本發(fā)明總體涉及用于將放射性種子插入在患病組織內(nèi)的短距離放射治療流程(例如，用于前列腺癌的低劑量率(“l(fā)dr”)短距離放射治療)。本發(fā)明具體地涉及根據(jù)如被投影在患病組織內(nèi)的放射性種子的準(zhǔn)確的組織成像(例如，超聲種子定位)與對(duì)由施加器(例如，針)將放射性種子遞送到患病組織內(nèi)的規(guī)劃位置的魯棒的工具跟蹤(例如，電磁種子定位)的組合導(dǎo)出的患病組織內(nèi)的放射性種子的定位。

背景技術(shù)：

在ldr短距離放射治療中，放射性種子被遞送在患病組織內(nèi)以將放射性治療局部定位到患病組織中。例如，圖1圖示了短距離放射治療遞送系統(tǒng)，其采用短距離放射治療規(guī)劃器30、工具跟蹤機(jī)器50(例如，電磁(“em”)跟蹤機(jī)器、光學(xué)跟蹤機(jī)器以及形狀感測(cè)跟蹤機(jī)器)、以及組織成像機(jī)器60(例如，超聲成像機(jī)器和x射線機(jī)器)

通常，在操作中，短距離放射治療規(guī)劃器30生成規(guī)劃種子分布圖31用于將放射性種子遞送到患病組織20內(nèi)。更具體地，為了實(shí)現(xiàn)患病組織內(nèi)的臨床規(guī)定的整體放射劑量分布，規(guī)劃種子分布圖31包括患病組織20的術(shù)前圖像(例如，超聲成像或磁共振成像或計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描)內(nèi)的特定數(shù)量的放射性種子的位置，其中，短距離放射治療治療師嘗試在工具跟蹤機(jī)器50和組織成像機(jī)器60的引導(dǎo)下經(jīng)由施加器(例如，針)將放射性種子遞送到患病組織20內(nèi)的規(guī)劃位置。

在ldr短距離放射治療期間，根據(jù)放射性治療計(jì)劃的放射性種子到患病組織20內(nèi)的精確遞送出于若干原因而是困難的，最重要地是由于以下原因的在患病組織的術(shù)前成像之后的患病組織的任何變形：(1)作用在患病組織上的(一個(gè)或多個(gè))任何外部力，以及(2)由(a)患病組織的生物功能和/或(b)患病組織內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))遞送施加器的移動(dòng)生成的患病組織內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))內(nèi)部力。因此，患病組織內(nèi)的放射性種子的停留位置可以與患病組織內(nèi)的放射性種子的規(guī)劃位置平移地和/或旋轉(zhuǎn)地相異。例如，圖2a圖示了規(guī)劃種子分布圖31(圖1)的平面視圖31p，其示出了針對(duì)經(jīng)由通過(guò)施加器針41a-41e遞送在患病組織20內(nèi)的放射性種子rs1-rs25的規(guī)劃位置；圖1b圖示了如由箭頭標(biāo)志的作用在患病組織20內(nèi)的放射性種子rs1-rs25的規(guī)劃位置上的可能水平和垂直力的平面視圖20p。

返回參考圖1，如本領(lǐng)域中已知地跟蹤種子定位涉及相對(duì)于與患病組織20配準(zhǔn)的參考坐標(biāo)系42來(lái)跟蹤施加器以將放射性種子遞送到規(guī)劃位置。然而，因?yàn)槭┘悠鞯母櫩梢怨逃械卦谳p微程度上不精確并且因?yàn)榛疾〗M織20可以如本文先前陳述地變形，因而放射性種子可以落到遞送位置和/或可以移動(dòng)到與放射性種子的規(guī)劃位置相異的停留位置。因此依賴(lài)于跟蹤種子定位的對(duì)患病組織20內(nèi)的放射性劑量分布的任何估計(jì)可能不準(zhǔn)確。

更具體而言，工具跟蹤機(jī)器50在放射性種子根據(jù)規(guī)劃種子分布圖31被遞送到患病組織20時(shí)生成患病組織20內(nèi)的放射性種子的遞送位置的跟蹤的種子分布圖51。理想地，圖31和51相同。然而，如先前陳述的，放射性種子可以落到圖51的遞送位置和/或可以移動(dòng)到與圖31的規(guī)劃位置相異的停留位置。

例如，圖3a圖示了跟蹤的種子分布圖51的理想平面視圖51p，其示出了根據(jù)規(guī)劃種子分布圖31的針對(duì)患病組織20內(nèi)的放射性種子rs1-rs25的遞送位置；并且圖3b圖示了跟蹤的種子分布圖51的典型平面視圖51t，其示出了患病組織20內(nèi)的放射性種子rs1-rs25的遞送位置。跟蹤的種子分布圖51的平面視圖51p和51t的相異主要由于在患病組織20的術(shù)前成像之后的患病組織20的任何變形，尤其是在放射性種子rs1-rs25的遞送之后的，如由放射性種子rs1-rs25的黑色背景所標(biāo)志的，如圖3b所示。因此，盡管關(guān)于患病組織內(nèi)的所有遞送的位置的完全跟蹤是魯棒的，但是在將放射性種子遞送和停留到規(guī)劃位置中的跟蹤的種子定位的準(zhǔn)確性被限制。

再次參考圖1，如本領(lǐng)域已知的成像種子定位涉及組織成像機(jī)器60在根據(jù)規(guī)劃種子分布圖31的種子遞送之后生成患病組織20內(nèi)的放射性種子的投影位置的種子分布圖61，以考慮主要由于患病組織20的任何變形的(一個(gè)或多個(gè))放射性種子的任何運(yùn)動(dòng)。成像種子定位趨于實(shí)現(xiàn)比如本文先前描述的跟蹤種子定位的準(zhǔn)確性更好的總體準(zhǔn)確性，尤其是對(duì)于具有相當(dāng)?shù)倪f送后運(yùn)動(dòng)的放射性種子。然而，成像種子定位的準(zhǔn)確性由錯(cuò)誤投影位置限制，這是因?yàn)榉N子分布圖像61內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)放射性種子的差的可見(jiàn)性水平和/或種子分布圖像61內(nèi)的任何圖像偽影。更具體地，(1)種子分布圖像61內(nèi)的假陰性投影位置源自放射性種子的差的可見(jiàn)水平，(2)種子分布圖像61內(nèi)的假陽(yáng)性投影位置源自圖像偽影，并且(3)(一個(gè)或多個(gè))任何假陰性和/或假陽(yáng)性投影位置通過(guò)患病組織20內(nèi)的放射性種子的停留位置的種子分布圖像61而限制準(zhǔn)確性。因此，根據(jù)成像種子定位的患病組織20內(nèi)的放射性劑量分布的任何估計(jì)可以不準(zhǔn)確。

例如，圖4a圖示了種子組織圖像61的理想平面視圖61i，其示出了免于任何假陰性和任何假陽(yáng)性投影位置的如圖3b所示的放射性種子rs1-rs25的投影位置；并且圖4b圖示了種子組織圖像61的典型平面視圖61t，其示出了包括假陰性投影位置fn1-fn4和假陽(yáng)性投影位置fp1-fp5的如圖3所示的放射性種子rs1-rs25的投影位置。假陰性投影位置fn1-fn4源自與種子組織圖像61的理想平面視圖61i相比種子組織圖像61的典型平面視圖61t內(nèi)的放射性種子rs2、rs10、rs13和rs22的差的可見(jiàn)水平；并且假陽(yáng)性投影位置fp1-fp5源自不存在于種子組織圖像61的理想平面視圖61i中的種子組織圖像61的典型平面視圖61t內(nèi)的圖像偽影。盡管如圖4a所示的組織圖像61內(nèi)的放射性種子rs1-rs25的投影位置的準(zhǔn)確性可實(shí)現(xiàn)，但是固有組織成像限制傾向于但是并不總是導(dǎo)致組織圖像61內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))假陰性和假陽(yáng)性投影位置，如圖4示范性示出的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明意識(shí)到關(guān)于以下的術(shù)中反饋的重要性：患病組織20內(nèi)的放射性種子的期望劑量分布是否根據(jù)放射性治療計(jì)劃實(shí)現(xiàn)，以更好地阻止患病組織的任何欠處置和/或過(guò)處置，并且更好地阻止邊緣健康組織的任何非故意處置。為了實(shí)現(xiàn)這樣的術(shù)中反饋，本發(fā)明獨(dú)特地組合可由超聲種子定位實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性與電磁跟蹤定位的魯棒性，其克服了超聲種子定位和電磁種子定位的潛在個(gè)體缺點(diǎn)的。

本發(fā)明的一種形式是用于定位患病組織內(nèi)的放射性種子的短距離放射治療種子定位系統(tǒng)。為此，短距離放射治療定位系統(tǒng)采用工具跟蹤機(jī)器、成像機(jī)器以及短距離放射治療種子定位器。

在操作中，工具跟蹤機(jī)器生成患病組織內(nèi)的放射性種子的遞送位置的跟蹤的種子分布圖。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)“遞送位置的跟蹤的種子分布圖”廣義地涵蓋根據(jù)規(guī)劃種子分布圖的經(jīng)由跟蹤的施加器的患病組織中的放射性種子放下的每個(gè)記錄的位置的圖。放射性種子的遞送位置可以與放射性種子的規(guī)劃位置以及放射性種子的停留位置相異，尤其是對(duì)于在遞送到患病組織中后移動(dòng)的放射性種子。

工具跟蹤機(jī)器生成患病組織內(nèi)的放射性種子的投影位置的種子分布圖像，其可能包括一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤投影位置。出于本發(fā)明的目的，短語(yǔ)“投影位置的種子分布圖像”廣義地涵蓋患病組織中的放射性種子的停留位置的組織圖像投影的圖像。組織圖像投影內(nèi)包括的(一個(gè)或多個(gè))任何錯(cuò)誤投影位置包括源自(一個(gè)或多個(gè))放射性種子的差的可見(jiàn)性水平的一個(gè)或多個(gè)假陰性投影位置和/或源自(一個(gè)或多個(gè))圖像偽影的一個(gè)或多個(gè)假陽(yáng)性投影位置。

響應(yīng)于跟蹤的種子分布圖和種子分布圖像的生成，短距離放射治療種子定位器生成從跟蹤的種子分布圖和排除了種子分布圖像內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))任何錯(cuò)誤投影位置的種子分布圖像的組合導(dǎo)出的患病組織內(nèi)的放射性種子的估計(jì)位置的復(fù)合種子分布圖。為了本發(fā)明的目的，短語(yǔ)“估計(jì)位置的復(fù)合種子分布圖”廣義地涵蓋跟蹤的種子分布圖的一個(gè)或多個(gè)遞送位置和/或種子分布圖像的一個(gè)或多個(gè)投影位置的圖。

此外，跟蹤的種子分布圖和種子分布圖像可以廣義地涵蓋跟蹤的種子分布圖和種子分布圖像之間的距離準(zhǔn)則的針對(duì)以下項(xiàng)的應(yīng)用：(1)確認(rèn)投影位置中的一個(gè)或多個(gè)；(2)將(一個(gè)或多個(gè))任何識(shí)別的假陰性投影位置恢復(fù)為種子分布圖像；(3)從種子分布圖像移除(一個(gè)或多個(gè))任何識(shí)別的假陽(yáng)性投影位置。更具體而言，短距離放射治療種子定位器可以根據(jù)種子分布圖像生成提取的投影位置的重建的種子分布圖，并且應(yīng)用重建的種子分布圖與跟蹤的種子分布圖之間的放射性種子的可指定的對(duì)之間的距離度量，以生成復(fù)合種子分布圖。

附圖說(shuō)明

在結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明各實(shí)施例的下列詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的前述形式和其它形式以及本發(fā)明的各個(gè)特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。本發(fā)明的詳細(xì)描述和附圖僅是本發(fā)明的舉例說(shuō)明而非限制由所附權(quán)利要求及其等同限定的本發(fā)明的范圍。

圖1圖示了如本領(lǐng)域已知的短距離放射治療遞送系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。

圖2a圖示了如本領(lǐng)域已知的短距離放射治療規(guī)劃種子分布圖的示范性2d視圖。

圖2b圖示了作用于如圖2a所示的規(guī)劃種子分布圖的規(guī)劃位置上的各種力的示范性2d視圖。

圖3a和3b圖示了如本領(lǐng)域已知的短距離放射治療跟蹤的種子分布圖的示范性2d視圖。

圖4a和4b圖示了如本領(lǐng)域已知的短距離放射治療種子分布圖像的示范性2d視圖。

圖5圖示了根劇本發(fā)明的短距離放射治療定位系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。

圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的短距離放射治療復(fù)合種子分布的示范性生成。

圖7圖示了圖6的示范性復(fù)合種子分布圖。

圖8圖示了表示根據(jù)本發(fā)明的短距離放射治療方法的示范性實(shí)施例的流程圖。

圖9圖示了根據(jù)圖8圖示的流程圖的跟蹤的種子分布圖和圖像種子分布圖的示范性生成。

圖10圖示了根據(jù)圖8圖示的重建的種子分布圖和復(fù)合種子分布圖的示范性生成。

圖11圖示了圖5中圖示的短距離放射治療定位器的示范性模塊化網(wǎng)絡(luò)。

圖12圖示了表示根據(jù)本發(fā)明的重建的種子分布圖生成方法的示范性實(shí)施例的流程圖。

圖13圖示了表示根據(jù)本發(fā)明的投影位置提取方法的示范性實(shí)施例的流程圖。

圖14圖示了根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合種子分布圖生成方法的示范性實(shí)施例的流程圖。

圖15圖示了表示根據(jù)本發(fā)明的投影位置的確認(rèn)方法的示范性實(shí)施例的流程圖。

圖16圖示了根據(jù)本發(fā)明的錯(cuò)誤投影位置移除/恢復(fù)方法的示范性實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了方便對(duì)本發(fā)明的理解，在本文中將提供本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其涉及如圖5所示的本發(fā)明的短距離放射治療定位器70的描述，以用于提供患病組織20(例如，癌癥前列腺)內(nèi)的放射性種子定位的術(shù)中反饋。此外，盡管工具跟蹤機(jī)器50和組織成像機(jī)器60分別被實(shí)現(xiàn)為在圖5-16的描述中的電磁跟蹤機(jī)器50和超聲成像機(jī)器60，但是在實(shí)踐中，工具跟蹤機(jī)器50和組織成像機(jī)器60可以被實(shí)現(xiàn)為適于實(shí)施本發(fā)明的任何形式。

參考圖5，短距離放射治療定位系統(tǒng)采用種子遞送系統(tǒng)40、短距離放射治療規(guī)劃器30、電磁跟蹤機(jī)器50、超聲成像機(jī)器60以及短距離放射治療定位器70。

種子遞送系統(tǒng)40在結(jié)構(gòu)上如本領(lǐng)域中已知地被配置用于規(guī)劃針41到患病組織20中的植入并且用于規(guī)劃患病組織20內(nèi)的放射性種子的分布以實(shí)現(xiàn)患病組織20內(nèi)的期望劑量分布。

電磁跟蹤機(jī)器50在結(jié)構(gòu)上如本領(lǐng)域已知地被配置用于相對(duì)于3d參考坐標(biāo)系42電磁跟蹤超聲成像機(jī)器60的施加器針41和成像探頭。結(jié)果是生成了患病組織20內(nèi)的放射性種子的遞送位置的3d跟蹤的種子分布圖51。

超聲成像機(jī)器60在結(jié)構(gòu)上如本領(lǐng)域已知地被配置用于相對(duì)于3d參考坐標(biāo)系42對(duì)患病組織20進(jìn)行超聲成像。結(jié)果是生成了患病組織20內(nèi)的放射性種子的投影位置的3d種子分布圖像61。

短距離放射治療定位器70在結(jié)構(gòu)上根據(jù)本發(fā)明被配置為計(jì)算從通過(guò)電磁跟蹤機(jī)器20的電磁種子定位和通過(guò)超聲圖像機(jī)器20的超聲種子定位的組合導(dǎo)出的患病組織20內(nèi)的放射性種子的估計(jì)位置的復(fù)合種子分布圖71。在實(shí)踐中，短距離放射治療定位器70可以是(1)獨(dú)立工作站，(2)安裝在短距離放射治療規(guī)劃器30、電磁跟蹤機(jī)器50和/或超聲機(jī)器60內(nèi)的模塊，(3)跨短距離放射治療規(guī)劃器30、電磁跟蹤機(jī)器50和/或超聲機(jī)器60分布的模塊化網(wǎng)絡(luò)。同樣在實(shí)踐中，短距離放射治療定位器70可以輸入來(lái)自用于生成跟蹤的種子分布圖51的電磁跟蹤機(jī)器50的跟蹤數(shù)據(jù)和來(lái)自用于生成種子分布圖像61的超聲成像機(jī)器的成像數(shù)據(jù)。

在一般操作中，短距離放射治療規(guī)劃器30被操作為規(guī)劃相對(duì)于患病組織20的術(shù)前成像的施加器針41和放射性種子到患病組織20中的植入。

在規(guī)劃種子分布圖的生成和任何細(xì)化和施加針41的必要重新插入后，種子遞送系統(tǒng)40被操作為根據(jù)規(guī)劃種子分布圖在患病組織20內(nèi)遞送放射性種子，并且電磁跟蹤機(jī)器50被操作為電磁跟蹤患病組織20內(nèi)的放射性種子的遞送，從而生成患病組織20內(nèi)的全部放射性種子的遞送位置的跟蹤的種子分布圖51。如本文先前陳述的，(一個(gè)或多個(gè))遞送位置將與患病組織20內(nèi)的放射性種子的(一個(gè)或多個(gè))規(guī)劃位置相異。

在放射性種子的遞送之后，優(yōu)選地在逐施加器的基礎(chǔ)上，超聲機(jī)器60被操作為生成患病組織20內(nèi)的放射性種子的停留位置的超聲圖像，從而生成患病組織20內(nèi)的放射性種子的投影位置的種子分布圖像61。如本文先前陳述的，投影位置通常將與停留位置相異，并且投影位置可能包括(一個(gè)或多個(gè))假陰性投影位置和/或(一個(gè)或多個(gè))假陽(yáng)性投影位置。這樣，優(yōu)選地在逐施加器的基礎(chǔ)上在最小數(shù)量的施加器(例如，5個(gè)施加器)的部署后，短距離放射治療定位器70組合跟蹤的種子分布圖51和種子分布圖像61，從而計(jì)算患病組織20內(nèi)的放射性種子的估計(jì)位置復(fù)合種子分布圖。估計(jì)位置包括跟蹤的種子分布圖的一個(gè)或多個(gè)遞送位置和/或排除了種子分布圖像62內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))任何錯(cuò)誤投影位置的種子分布圖像的一個(gè)或多個(gè)投影位置，如圖6示范性示出的。

例如，參考圖6，相應(yīng)跟蹤的種子分布圖51和種子分布圖像61的平面視圖51t和61t(圖4b)以如下方式被組合：(1)確認(rèn)種子分布圖像61的平面視圖61t中所示的放射性種子rs1、rs3-rs9、rs11、rs12、rs14-rs21和rs23-rs25的投影位置；(2)恢復(fù)種子分布圖像61的平面視圖61t中所示的放射性種子rs2、rs10、rs13和rs22的假陰性投影位置tn1-fn4；并且(3)移除種子分布圖像61的平面視圖61t中所示的假陽(yáng)性投影位置fp1-fp5。結(jié)果是生成了如圖7所示的估計(jì)和位置的復(fù)合種子分布圖71的平面視圖71p，其包括(1)跟蹤的種子分布圖51的平面視圖51t中示出的遞送位置rs2、rs10、rs13和rs22，用于恢復(fù)放射性種子rs2、rs10、rs13和rs22中的(一個(gè)或多個(gè))假陰性投影位置tn1-fn4，以及(2)由這樣的放射性種子的遞送位置確定的放射性種子rs2、rs10、rs13和rs22的投影的位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，跟蹤的種子分布圖和種子分布圖像的組合涉及由短距離放射治療種子定位器70應(yīng)用跟蹤的種子分布圖51與種子分布圖像61之間的距離度量，用于：(1)確認(rèn)種子分布圖像61的投影位置中的一個(gè)或多個(gè)；(2)將種子分布圖像61的(一個(gè)或多個(gè))任何識(shí)別的假陰性投影位置恢復(fù)為種子分布圖像；(3)從種子分布圖像61移除(一個(gè)或多個(gè))任何識(shí)別的假陽(yáng)性投影位置。更具體而言，短距離放射治療種子定位器70可以從種子分布圖像61生成提取的投影位置的重建的種子分布圖72，并且應(yīng)用重建的種子分布圖與跟蹤的種子分布圖51之間的放射性種子的可指定的對(duì)之間的距離度量，以生成復(fù)合種子分布圖71。

可由圖5的短距離放射治療定位系統(tǒng)執(zhí)行的本發(fā)明的各種方法的示范性實(shí)施例將在本文中描述以便于對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解。盡管在圖2-4所示的圖/圖像的平面視圖的背景下描述了各種方法，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到如何將各種方法應(yīng)用于如本領(lǐng)域已知的短距離放射治療流程，尤其是是對(duì)于ldr短距離放射治療。

圖8在利用五(5)個(gè)施加器針41的背景下圖示了表示本發(fā)明的短距離放射治療定位方法的流程圖80，其中，imin為四(4)個(gè)施加器針。參考圖5和8，流程圖80的階段s81包括在施加針41的任何插入之前由超聲成像機(jī)器60生成患病組織20的基線超聲圖像61b，并且流程圖80的階段s84包括由短距離放射治療規(guī)劃器30生成患病組織20內(nèi)的放射性種子rs1-rs25的規(guī)劃種子分布圖31。

流程圖80的階段s86包括將第一施加針41(1)插入到患病組織并且根據(jù)規(guī)劃種子分布圖31由種子遞送系統(tǒng)40遞送放射性種子rs1-rs5，并且流程圖80的s88包括由電磁跟蹤機(jī)器50對(duì)放射性種子rs1-rs5的每個(gè)遞送位置的電磁跟蹤，從而由電磁跟蹤機(jī)器50和/或短距離放射治療定位器70被遞送到患病組織20的放射性種子rs1-rs5的遞送種子分布圖51(1)。

流程圖80的階段s90包括由超聲成像機(jī)器60生成在階段s86期間由施加器40(1)遞送的放射性種子rs1-rs5的投影位置的種子分布圖像61(1)，并且流程圖90的階段s92包括由短距離放射治療定位器70生成從種子分布圖像61(1)提取的放射性種子rs1-rs5的投影位置的重建的種子分布圖72(1)。

流程圖80返回到階段s86，其中，第二施加針41(2)被插入到患病組織20內(nèi)并且種子遞送系統(tǒng)40根據(jù)規(guī)劃種子分布圖31來(lái)遞送額外的放射性種子rs6-rs10。此后，階段s88包括由電磁跟蹤機(jī)器50電磁跟蹤由施加器針41(2)遞送的放射性種子rd6-rs10的每個(gè)遞送位置，從而生成由電磁跟蹤系統(tǒng)50和/或短距離放射治療定位器70跟蹤的到患病組織20的所有遞送的放射性種子rs1-rs10的種子分布圖51(2)。

階段s90包括由超聲成像機(jī)器60生成在階段s86的第二迭代期間遞送的所有遞送的放射性種子rs1-rs10的種子分布圖像61(2)，并且步驟s92包括由短距離放射治療定位器70生成從種子分布圖像61(1)和61(2)提取的所有放射性種子rs1-rs10的投影位置的重建的種子分布圖72(2)。

在imin為四(4)個(gè)施加器針41的情況下，階段s86-s92將被重復(fù)通過(guò)三(3)個(gè)更多的循環(huán)，得到具有如圖9示范性示出的平面視圖51p的跟蹤的種子分布圖51、具有如圖9示范性示出的平面視圖61p的種子分布圖像61以及具有如圖10示范性示出的平面視圖72p的重建的種子分布圖72。

在重建的種子分布圖72的第五生成之后，流程圖90的階段s96包括由短距離放射治療定位器70生成從跟蹤的種子分布圖51和重建的種子分布圖72的組合導(dǎo)出的患病組織20內(nèi)的放射性種子的復(fù)合種子分布圖72(1)。更具體而言，組合確認(rèn)重建的種子分布圖72內(nèi)的放射性種子rs1、rs3-rs9、rs11、rs12、rs14-rs21和rs23-rs25的準(zhǔn)確投影位置。組合還識(shí)別重建的種子分布圖72內(nèi)的假陰性投影位置fn1-fn4，并且從跟蹤的種子分布圖51恢復(fù)放射性種子rs2、rs10、rs13和rs22的位置。組合還識(shí)別并且移除重建的種子分布圖72內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))假陽(yáng)性投影位置fp1-fp5。

在流程圖80的終止后，具有如圖10中示范性示出的平面視圖71p的復(fù)合種子分布圖71基于由通過(guò)階段s90和s92實(shí)施的超聲種子定位可實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性與由階段s88實(shí)施的電磁跟蹤定位的魯棒性提供在階段s96期間實(shí)施的術(shù)中反饋定位。該術(shù)中反饋由短距離放射治療平面30和/或短距離放射治療定位器70利用，以用于根據(jù)復(fù)合種子分布圖估計(jì)患病組織內(nèi)的放射性種子的放射性劑量分布，如本領(lǐng)域中已知的。在一個(gè)實(shí)施例中，估計(jì)的放射性劑量估計(jì)可以以任何適當(dāng)形式顯示，包括但不限于患病組織的最當(dāng)前超聲圖像上和復(fù)合種子分布圖和/或估計(jì)的放射性劑量分布的2d/3d繪制上的標(biāo)記物的疊加。

仍然參考圖8，在實(shí)踐中，階段s94可以發(fā)生在階段s88和s90之間，在階段s90和s92之間或者在階段s92和s96之間。同樣在時(shí)間中，階段s92可以涉及或者可以不涉及(一個(gè)或多個(gè))重建的種子分布圖72內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))偽影的移除，如將結(jié)合圖13的描述在本文中進(jìn)一步解釋的。

現(xiàn)在本文中將描述短距離放射治療定位器70和流程圖80的階段s92和s96的示范性實(shí)施例。

圖11圖示了具有重建的種子分布圖生成器72和復(fù)合圖像生成器72的用于短距離放射治療定位器70的軟件模塊化網(wǎng)絡(luò)。

重建種子分布圖生成器72是編程有超聲圖像差分例程73a和投影位置提取例程73b的軟件模塊，以出于生成重建種子分布圖72的目的在階段s92(圖8)期間運(yùn)行圖12的流程圖100。

參考圖12，流程圖100的階段s102包括超聲圖像差分例程73a配準(zhǔn)患病組織20的順序生成的種子分布圖像61，并且流程圖100的階段s104包括超聲圖像差分例程73a計(jì)算針對(duì)當(dāng)前配準(zhǔn)的種子分布圖像61的歸一化的超聲差異圖像62(i)。利用階段s012的第一運(yùn)行，超聲圖像差分例程73a配準(zhǔn)種子分布圖像61(1)與基線超聲圖像61b(例如，彈性配準(zhǔn)：demon算法)。階段s102的隨后運(yùn)行涉及超聲圖像差分例程73a將當(dāng)前種子分布圖像61(i)與前面的種子分布圖像61(k)配準(zhǔn)，其中，k＝i-1。

仍然參考圖12，流程圖100的階段s106包括投影位置提取例程73b提取在當(dāng)前圖像差異圖像62(i)內(nèi)充分可見(jiàn)的每個(gè)放射性種子的(一個(gè)或多個(gè))投影位置。在階段s106的一個(gè)實(shí)施例中，投影位置提取例程73b運(yùn)行表示本發(fā)明的投影位置提取的圖13的流程圖110。

參考圖13，流程圖110的階段s112-s134包括投影位置提取例程73b：

讀取當(dāng)前超聲差異圖像62(i)的像素強(qiáng)度vd(s112)；

計(jì)算像素強(qiáng)度vd的梯度vdg(s114)；

基于像素強(qiáng)度vd的均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)將二元閾值應(yīng)用于像素強(qiáng)度vd(s116)；

基于梯度vdg的均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)對(duì)梯度vdg進(jìn)行二元閾值處理(s118)；

組合像素強(qiáng)度vd和梯度vdg(s120)；

應(yīng)用圖像閉合(s122)；

標(biāo)記黑色和白色區(qū)域(s124)；

計(jì)算區(qū)域性質(zhì)(s126)；

基于區(qū)域性質(zhì)移除偽影(s128)；

定位在小區(qū)域中單個(gè)種子(s130)；

計(jì)算針跟蹤的提取的位置(s132)；并且

檢測(cè)峰(s134)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到如何實(shí)施s112-s134的運(yùn)行。

參考圖12，流程圖100包括用于在個(gè)體針基礎(chǔ)上根據(jù)重建的種子分布圖72移除(一個(gè)或多個(gè))任何假陽(yáng)性投影位置。在階段s108的一個(gè)實(shí)施例中，重建的種子分布圖72內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))任何假陽(yáng)性投影位置通過(guò)運(yùn)行如本領(lǐng)域中已知的hungarian算法來(lái)識(shí)別和移除，涉及對(duì)種子的電磁跟蹤的遞送位置和僅針對(duì)該針的超聲圖像投影位置的比較。在流程圖110的終止后，重建的種子分布圖72將包括病變組織20內(nèi)的放射性種子的提取的投影位置，并且可以包括如圖10的平面視圖72p中示范性示出的錯(cuò)誤投影位置。

返回參考圖11，復(fù)合種子分布圖生成器74是軟件模塊，被編程有投影圖像確認(rèn)例程74a和投影圖像矯正例程74b，以出于生成復(fù)合種子分布圖71的目的在階段s96(圖8)期間運(yùn)行圖14的流程圖140。

參考圖14，流程圖140的階段s142包括投影圖像確認(rèn)例程74a將當(dāng)前跟蹤的種子分布圖51(i)配準(zhǔn)到當(dāng)前重建的種子分布圖72(i)，并且流程圖140的階段s144包括投影位置確認(rèn)例程74a將當(dāng)前跟蹤的種子分布圖51(i)內(nèi)的放射性種子的每個(gè)遞送位置分配到重建的種子分布圖72(i)內(nèi)的對(duì)應(yīng)投影位置。例如，參考圖9和10的相應(yīng)平面視圖51p和72p，跟蹤的種子分布圖51的放射性種子rs1、rs3-rs9、rs11、rs12、rs14-rs21和rs23-rs25將被分配到重建的種子分布圖72的相應(yīng)放射性種子rs1、rs3-rs9、rs11、rs12、rs14-rs21和rs23-rs25。

流程圖140的階段s146包括投影位置確認(rèn)例程74a生成臨時(shí)跟蹤的種子分布圖51t和臨時(shí)重建的種子分布圖72t作為當(dāng)前跟蹤的種子分布圖51(i)和重建的種子分布圖72(i)的相應(yīng)復(fù)制。

流程圖140的階段s148包括投影位置確認(rèn)例程74a，在當(dāng)前重建的種子分布圖72(i)內(nèi)先前識(shí)別的放射性種子的投影位置中的一個(gè)或多個(gè)。在階段s148的一個(gè)實(shí)施例中，投影位置確認(rèn)例程74a實(shí)施表示本發(fā)明的投影位置確認(rèn)方法的圖15的流程圖160。

參考圖15，針對(duì)總數(shù)量n的遞送的放射性種子的針對(duì)每個(gè)放射性種子由投影位置確認(rèn)例程74a運(yùn)行階段s162-s170。階段s162包括投影位置確認(rèn)例程74a確定臨時(shí)跟蹤的種子分布圖51t內(nèi)的特定放射性種子51t(n)是否未被分配到臨時(shí)重建的種子分布圖72t內(nèi)的放射性種子72t(n)。如果是，則特定放射性種子51t(n)在階段s164期間從臨時(shí)跟蹤的種子分布圖51t移除。否則如果否，階段s166包括投影位置確認(rèn)例程74a確定放射性種子51t(n)是否已經(jīng)被分配到不正確的施加器針41。如果是，則特定放射性種子51t(n)和分配的放射性種子72t(n)在階段s168期間被分別從臨時(shí)跟蹤的種子分布圖51t和臨時(shí)重建的種子分布圖72t移除。否則如果否，則特定放射性種子51t(n)確認(rèn)臨時(shí)重建的種子分布圖72t內(nèi)的分配的放射性種子72t(n)的位置，并且階段s162-s170相應(yīng)地針對(duì)任何剩余放射性種子n進(jìn)行重復(fù)。

通過(guò)范例，流程圖160的完全運(yùn)行將導(dǎo)致從跟蹤的種子分布圖51的臨時(shí)版本移除放射性種子rs2、rs10、rs13和rs22，如圖9中的平面視圖中示范性示出的，并且確認(rèn)重建的種子分布圖72的臨時(shí)版本內(nèi)的放射性種子rs1、rs3-rs9、rs11、rs12、rs14-rs21和rs23-rs25的投影位置，如圖10中的平面視圖72p中示范性示出的。

返回參考圖14，流程圖14的階段s150包括投影位置確認(rèn)例程74a根據(jù)d＝‖51t–73t‖來(lái)計(jì)算3d空間距離值d的集合并且根據(jù)t＝平均(d)+αstd(d)來(lái)計(jì)算距離閾值t，其中，α是用于利用以下的可調(diào)節(jié)因子(例如，3)：重建的種子分布圖72t(例如，＞3)的投影位置中的更多，或者跟蹤的種子分布圖51t(即，＜3)的遞送位置中的更多。

流程圖140的階段s152包括識(shí)別當(dāng)前重建的種子分布圖72(i)內(nèi)的任何錯(cuò)誤投影位置。在階段s152的一個(gè)實(shí)施例中，投影位置矯正例程74b實(shí)施表示本發(fā)明的錯(cuò)誤投影位置移除/恢復(fù)方法的圖16的流程圖180。

參考圖16，針對(duì)總數(shù)量n的遞送的放射性種子針對(duì)每個(gè)放射性種子由投影位置矯正例程74b運(yùn)行階段s182-s186。階段s182包括投影位置矯正例程74b確定當(dāng)前跟蹤的種子分布圖51(i)內(nèi)的特定放射性種子51s(n)是否為被分配到重建的種子分布圖72(i)內(nèi)的放射性種子72s(n)。如果是，投影位置矯正例程74b在階段s184期間將特定放射性種子51s(n)添加到電磁(“em”)列表。否則如果否，階段s186包括投影位置矯正例程74b確定如果放射性種子51s(n)已經(jīng)被分配到不正確的施加器針41。如果是，則投影位置矯正例程74b將該特定放射性種子51s(n)添加到em列表，并且分配的放射性種子72s(n)從當(dāng)前重建的種子分布圖72(i)被移除。

否則，如果否，則階段s190包括投影位置矯正例程74b計(jì)算放射性種子51s(n)與72s(n)之間的種子距離d，并且將種子距離d與階段s150(圖13)的先前計(jì)算的閾值t進(jìn)行比較。如果種子距離d小于閾值t，則階段s192包括投影位置矯正例程74b將放射性種子51s(n)添加到超聲(“us”)列表。否則如果種子距離d大于或等于閾值t，則階段s194包括投影位置矯正例程74b將放射性種子51s(n)添加到em列表。階段s182-s194針對(duì)任何剩余放射性種子n相應(yīng)地被重復(fù)。

在流程圖180的完成之后，em列表將識(shí)別應(yīng)當(dāng)基于跟蹤的種子分布圖51(i)的遞送位置來(lái)估計(jì)的種子位置，并且us列表將識(shí)別應(yīng)當(dāng)使用重建的種子分布圖72(i)的投影位置來(lái)估計(jì)的種子位置(即，在放射性種子的假陽(yáng)性投影位置的移除之后的“放射性種子的正確投影位置”)。注意，每個(gè)放射性種子n現(xiàn)在能夠在em列表或us列表上發(fā)現(xiàn)。

返回參考圖14，流程圖140的階段s164包括由投影位置矯正例程74b對(duì)所有假陰性投影位置進(jìn)行恢復(fù)以用于累積重建的種子分布圖72(i)，并且包括由投影位置矯正例程74b對(duì)累積重建的種子分布圖72(i)內(nèi)的所有識(shí)別的假陽(yáng)性投影位置進(jìn)行移除。結(jié)果是復(fù)合種子分布圖72(j)，例如，圖10所示的復(fù)合種子分布圖71的平面圖像71p。

在階段s164的實(shí)施例中，如關(guān)于流程圖180(圖16)的em列表和us列表，對(duì)于在us列表上發(fā)現(xiàn)的所有種子(即，正確投影位置)，對(duì)應(yīng)的遞送種子位置被配準(zhǔn)到投影種子位置，得到配準(zhǔn)變換t。相同的變換t然后被應(yīng)用到em列表上的所有種子的遞送位置，其得到映射到超聲空間中的遞送位置估計(jì)。最終，組合的種子分布圖71(j)通過(guò)組合來(lái)自u(píng)s列表上的放射性種子的投影位置與從em列表映射到針對(duì)放射性種子的超聲空間中的遞送位置而被創(chuàng)建。再次，結(jié)果是復(fù)合種子分布圖71(j)，例如，圖10所示的復(fù)合種子分布圖71的平面視圖71p。

參考圖5-16，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明額的多種益處，包括但不限于，基于組合可由超聲種子定位實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性與電磁跟蹤定位的魯棒性的短距離放射治療流程的術(shù)中反饋。

盡管已經(jīng)圖示并且描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，如本文描述的本發(fā)明的實(shí)施例是說(shuō)明性的，并且可以進(jìn)行各種改變和修改，并且等價(jià)方案可以替換其元件，而不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍。另外，在不脫離本發(fā)明的中心范圍的情況下可以做出許多修改來(lái)適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明旨在不限于被公開(kāi)為預(yù)期用于執(zhí)行本發(fā)明的最好模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明包括落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。