用于對要使用Mrgrt處置的損傷進行準確的平面內跟蹤的3D成像方法
【技術領域】
[0001]本申請具體應用于磁共振圖像引導輻射治療(MRgRT)系統(tǒng)。然而，應認識到，所描述的技術也可以應用于其他多模態(tài)成像治療處置系統(tǒng)、其他醫(yī)學場合或其他臨床技術。
【背景技術】
[0002]線性加速器(LINAC)通常被使用在輻射治療中以處置良性腫瘤和惡性腫瘤。LINAC通過使用調諧腔波導來加速電子來操作，以使用射頻(RF)功率來創(chuàng)建駐波。波導可以被安裝在輻射束方向上或在到輻射束方向的角度處，在這種情況下，采用偏轉磁體以將束偏轉向目標物體或患者。常規(guī)醫(yī)用級LINAC使用在4MeV與25MeV之間的電子束來提供具有多個電子能量級的X射線輸出，多個電子能量級包括當電子被指向高密度目標(例如，鎢)處時出現(xiàn)的電子能量級。
[0003]當將輻射束瞄準移動的器官上時，同時對處置體積進行并發(fā)實時MR成像，不期望常規(guī)磁共振MR成像對主場不均勻性敏感。實時高分辨率成像是慢的并且患者磁化性引發(fā)的失真出現(xiàn)在讀出方向上。

【發(fā)明內容】

[0004]本申請涉及新的且改進的系統(tǒng)和方法，所述新的且改進的系統(tǒng)和方法方便在組合的MR-LINAC系統(tǒng)中改進MR成像的效率，所述新的且改進的系統(tǒng)和方法克服了以上提到的冋題和其他冋題。
[0005]根據(jù)一個方面，一種方便監(jiān)測正在被輻照的目標體積的位置的系統(tǒng)，包括磁共振(MR)掃描器、(線性加速器)LINAC設備和處理器，所述處理器被配置為執(zhí)行存儲在存儲器中的計算機可執(zhí)行指令，所述指令包括識別圍繞目標體積的線性加速器(LINAC)輻射束源的位置，并且識別由垂直于由所述LINAC源發(fā)射的輻射束的平面在一個面處定義的感興趣的成像體積，所述感興趣的體積包括所述目標體積和任何(一個或多個)風險器官(OAR)。所述指令還包括指定第一相位編碼方向平行于所述平面，指定第二相位相位編碼方向平行于所述平面，所述第二相位相位編碼方向垂直于所述第一相位相位編碼方向，并且指定讀出方向，所述讀出方向平行于所述輻射束。額外地，所述指令包括對所述感興趣的體積進行成像，確定所述目標體積相對于所述輻射束的位置，并且基于所確定的所述目標體積的位置來控制所述LINAC源與所述感興趣的體積之間的準直器，以將所述輻射束維持在所述目標體積上并遠離任何(一個或多個)OAR。
[0006]根據(jù)另一方面，一種工作站包括處理器，所述處理器被配置為識別圍繞目標體積的線性加速器(LINAC)輻射束源的位置，并且識別垂直于由所述LINAC源發(fā)射的輻射束的成像平面。所述處理器還被配置為指定第一相位編碼方向平行于所述成像平面，指定第二相位編碼方向不同于所述第一相位編碼方向并且平行于所述成像平面，指定讀出方向，所述讀出方向平行于輻射束，并且呈現(xiàn)包括所述目標體積的感興趣的體積的圖像，包括在第一方向和第二方向上進行相位編碼并且在所述讀出方向上進行讀出。額外地，所述處理器被配置為確定所述目標體積相對于所述輻射束的位置，并且基于所確定的所述感興趣的體積的位置來控制所述LINAC源，以將所述輻射束維持在所述目標體積并遠離任何(一個或多個)OAR。
[0007]根據(jù)另一方面，一種監(jiān)測正在被輻照的目標體積的位置的方法包括:識別圍繞目標體積的線性加速器(LINAC)輻射束源的位置，識別由垂直于由所述LINAC源發(fā)射的輻射束的平面在一個面處定義的感興趣的成像體積，所述感興趣的體積包括所述目標體積和任何(一個或多個)風險器官(OAR)，指定第一相位編碼方向平行于成像平面，并且指定第二相位編碼方向平行于成像平面，所述第二相位編碼方向垂直于所述第一相位編碼方向。所述方法還包括指定讀出方向，所述讀出方向平行于所述福射束，對所述感興趣的體積進行成像，確定所述目標體積相對于所述輻射束的位置，并且基于所確定的所述感興趣的體積的位置來控制所述LINAC源與所述感興趣的體積之間的準直器，以將所述輻射束維持在所述目標體積上并遠離任何(一個或多個)OAR0
[0008]在閱讀并理解下文詳細描述后，本領域的普通技術人員將認識到本主題創(chuàng)新的更進一步的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0009]本創(chuàng)新可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示各個方面的目的，并且不應被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0010]圖1圖示了方便在被鏈接到LINAC位置傳感器的輸出的方向上進行相位編碼的系統(tǒng)，使得在垂直于束方向的平面中執(zhí)行相位編碼。
[0011]圖2圖示了跟蹤風險器官(OAR)和/或感興趣的體積的運動以便在保持將束聚焦在目標上的同時保護OAR的方法，所述感興趣的體積例如利用諸如LINAC束等的輻射束瞄準的損傷或腫瘤。
[0012]圖3圖示了垂直于LINAC輻射束的成像平面。
[0013]圖4是組合的MR-LINAC成像和治療設備的圖示，所述組合的MR-LINAC成像和治療設備例如可以連同本文描述的系統(tǒng)和方法被采用。
[0014]圖5A和5B各自圖示了使用k空間數(shù)據(jù)的全集生成的MR圖像，和使用k空間數(shù)據(jù)的精簡集生成的精簡MR圖像。
【具體實施方式】
[0015]本主題創(chuàng)新通過解決用于改進在輻射治療期間使用磁共振成像的患者運動監(jiān)測的臨床需要來克服前面提到的問題。監(jiān)測橫向于線性加速器(LINAC)束的平面中的運動以識別目標運動。為了最小化橫向平面中的失真，在平面內的兩個正交方向上執(zhí)行相位編碼，并且在讀出方向(例如，LINAC束的方向)上執(zhí)行頻率編碼。根據(jù)期望的監(jiān)測方向能夠選擇兩個相位編碼方向的相對取向。
[0016]圖1圖示了一種方便在被鏈接到LINAC位置傳感器12的輸出的方向上進行相位編碼的系統(tǒng)10，使得在垂直于束方向的平面中執(zhí)行相位編碼。為了這個目的，所述系統(tǒng)包括LINAC位置傳感器12，LINAC位置傳感器12監(jiān)測和/或感測在輻射處置過程期間由LINAC設備14發(fā)射的LINAC輻射束的位置。LINAC設備被耦合到磁共振(MR)掃描器16和/或與磁共振(MR)掃描器16集成，磁共振(MR)掃描器16采集由原始數(shù)據(jù)18，原始數(shù)據(jù)18通過重建處理器20被重建成圖像數(shù)據(jù)24 (例如，患者圖像)，重建處理器20可以被集成到MR掃描器的工作站22或可以與MR掃描器的工作站22分開。例如，MR掃描器將原始MR數(shù)據(jù)發(fā)送到重建處理器，所述重建處理器將原始數(shù)據(jù)重建成MR圖像，所述MR圖像被存儲在存儲器中。分割模塊25自動地分割MR圖像以提供用于將輻射束保持在目標體積上并遠離風險器官或其他感興趣的體積的信息。
[0017]所述工作站包括處理器26和存儲器28，其中，處理器26執(zhí)行用于執(zhí)行本文描述的方法、技術、協(xié)議等的各種功能、模塊、指令、例程等，存儲器28存儲用于執(zhí)行本文描述的方法、技術、協(xié)議等的各種功能、模塊、指令、例程等。例如，所述存儲器存儲所采集的MR數(shù)據(jù)和所重建的MR圖像數(shù)據(jù)。額外地，所述存儲器存儲控制模塊30，控制模塊30控制LINAC束的位置和旋轉以及MR設備。MRA方向確定模塊32接收來自LINAC位置傳感器12的LINAC束位置信息并識別或指定兩個相位編碼方向，所述兩個相位編碼方向位于垂直于LINAC束的平面內。所述方向確定模塊還識別或指定讀出方向，所述讀出方向平行于LINAC束方向。相位編碼模塊34對成像平面(S卩，所識別的平面，其垂直于LINAC束)中的相位編碼方向進行編碼，并且頻率編碼模塊36對讀出方向進行頻率編碼。備選地，通過獨立于MR系統(tǒng)的控制器能夠設置和/或檢測LINAC位置，該LINAC控制器借助于數(shù)字接口與MR系統(tǒng)進行通信，以使LINAC位置可用于設置MR切片取向和編碼方向。如本領域的技術人員將認識到的，通過LINAC控制器、MR控制器、控制LINAC和MR掃描器兩者的主控制器、前述的組合或用于執(zhí)行本文描述的各種方法、功能、協(xié)議等的任何其他適當?shù)目刂破髂軌驁?zhí)行LINAC位置控制、檢測等。在一個實施例中，對所描述的系統(tǒng)的控制跨在LINAC控制器、MR控制器、主控制器等中的一個或多個而分布。
[0018]當在平面中的