板。該患病區(qū)域位置計算部件從在跟蹤操作中成像的透射圖像的由模板匹配部件64提取出的區(qū)域中計算最類似該部分區(qū)域特征位置模板的區(qū)域的位置。
圖11為顯示該部分區(qū)域特征位置模板的例子的圖。該部分區(qū)域特征位置模板96由基于透射圖像91-1計算的圖像模板94-1的一部分構(gòu)成。該部分對應(yīng)于基于在與透射圖像91-1相同的方向上成像的透射圖像91-2計算的圖像模板94-2的一部分。也就是說，對應(yīng)于該部分區(qū)域特征位置模板96的圖像模板94-1的區(qū)域中的圖像與對應(yīng)于該部分區(qū)域特征位置模板96的圖像模板94-2的區(qū)域中的圖像相對應(yīng)。并且，對應(yīng)于該部分區(qū)域特征位置模板96的圖像模板94-1的位置與對應(yīng)于該部分區(qū)域特征位置模板96的圖像模板94-2的位置相對應(yīng)。
該放射治療裝置控制設(shè)備比使用寬度方向特征位置模板和高度方向特征位置模板的位置識別在CPU上施加了更大的負(fù)荷。但是，與上述實(shí)施例中的放射治療裝置控制設(shè)備2一樣，即使使用了透射圖像，其中在該透射圖像中該患者的患病區(qū)域與不跟著該患病區(qū)域一塊移動的器官或標(biāo)記相鄰很近(或者重疊)，該放射治療裝置控制設(shè)備也能夠高準(zhǔn)確性地檢測到患病區(qū)域的位置。結(jié)果，該放射治療系統(tǒng)1就能夠更高準(zhǔn)確性地將患病區(qū)域調(diào)整至預(yù)定位置，以及更高準(zhǔn)確性地將治療放射線照射至患病區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備的另一個實(shí)施例中，該特征位置提取部件63具有另一個特征位置提取功能，并且該患病區(qū)域位置計算部件65具有另一個患病區(qū)域位置計算功能。該特征位置提取部件在基于在相同位置上被成像的多個透射圖像計算的多個圖像模板的基礎(chǔ)上計算圓周特征位置模板。該圓周特征位置模板顯示了對應(yīng)于圖像模板中所示的多個圖中的患病區(qū)域的圖的圓周。該患病區(qū)域位置計算部件從在跟蹤操作中成像的透射圖像中的區(qū)域中計算圓周特征位置模板中所示的圓周的圖的位置，其中該透射圖像是由模板匹配部件64提取出來的，并且計算該患病區(qū)域的位置。
與上述實(shí)施例中的放射治療裝置控制設(shè)備2一樣，即使使用了透射圖像，其中在該透射圖像中該患者的患病區(qū)域與不跟著該患病區(qū)域一塊移動的器官或標(biāo)記相鄰很近(或者重疊)，該放射治療裝置控制設(shè)備也能夠高準(zhǔn)確性地檢測到患病區(qū)域的位置。結(jié)果，該放射治療系統(tǒng)1就能夠更高準(zhǔn)確性地將患病區(qū)域調(diào)整至預(yù)定位置，以及更高準(zhǔn)確性地將治療放射線照射至患病區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明的放射治療裝置控制設(shè)備的另一個實(shí)施例中，該患病區(qū)域位置計算部件65具有另一個患病區(qū)域位置計算功能。該患病區(qū)域位置計算部件通過使用成像器系統(tǒng)對患者43的透射圖像進(jìn)行成像，計算整個透射圖像的位置，其中該整個透射圖像基本上對應(yīng)于由特征位置提取部件63計算的特征位置模板，并計算該患病區(qū)域的位置。該特征位置模板為上述寬度(高度)方向特征位置模板、部分區(qū)域特征位置模板或者圓周特征位置模板之一。
與上述實(shí)施例中的放射治療裝置控制設(shè)備2一樣，即使使用了透射圖像，其中在該透射圖像中該患者的患病區(qū)域與不跟著該患病區(qū)域一塊移動的器官或標(biāo)記相鄰很近(或者重疊)，該放射治療裝置控制設(shè)備也能夠高準(zhǔn)確性地檢測到患病區(qū)域的位置。結(jié)果，該放射治療系統(tǒng)1就能夠更高準(zhǔn)確性地將患病區(qū)域調(diào)整至預(yù)定位置，以及更高準(zhǔn)確性地將治療放射線照射至患病區(qū)域。
很清楚的是，本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種放射治療裝置控制設(shè)備，包括模板匹配部件；患病區(qū)域位置計算部件；以及照射位置控制部件，其中所述放射治療裝置控制設(shè)備控制放射治療裝置，其中所述放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線，以及成像器，其通過使用穿過受檢者的放射線來生成所述受檢者的成像器圖像，其中當(dāng)對所述成像器圖像與多個圖像模板執(zhí)行圖案匹配時，其中在所述多個圖像模板中，所述受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同，所述模板匹配部件計算一致的程度，并從所述多個圖像模板中選擇在預(yù)定范圍內(nèi)具有所述一致程度的特定圖像模板，其中所述患病區(qū)域位置計算部件通過使用所述特定圖像模板來計算所述目標(biāo)區(qū)域的位置，其中所述照射位置控制部件判斷所述目標(biāo)區(qū)域關(guān)于所述治療放射線照射裝置的相對位置，其中，所述照射位置控制部件通過使用所述放射治療裝置具有的驅(qū)動裝置來移動所述治療放射線照射裝置和其上布置有所述受檢者的病床中的一個，使得所述目標(biāo)區(qū)域被所述治療放射線照射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放射治療裝置控制設(shè)備，還包括特征位置提取部件，其提取出所述多個圖像模板共有的部分，并生成特征位置模板，以及其中所述患病區(qū)域位置計算部件通過進(jìn)一步對所述成像器圖像與所述特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算所述目標(biāo)區(qū)域的所述位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的放射治療裝置控制設(shè)備，其中所述特征位置提取部件生成多個投射模板，其中每個投射模板都表示通過將所述多個圖像模板投射在一個方向上而得到的投射亮度上的變化，以及其中所述特征位置模板表示所述多個投射模板共有的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項的放射治療裝置控制設(shè)備，還包括模板生成部件，其基于通過使用所述成像器成像的透射圖像來生成所述多個圖像模板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項的放射治療裝置控制設(shè)備，還包括模板生成部件，其基于與所述放射治療裝置分開提供的三維成像裝置生成的所述受檢者的三維數(shù)據(jù)來生成所述多個圖像模板。
6.一種放射治療裝置控制設(shè)備，包括特征位置提取部件；患病區(qū)域位置計算部件；以及照射位置控制部件，其中所述放射治療裝置控制設(shè)備控制放射治療裝置，其中所述放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線，以及成像器，其通過使用穿過受檢者的放射線來生成所述受檢者的成像器圖像，其中所述特征位置提取部件用于提取出多個透射圖像中共有的部分，并生成特征位置模板，其中在所述多個透射圖像中，所述受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同，其中所述患病區(qū)域位置計算部件通過對所述成像器圖像與所述特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算所述目標(biāo)區(qū)域的所述位置，以及其中所述照射位置控制部件判斷所述目標(biāo)區(qū)域關(guān)于所述治療放射線照射裝置的相對位置。
7.一種放射治療系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和6中任何一項的放射治療裝置控制設(shè)備；以及放射治療裝置。
8.一種放射治療系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求4的放射治療裝置控制設(shè)備；以及放射治療裝置。
9.一種放射治療系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求5的放射治療裝置控制設(shè)備；以及放射治療裝置。
10.一種使用放射治療裝置的放射線照射方法，其中所述放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線，以及成像器，其通過使用穿過受檢者的放射線來生成所述受檢者的成像器圖像，所述放射線照射方法包括(a)當(dāng)對所述成像器圖像與多個圖像模板執(zhí)行圖案匹配時計算一致的程度，其中在所述多個圖像模板中，所述受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同；(b)從所述多個圖像模板中選擇在預(yù)定范圍內(nèi)具有所述一致程度的特定圖像模板；(c)通過使用所述特定圖像模板來計算所述目標(biāo)區(qū)域的位置；(d)判斷所述目標(biāo)區(qū)域關(guān)于所述治療放射線照射裝置的相對位置；以及(e)通過使用所述放射治療裝置具有的驅(qū)動裝置來移動所述治療放射線照射裝置和其上布置有所述受檢者的病床中的一個，使得所述目標(biāo)區(qū)域被所述治療放射線照射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的放射線照射方法，進(jìn)一步包括(g)提取出所述多個圖像模板共有的部分，并生成特征位置模板，以及(h)通過進(jìn)一步對所述成像器圖像與所述特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算所述目標(biāo)區(qū)域的所述位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的放射線照射方法，進(jìn)一步包括(i)生成多個投射模板，其中每個投射模板都表示通過將所述多個圖像模板投射在一個方向上而得到的投射亮度上的變化，其中所述特征位置模板表示所述多個投射模板共有的部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任何一項的放射線照射方法，進(jìn)一步包括(j)基于通過使用所述成像器成像的透射圖像來生成所述多個圖像模板。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任何一項的放射線照射方法，進(jìn)一步包括(k)基于與所述放射治療裝置分開提供的三維成像裝置生成的所述受檢者的三維數(shù)據(jù)來生成所述多個圖像模板。
15.一種使用放射治療裝置的放射線照射方法，其中所述放射治療裝置包括治療放射線照射裝置，其輻射出治療放射線，以及成像器，其通過使用穿過受檢者的放射線來生成所述受檢者的成像器圖像，所述放射線照射方法包括(a)提取出多個透射圖像中共有的部分，并生成特征位置模板，其中在所述多個透射圖像中，所述受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同；(b)通過對所述成像器圖像與所述特征位置模板進(jìn)行圖案匹配來計算所述目標(biāo)區(qū)域的所述位置；以及(c)判斷所述目標(biāo)區(qū)域關(guān)于所述治療放射線照射裝置的相對位置。
16.具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，如果程序在計算機(jī)上運(yùn)行，則所述程序代碼裝置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求10、11、12和15中任何一項的所有步驟。
17.具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，如果程序在計算機(jī)上運(yùn)行，則所述程序代碼裝置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13的所有步驟。
18.具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，如果程序在計算機(jī)上運(yùn)行，則所述程序代碼裝置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14的所有步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其存儲在能夠由計算機(jī)讀取的存儲裝置中。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其存儲在能夠由計算機(jī)讀取的存儲裝置中。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的具有程序代碼裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其存儲在能夠由計算機(jī)讀取的存儲裝置中。
全文摘要
一種放射治療裝置控制設(shè)備，包括模板匹配部件(64)；患病區(qū)域位置計算部件(65)；以及照射位置控制部件(66)。該放射治療裝置控制設(shè)備(2)控制放射治療裝置(1)。該放射治療裝置(1)包括治療放射線照射裝置(16)，其輻射出治療放射線；以及成像器(24，25，32，33)，其通過使用穿過該受檢者的放射線來生成受檢者的成像器圖像。當(dāng)對該成像器圖像與多個圖像模板執(zhí)行圖案匹配時，其中在所述多個圖像模板中，該受檢者的目標(biāo)區(qū)域與非目標(biāo)區(qū)域之間的位置關(guān)系不同，該模板匹配部件(64)計算一致的程度，并從多個圖像模板中選擇在預(yù)定范圍內(nèi)具有一致程度的特定圖像模板。該患病區(qū)域位置計算部件(65)通過使用該特定圖像模板來計算目標(biāo)區(qū)域的位置。該照射位置控制部件(66)判斷該目標(biāo)區(qū)域關(guān)于治療放射線照射裝置的相對位置。該照射位置控制部件(66)通過使用所述放射治療裝置(1)具有的驅(qū)動裝置來移動該治療放射線照射裝置(16)和其上布置有該受檢者的病床中的一個，使得該目標(biāo)區(qū)域被該治療放射線照射。
文檔編號A61N5/00GK101091817SQ200710005399
公開日2007年12月26日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者浦野晉, 金子周史, 山田昌弘, 川田則幸 申請人:三菱重工業(yè)株式會社