標(biāo)定和質(zhì)量保證的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及放射療法領(lǐng)域。特別地,本發(fā)明涉及在放射療法系統(tǒng)中標(biāo)定定位系統(tǒng)的方法,放射療法系統(tǒng)包含具有固定放射焦點的放射療法單元。該方法包含步驟:將標(biāo)定工具可分離地附接到固定布置;用成像系統(tǒng)執(zhí)行圖像掃描程序;在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中定義標(biāo)定工具的位置;以及計算在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的定義位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的位置差,由此確定在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的關(guān)系。
【專利說明】標(biāo)定和質(zhì)量保證的方法
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及放射療法領(lǐng)域。特別地,本發(fā)明涉及在放射療法系統(tǒng)中標(biāo)定定位系統(tǒng)的方法,該放射療法系統(tǒng)包含具有固定放射焦點的放射療法單元。
[0002]發(fā)明背景
[0003]這些年來外科手術(shù)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了很大進步。例如,針對患者需要腦外科手術(shù),對患有非常小的外傷的患者的非侵入性外科手術(shù)現(xiàn)在是可用的。
[0004]—種用于非侵入性外科手術(shù)的系統(tǒng)以Leksell Gamma Knife?的名義被賣出,其通過伽瑪放射提供這樣的外科手術(shù)。放射從大量的固定放射源發(fā)射并且通過準(zhǔn)直儀聚焦,即用于朝著定義靶或治療體積獲取限制橫截面的束的通路或通道。每個源提供不足以損傷干預(yù)組織的劑量的伽瑪放射。但是,當(dāng)從所有放射源出來的放射束正交或會聚時組織破壞發(fā)生,導(dǎo)致放射達(dá)到組織破壞水平。會聚點在下文被稱為“焦點”。
[0005]使用立體固定單元將用放射療法治療的患者固定到定位系統(tǒng)。因此,立體固定單元使患者的治療體積關(guān)于定位系統(tǒng)不動,即,使含有要治療的組織區(qū)域的患者的一部分不動。例如,當(dāng)治療區(qū)域或體積是患者頭部內(nèi)的組織的一部分時,立體固定單元一般構(gòu)成例如可以例如通過固定螺栓或類似的被固定到患者的顱骨的頭部固定框架。然后,用立體固定單元坐標(biāo)系界定立體固定單元的坐標(biāo),通過與治療體積的固定關(guān)系其也用于界定治療體積的輪廓。在操作中,立體固定單元和由此的立體固定單元坐標(biāo)系關(guān)于固定放射焦點移動,因此焦點準(zhǔn)確地定位在固定單元坐標(biāo)系的預(yù)定坐標(biāo)上。
[0006]這樣的立體固定單元和坐標(biāo)系的`實例分別包括Leksell立體頭部框架和LeksellXYZ坐標(biāo)系。Leksell XYZ坐標(biāo)系是通過與立體固定單元的框架完全對齊的三個正交軸界定的笛卡兒坐標(biāo)系,其用三個正交側(cè)布置。相對于患者,X軸在患者的內(nèi)側(cè)-外側(cè)方向上延伸、I軸在前-后方向上延伸以及z軸在顱-骶方向上延伸。
[0007]換句話說,如果患者很好地在Leksell XYZ坐標(biāo)系中定位,x軸將從耳到耳延續(xù)、z軸從頭部到腳趾以及y軸從患者的背部到前面。
[0008]關(guān)于在放射療法系統(tǒng)中的放射療法,療法在治療計劃系統(tǒng)中計劃。使用成像系統(tǒng)掃描患者的治療體積,例如,將錐形束計算機斷層攝影(CBCT)系統(tǒng)和掃描的圖像輸入治療計劃系統(tǒng)。計算機斷層攝影(CT)成像,也被稱為計算機軸向斷層攝影(CAT)掃描,涉及旋轉(zhuǎn)X-射線裝備結(jié)合數(shù)字計算機的使用,以獲取身體的圖像。使用CT成像,身體的器官和組織的橫截面圖像能產(chǎn)生。使用CT成像,不僅能使內(nèi)科醫(yī)生確定腫塊存在,他們也還能夠精確地定位其位置、準(zhǔn)確地測量腫塊的尺寸以及確定其是否已經(jīng)蔓延到鄰近組織。除了診斷某些癌癥,CT成像用于計劃和管理放射癌癥治療,以及用于計劃某些類型的外科手術(shù)。使用CBCT圖像,治療體積的體積重建(volumetric reconstruction)能被創(chuàng)建,其能被用于計劃治療。最后,治療體積的體積重建必須確切地涉及放射療法系統(tǒng)的焦點位置和定位系統(tǒng)。
[0009]但是,CBCT重建是關(guān)于成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)建的并且CBCT系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸和立體固定單元坐標(biāo)系不對齊,而是由于例如制造公差具有變化。這樣的在CBCT坐標(biāo)系和立體固定單元坐標(biāo)系之間的角度變化能夠例如當(dāng)患者固定到定位系統(tǒng)并且定位在用于療法期間的放射單元中時引起定位誤差。
[0010]因此,存在用于確定和補償在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系,如CBCT系統(tǒng)和立體固定單元坐標(biāo)系之間的偏差的方法和系統(tǒng)的需要。
[0011]發(fā)明概述
[0012]本發(fā)明的一個目的在于提供用于補償在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系,如CBCT系統(tǒng)和立體固定單元坐標(biāo)系之間的偏差的系統(tǒng)和方法。
[0013]這個和其他目的通過提供具有在獨立權(quán)利要求中限定的特征的標(biāo)定方法實現(xiàn)。優(yōu)選的實施方案在從屬權(quán)利要求中限定。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供一種用于標(biāo)定在放射療法系統(tǒng)中關(guān)于治療計劃或者治療捕獲患者的圖像的成像系統(tǒng)的方法,其中放射療法系統(tǒng)包含具有固定放射焦點的放射療法單元。此外,用于沿三個大體上正交的運動軸相對于在放射療法單元中的固定焦點定位患者的治療體積的定位系統(tǒng)也被包括在放射療法系統(tǒng)中,其中定位系統(tǒng)包括固定布置,該固定布置用于可分離地和穩(wěn)固地接合立體固定單元以使患者的治療體積關(guān)于定位系統(tǒng)不動。方法包含以下步驟:[0015]-將標(biāo)定工具(calibrationtool)可分離地附接到固定布置,其中標(biāo)定工具定位在涉及定位系統(tǒng)的立體固定單兀坐標(biāo)系中;
[0016]-用成像系統(tǒng)執(zhí)行圖像掃描程序,其中包括標(biāo)定工具的區(qū)域的一組圖像被捕捉;
[0017]-使用該組圖像確定在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置;以及
[0018]-計算在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的所確定的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的位置差,由此確定在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的關(guān)系。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供一種用于標(biāo)定在放射療法系統(tǒng)中關(guān)于治療計劃或者治療捕獲患者的圖像的成像系統(tǒng)的系統(tǒng),該放射療法系統(tǒng)包含具有固定放射焦點的放射療法單元,和定位系統(tǒng),該定位系統(tǒng)用于沿三個大體上正交的運動軸關(guān)于放射療法單元中的固定焦點定位患者的治療體積,其中定位系統(tǒng)包括固定布置,該固定布置用于可分離地和穩(wěn)固地接合立體固定單元以使患者的治療體積關(guān)于定位系統(tǒng)不動。用于標(biāo)定的系統(tǒng)包含布置成可分離地附接到固定布置的標(biāo)定工具和處理單元,其中標(biāo)定工具定位在涉及定位系統(tǒng)的立體固定單元坐標(biāo)系中。處理單元配置成從成像系統(tǒng)中獲取通過成像裝置捕捉的包括標(biāo)定工具的區(qū)域的一組圖像,來使用該組圖像定義在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置;以及來計算在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的所確定的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的位置差以確定在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的關(guān)系。
[0020]本發(fā)明基于洞察到在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系,如CBCT系統(tǒng)和界定治療位置的立體坐標(biāo)系之間由于例如制造公差產(chǎn)生的角度變化或偏差。CBCT系統(tǒng)用于捕捉患者的圖像和治療體積并且治療體積的重建的圖像因此必須涉及療法單元的焦點位置和患者定位系統(tǒng)位置。CBCT坐標(biāo)從焦點物理地偏移并且不可能從公差機械地知道關(guān)于焦點位置的CBCT系統(tǒng)具有什么位置。因此,當(dāng)患者被平移進入放射療法單元以進行治療時這些變化或偏差導(dǎo)致定位誤差。如果患者被平移大的距離,即使非常小的正弦誤差可以導(dǎo)致大的偏差并且可以因此導(dǎo)致大的定位誤差。這些洞察引起本發(fā)明和用于確定和補償在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系,如CBCT系統(tǒng)和定義治療位置的立體坐標(biāo)系之間的偏差的想法。使用確定的偏差,能夠關(guān)于立體坐標(biāo)系確定重建對象的位置和旋轉(zhuǎn)。為了確定偏差,使用能容易地對齊并且確切地定位在立體坐標(biāo)系中以及由此在圖像采集過程中牢固地保持靜止的標(biāo)定工具。優(yōu)選地,標(biāo)定工具安裝或附接到患者定位系統(tǒng)的立體固定單元。用于使治療體積不動的立體固定單元固定地接合患者定位系統(tǒng)并且關(guān)于定位系統(tǒng)不能平移或旋轉(zhuǎn)。使用一組通過成像系統(tǒng)捕捉的圖像來確定在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置。
[0021]通過觀察或識別具有關(guān)于患者定位系統(tǒng)的定義位置的標(biāo)定工具的可辨別部分,或觀察或識別具有關(guān)于患者定位系統(tǒng)的定義位置的標(biāo)定工具的至少一個參考對象或記號,標(biāo)定工具的位置確定變得更準(zhǔn)確和快速。
[0022]在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中,具有可附接到固定單元的至少三個球桿的標(biāo)定工具被使用。每個球桿具有在立體坐標(biāo)系中的已知的位置(坐標(biāo))。通過識別在重建的體積中的這些參考對象(即球桿),標(biāo)定工具的位置能相對于成像系統(tǒng)坐標(biāo)系被定義。之后,在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的所確定的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的已知位置之間的位置差能被計算。因此,在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的已知位置之間的關(guān)系能被確定。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案,標(biāo)定工具包含:用于使可分離附接到患者定位系統(tǒng)的固定布置成為可能的附接設(shè)備;以及具有能在六維中定義位置的形狀的參考對象。在本發(fā)明的實施方案中,標(biāo)定工具包含至少三個參考對象,每個參考對象包括附接到包含附接設(shè)備的基板的棒和附接到各自的棒的球。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實施方案,執(zhí)行成像系統(tǒng)的標(biāo)定,包括確定成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸。此標(biāo)定步驟可以在執(zhí)行確定在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系和立體坐標(biāo)系之間的偏差期間之前被執(zhí)行。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案,基于計算的位置差確定位置修正。位置修正對應(yīng)于將在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的位置變換到在立體固定單元坐標(biāo)系中的對應(yīng)位置所需的成像系統(tǒng)關(guān)于定位系統(tǒng)的移 動修正。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實施方案,位置修正的確定包含將移動修正確定為相對于立體固定單元坐標(biāo)系的各個軸的三個旋轉(zhuǎn)和沿立體坐標(biāo)系的各個軸的三個平移。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實施方案,在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中標(biāo)定工具的位置的確定包括識別在體積的重建中標(biāo)定工具的預(yù)定義參考對象,其中參考對象在立體固定單元坐標(biāo)系中具有已知的坐標(biāo);相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系確定在體積的重建中的每個識別參考對象的坐標(biāo)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實施方案,位置差的計算包含比較每個識別參考對象在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和在立體固定單元坐標(biāo)系中的參考對象的對應(yīng)坐標(biāo);以及基于比較計算在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的所確定的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的位置差。
[0029]正如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的,用于定義放射焦點的不同的已知方法能被使用,其中一部分已在上面描述。但是,本發(fā)明不限于此處示出和描述的特殊的例子,而用于定義放射焦點的任何適用的測量方法納入本發(fā)明的范圍。
[0030]附圖簡述
[0031]參考附圖,本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述,其中
[0032]圖1示意性地圖釋了使用本發(fā)明的適用于標(biāo)定的放射療法系統(tǒng)的一般原理;[0033]圖2示意性地圖釋了根據(jù)本發(fā)明實施于圖1中的放射療法系統(tǒng)中的系統(tǒng)的實施方案;
[0034]圖3示意性地圖釋了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)定工具的一個實施方案;
[0035]圖4是根據(jù)本發(fā)明的圖釋了方法的所有步驟的流程圖;
[0036]圖5是根據(jù)本發(fā)明的圖釋了方法的一個實施方案的步驟的流程圖;
[0037]圖6示意性地圖釋了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)定工具的另一個實施方案;
[0038]圖7示意性地圖釋了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)定工具的一個更進一步的實施方案;以及
[0039]圖8示意性地圖釋了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)定工具的又一個實施方案。
[0040]優(yōu)選實施方案描述
[0041]參考圖1,本發(fā)明可適用于的放射療法系統(tǒng)I包含放射單元10和患者定位單元
20。在放射單元10中,其中提供放射源、放射源夾具、準(zhǔn)直儀主體以及外部屏蔽元件。準(zhǔn)直儀主體包含大量的朝著共同焦點指向的準(zhǔn)直儀通道,以如本領(lǐng)域普遍已知的方式。
[0042]準(zhǔn)直儀主體也充當(dāng)防止放射不是通過準(zhǔn)直儀通道到達(dá)患者的放射屏蔽。適用于本發(fā)明的放射療法系統(tǒng)的準(zhǔn)直儀布置的例子可以在W02004/06269A1中找到,其因此以參考形式納入。但是,本發(fā)明也可適用于使用其他用于使放射對準(zhǔn)固定焦點的布置的放射療法系統(tǒng),如在美國專利號為4,780, 898中公開的。
[0043]患者定位單元20包含剛性框架22、可滑動或可移動托架24以及用于相對于框架22移動托架24的馬達(dá)(未示出)。托架24還裝有用于運送和移動整個患者的患者床(未示出)。在托架24的一端裝有用于或直接地或經(jīng)由適配器單元(未示出)接收和固定立體固定單元(未示出)的固定布置28,并且因此阻止立體固定單元相對于可移動托架24的平移或旋轉(zhuǎn)動作。在放射療法系統(tǒng)I或患者定位單元20的坐標(biāo)系中,即沿圖1中示出的三個正交軸X、y和z,使用患者定位單元20能平移患者。
[0044]用于例如同治療計劃或治療有關(guān)地捕捉患者圖像的成像系統(tǒng)50被布置或位于放射單元10處,例如,錐形束計算機斷層攝影(CBCT)系統(tǒng)。成像系統(tǒng)50包括X-射線源51和探測器52。X-射線源51和探測器52布置成繞成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系(a,b, c)的旋轉(zhuǎn)軸c(看圖1)旋轉(zhuǎn)以捕捉以不同角度位于患者床26的患者的圖像。理論上,X-射線源51和探測器52繞患者定位單元20的z軸旋轉(zhuǎn),z軸與成像系統(tǒng)50的旋轉(zhuǎn)軸c對齊。但是,實際上,例如由于制造公差產(chǎn)生的對齊誤差引起在患者定位單元20的坐標(biāo)系和成像系統(tǒng)50之間的不對齊并且因此c軸是不對齊z軸的。
[0045]在計算機斷層攝影中,通過以非常小的繞著單個旋轉(zhuǎn)軸的步程(例如< 1° )繞著對象旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)來生成三維圖像,同時拍攝一系列二維X-射線圖像。在其他申請中,對象以小的步程繞著成像旋轉(zhuǎn)。通常地,成像裝置或?qū)ο罄绶謩e繞著對象或成像裝置旋轉(zhuǎn)180°或360°。而后,最終的三維圖像能基于二維圖像被數(shù)字化地重建并且或作為一系列截面圖像或三維圖像能被顯示。
[0046]能從圖1中了解到,描述的實施方案涉及用于向人類患者頭部的靶體積提供伽瑪放射療法的放射療法系統(tǒng)。這種療法也經(jīng)常被稱為立體外科手術(shù)。在療法過程中,患者頭部例如使用牙合堤(bite-block)和以立體頭部框架形式的固定單元固定在立體固定單元中,其包含適合于接合放射療法系統(tǒng)的固定布置28的接合點。因此,在立體外科手術(shù)過程中,患者的頭部被固定在立體框架中,其進而經(jīng)由固定布置28固定地附接到患者定位系統(tǒng)。在患者的頭部的治療體積沿圖1中示出的三個正交軸X、y和Z相對于放射焦點的移動過程中,整個患者沿軸移動。因此,在頭部框架和患者定位系統(tǒng)20的托架24之間沒有相對移動。
[0047]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2,根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實施方案將被討論。在圖2中,根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)100與示意性地示出的放射單元10和成像系統(tǒng)50 —起示意性地示出。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)I在一般水平上包含標(biāo)定工具Iio和例如個人計算機(PC)的處理單元120,標(biāo)定工具110布置成可分離地和牢固地附接到放射療法系統(tǒng)的固定布置28。在圖3中,標(biāo)定工具110的一個實施方案的更詳細(xì)視圖被示出。標(biāo)定工具的更多的實施方案在圖6-8中示出。
[0048]標(biāo)定工具110布置成容易地對齊并且確切地定位在立體固定單元坐標(biāo)系中。通過以附接設(shè)備118牢固地附接標(biāo)定工具110,而沒有標(biāo)定工具110相對于患者定位單元20移動的任何可能性,標(biāo)定工具Iio能被固定,使得標(biāo)定工具位于在立體固定單元坐標(biāo)系中界定的和預(yù)定義位置,Xfee工,并且在圖像采集過程中其保持靜止。
[0049]優(yōu)選地,標(biāo)定工具110包含至少一個參考對象或標(biāo)記112,當(dāng)標(biāo)定工具110附接到固定布置28時,參考對象或標(biāo)記112具有在立體固定單元坐標(biāo)系中的分別預(yù)定義或已知的位置。就是說,參考對象或標(biāo)記112在立體固定單元坐標(biāo)系中具有預(yù)定義坐標(biāo)。參考標(biāo)記或?qū)ο?12被布置或形成形狀,使得它們能在通過成像系統(tǒng)50捕捉的圖像和/或重建的體積(即通過捕獲的圖像產(chǎn)生的重建的體積)中被識別。此外,參考對象或標(biāo)記112被布置或形成形狀使得它們能在通過成像系統(tǒng)50捕捉的圖像和/或重建的體積中被識別并且定位在六維的圖像或體積中,即沿三個軸X、y和z平移和繞軸旋轉(zhuǎn)。
[0050]在圖2和3中示出的標(biāo)定工具110的實施方案中,標(biāo)定工具110包含四個參考對象112,每個參考對象112包括附接到板119的裝有球115的棒116。當(dāng)標(biāo)定工具110附接到固定布置28時,每個參考對象112在立體固定單元坐標(biāo)系中具有預(yù)定義位置。
[0051]在圖6-8中,根據(jù)本`發(fā)明的標(biāo)定工具的更多的實施方案分別示出。
[0052]在圖6中,包含參考對象612的標(biāo)定工具610被示出。在這個實施方案中,參考對象612是N-形狀的狹縫或標(biāo)記,然而其可以具有其他的形狀。當(dāng)標(biāo)定工具610附接到固定布置28時,參考對象612在標(biāo)定工具612中具有預(yù)定義位置并且因此在立體固定單元坐標(biāo)系中具有預(yù)定義位置。
[0053]在圖7中,包含參考對象712的標(biāo)定工具710被示出。在這個實施方案中,參考對象712是例如裝在圓柱形標(biāo)定工具710的內(nèi)表面或外表面上的球、圓柱形元件或者標(biāo)記,或者是裝在圓柱形標(biāo)定工具710內(nèi)的球。當(dāng)標(biāo)定工具710附接到固定布置28時,參考對象712在標(biāo)定工具712中具有預(yù)定義位置并且因此在立體固定單元坐標(biāo)系中具有預(yù)定義位置。
[0054]在圖8中,包含參考對象812的標(biāo)定工具810被示出。在這個實施方案中,參考對象812是例如裝在圓柱形標(biāo)定工具810的內(nèi)表面或外表面上的球、圓柱形元件或者標(biāo)記,或者是裝在圓柱形標(biāo)定工具810內(nèi)的球。當(dāng)標(biāo)定工具810附接到固定布置28時,參考對象812在標(biāo)定工具812中具有預(yù)定義位置并且因此在立體固定單元坐標(biāo)系中具有預(yù)定義位置。
[0055]現(xiàn)在返回圖2,處理單元120可連接于成像系統(tǒng)50,如此雙向通信被允許,例如使用例如藍(lán)牙或WLAN的無線。因此,處理單元120可以例如從成像系統(tǒng)50中獲取圖像信息并且發(fā)送指令給成像系統(tǒng)50以初始化圖像掃描程序。處理單元120尤其配置成從成像系統(tǒng)50獲取標(biāo)定工具的體積重建和/或通過成像系統(tǒng)50捕獲的包括標(biāo)定工具的區(qū)域的一組圖像,該標(biāo)定工具例如在圖3、6-8中示出的標(biāo)定工具110、610、710或810中的任一個。在下文中,在圖3中示出的標(biāo)定工具110將成為參考。
[0056]此外,使用標(biāo)定工具的體積的重建和/或獲取的圖像組,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系中確定標(biāo)定工具110的位置。關(guān)于成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸即圖1中的C軸生成CBCT重建。但是,由于例如制造公差,標(biāo)定工具110被定位于其中的立體固定單元(如被軸X、y和z界定)的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)(被軸a、b和c界定)的坐標(biāo)系不對齊。結(jié)果是,在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系(a, b, c)中的標(biāo)定工具的體積重建的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系(X,y和z)中的標(biāo)定工具110的實際位置之間將產(chǎn)生位置誤差。
[0057]因此,處理單元120確定在成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具110的位置,a標(biāo)定工和,更確切地說參考對象的位置,即獲取每個參考對象關(guān)聯(lián)于三個坐標(biāo)的一組坐標(biāo)。優(yōu)選地,每個參考對象114的坐標(biāo)被確定,而導(dǎo)致一系列位置坐標(biāo)。
[0058]此外,處理單元120配置成計算在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的確定位置,a標(biāo)定工具、b標(biāo)定工具和c標(biāo)定工具和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置,
X標(biāo)定工具、y標(biāo)定
工H和Zigse工A之間的位置差,以確定在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的位置之間的關(guān)系。優(yōu)選地,在立體固定單元坐標(biāo)系中的參考標(biāo)記的已知位置和在涉及成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具的確定位置之間的位置差被確定。
[0059]現(xiàn)在參考圖4,根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)定用于在放射療法系統(tǒng)中關(guān)于治療計劃或治療捕獲患者的圖像的成像系統(tǒng)50的方法的一般步驟將被描述。方法如圖2中描述的在系統(tǒng)中優(yōu)選地執(zhí)行。
[0060]第一步可以執(zhí)行成像系統(tǒng)50的圖像質(zhì)量參數(shù)的標(biāo)定,其優(yōu)選地是CBCT系統(tǒng),標(biāo)定包括定義成像系統(tǒng)50的旋轉(zhuǎn)軸??商娲?,如果標(biāo)定被更早地執(zhí)行,成像系統(tǒng)50可以不需要標(biāo)定并且標(biāo)定數(shù)據(jù)能被存儲于標(biāo)定文件。
[0061]在步驟200,例如在圖3、6-8中示出的標(biāo)定工具110、610、710和810中的任一個的
標(biāo)定工具,可分尚地附接到固定布直28,其中標(biāo)定工具110定位在涉及患者定位系統(tǒng)20的立體固定單元坐標(biāo)系(x,y,z)中。在下文中,將參考在圖3中示出的標(biāo)定工具110描述該方法。
[0062]在步驟210,用成像系統(tǒng)50執(zhí)行圖像掃描程序,其中包括標(biāo)定工具110的區(qū)域的一組圖像被捕獲。
[0063]之后,在步驟220,使用該組圖像在涉及成像系統(tǒng)(50 )的坐標(biāo)系(a, b,c )中確定標(biāo)定工具110的位置。如上文已描述的,優(yōu)選地,參考對象112的位置被定義。
[0064]在步驟230,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系(a, b, c)中的標(biāo)定工具110的定義位置和在立體固定單元坐標(biāo)系(X,y, Z)中的標(biāo)定工具110的已知位置之間的位置差被確定。優(yōu)選地,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系(a, b, c)中的參考對象的定義位置和在立體固定單元坐標(biāo)系(X,y, z)中的參考對象的已知位置之間的位置差被確定。因此,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具110的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具110的位置之間的關(guān)系能被確定。
[0065]現(xiàn)在參考圖5,根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)定用于在放射療法系統(tǒng)中關(guān)于治療計劃或治療捕獲患者的圖像的成像系統(tǒng)50的方法的實施方案的步驟將被描述。方法如圖2中描述的在系統(tǒng)中優(yōu)選地執(zhí)行。
[0066]第一步可以執(zhí)行成像系統(tǒng)50的圖像質(zhì)量參數(shù)的標(biāo)定,標(biāo)定包括定義成像系統(tǒng)50的旋轉(zhuǎn)軸。可替代地,如果標(biāo)定被更早地執(zhí)行,成像系統(tǒng)50可以不需要標(biāo)定并且標(biāo)定數(shù)據(jù)能被存儲于標(biāo)定文件。
[0067]在步驟300,例如在圖3、6_8中示出的標(biāo)定工具110、610、710或810中的任一個的
標(biāo)定工具,可分尚地附接到固定布直28,其中標(biāo)定工具110定位在涉及患者定位系統(tǒng)20的立體固定單元坐標(biāo)系(x,y,z)中。在下文中,將參考在圖3中示出的標(biāo)定工具110描述方法。
[0068]在步驟310,用成像系統(tǒng)50執(zhí)行圖像掃描程序,其中包括標(biāo)定工具110的區(qū)域的一組圖像被捕獲。這包括確定包括標(biāo)定工具(110)的區(qū)域的體積重建。
[0069]之后,在步驟320,使用該組圖像在涉及成像系統(tǒng)(50 )的坐標(biāo)系(a, b,c )中定義標(biāo)定工具110的位置。如上文已描述的,優(yōu)選地,參考對象112的位置被定義。
[0070]在步驟330,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系(a, b, c)中的標(biāo)定工具110的定義位置和在立體固定單元坐標(biāo)系(X,y, Z)中的標(biāo)定工具110的已知位置之間的位置差被確定。優(yōu)選地,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系(a, b, c)中的參考對象的定義位置和在立體固定單元坐標(biāo)系(x,y,z)中的參考對象的已知位置之間的位置差被定義。因此,在涉及成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具110的位置和在立體固定單元坐標(biāo)系中的標(biāo)定工具110的位置之間的關(guān)系能被確定。
[0071]在步驟340,基于計算的位置差確定位置修正。位置修正可對應(yīng)于將在成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系中的位置轉(zhuǎn)換成在立體固定單元坐標(biāo)系中的對應(yīng)位置所需要的成像系統(tǒng)50相對于定位系統(tǒng)(20)的移動修正。就是說,將標(biāo)定工具110從成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系中的位置轉(zhuǎn)換到立體固定單元坐標(biāo)系中的已知位置所需的標(biāo)定工具110的移動修正被確定。位置修正包含將移動修正確定為相對于 立體固定單元坐標(biāo)系的各個軸X、y和Z的三個旋轉(zhuǎn)和沿立體固定單元坐標(biāo)系的各個軸的三個平移。在步驟350,位置修正能被存儲于用于成像系統(tǒng)50的標(biāo)定文件。對于由對象例如患者一部分生成的重建,使用標(biāo)定文件,每個重建的體素可從成像系統(tǒng)50的坐標(biāo)系(a, b, c)變換到立體坐標(biāo)系(X,y,z)。
[0072]盡管以上已經(jīng)使用其示例性的實施方案描述了本發(fā)明,然而如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的替代、修改和其組合可被做出,而不偏離如在所附權(quán)利要求書中界定的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于標(biāo)定成像系統(tǒng)(50)的方法,所述成像系統(tǒng)(50)用于在放射療法系統(tǒng)(I)中關(guān)于治療計劃或者治療捕獲患者的圖像,所述放射療法系統(tǒng)包含定位系統(tǒng)(20)和具有固定放射焦點的放射療法單元(10),所述定位系統(tǒng)(20)用于沿著三個大體上正交的運動軸相對于所述放射療法單元(10)中的所述固定焦點定位患者的治療體積,其中所述定位系統(tǒng)包括固定布置(28),所述固定布置(28)用于可分離地和穩(wěn)固地接合立體固定單元以使患者的治療體積關(guān)于所述定位系統(tǒng)(20)不動,所述方法包括以下步驟: 將標(biāo)定工具(110)可分離地附接到所述固定布置(28),其中所述標(biāo)定工具(110)定位在涉及所述患者定位系統(tǒng)(20)的立體坐標(biāo)系中; 用所述成像系統(tǒng)(50)執(zhí)行圖像掃描程序,其中包括所述標(biāo)定工具(110)的區(qū)域的一組圖像被捕捉; 使用所述一組圖像確定所述標(biāo)定工具(110)在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的位置; 計算在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具(110)的所述確定的位置和在所述立體坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具(110)的位置之間的位置差,由此確定在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系和所述立體坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具(110)的所述位置之間的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,還包含步驟: 執(zhí)行所述成像系統(tǒng)(50)的標(biāo)定,其中包括確定所述成像系統(tǒng)(50)的旋轉(zhuǎn)軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,還包含基于所述計算的位置差確定位置修正,所述位置修正對應(yīng)于將所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的位置變換到所述立體坐標(biāo)系中的對應(yīng)位置所需要的所述成像系統(tǒng)(50)相對于所述定位系統(tǒng)(20)的移動修正。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中確定位置修正的所述步驟包含將所述移動修正確定為相對于所述立體坐標(biāo)系的各個`軸的三個旋轉(zhuǎn)和沿所述立體坐標(biāo)系的各個軸的三個平移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法,其中執(zhí)行圖像掃描程序的所述步驟包含: 執(zhí)行包括所述標(biāo)定工具(110)的所述區(qū)域的體積重建。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的方法,其中使用所述一組圖像確定所述標(biāo)定工具(110)在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的位置的所述步驟包含以下步驟: 識別在所述體積重建中所述標(biāo)定工具的預(yù)定義參考對象,其中所述參考對象具有在所述立體坐標(biāo)系中已知的坐標(biāo);以及 相對于所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系確定在所述體積重建中的每個識別的參考對象的坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中計算位置差的所述步驟包含步驟: 比較每個識別的參考對象在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和所述參考對象在所述立體坐標(biāo)系中的對應(yīng)坐標(biāo);以及 基于所述比較計算在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具的所述確定的位置和在所述立體坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具的位置之間的所述位置差。
8.一種用于標(biāo)定成像系統(tǒng)(50)的系統(tǒng),所述成像系統(tǒng)(50)用于在放射療法系統(tǒng)(I)中關(guān)于治療計劃或者治療捕獲患者的圖像,所述放射療法系統(tǒng)包含定位系統(tǒng)(20)和具有固定放射焦點的放射療法單元(10),所述定位系統(tǒng)(20)用于沿著三個大體上正交的運動軸相對于所述放射療法單元(10)中的所述固定焦點定位患者的治療體積,其中所述定位系統(tǒng)包括固定布置(28),所述固定布置(28)用于可分離地和穩(wěn)固地接合立體固定單元以使患者的治療體積關(guān)于所述定位系統(tǒng)(20)不動,其中用于標(biāo)定的所述系統(tǒng)包含: 標(biāo)定工具(110),其布置成可分離地附接到所述固定布置(28),其中所述標(biāo)定工具(50)定位在涉及所述定位系統(tǒng)(20)的立體坐標(biāo)系中;以及 處理單元(120),其配置成: 從所述成像系統(tǒng)(50)中獲取通過所述成像裝置捕捉的包括所述標(biāo)定工具(110)的區(qū)域的一組圖像; 使用所述一組圖像確定所述標(biāo)定工具(110)在成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的位置; 計算在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具(110)的所述確定的位置和在所述立體坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具(110)的位置之間的位置差,以確定在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系和所述立體坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具(110)的所述位置之間的關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中任一項所述的系統(tǒng),其中所述標(biāo)定工具包含: 附接設(shè)備(118),其使可分離地附接到所述固定布置(28)成為可能;以及 參考對象(112),其具有能在六維中定義位置的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng),其中標(biāo)定工具包含至少三個參考對象,每個參考對象包括附接到板(119)的棒(1 16)以及附接到所述棒的球(115),所述板包含所述附接設(shè)備(118)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10所述的系統(tǒng),其中所述處理單元(120)還配置成基于所述計算的位置差確定位置修正,所述位置修正對應(yīng)于將所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的位置變換到所述立體坐標(biāo)系中的對應(yīng)位置所需要的所述成像系統(tǒng)(50)相對于所述定位系統(tǒng)(20)的移動修正。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng),其中所述處理單元(120)還配置成將所述移動修正確定為相對于所述立體坐標(biāo)系的各個軸的三個旋轉(zhuǎn)和沿所述立體坐標(biāo)系的各個軸的三個平移。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12所述的系統(tǒng),其中所述處理單元(120)還配置成: 識別在所述體積重建中所述標(biāo)定工具的預(yù)定義參考對象,其中所述參考對象具有在所述立體坐標(biāo)系中已知的坐標(biāo);以及 相對于所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系確定在所述體積重建中的每個識別的參考對象的坐標(biāo)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng),其中所述處理單元(120)還配置成: 比較每個識別的參考對象在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和所述參考對象在所述立體坐標(biāo)系中的對應(yīng)坐標(biāo);以及 基于所述比較計算在所述成像系統(tǒng)坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具的所述確定的位置和在所述立體坐標(biāo)系中的所述標(biāo)定工具的位置之間的所述位置差。
【文檔編號】A61N5/10GK103517736SQ201180070417
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】P·卡爾松 申請人:醫(yī)科達(dá)公司