用于自動估計自適應(yīng)輻射治療重新規(guī)劃的效用的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請大體上涉及一種用于輻射治療規(guī)劃的方法和系統(tǒng)。輻射治療這樣的過程，即是由經(jīng)訓(xùn)練的醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)生通過所述過程規(guī)劃并執(zhí)行電離輻射到患者的遞送。輻射治療的(一個或多個)目標可能大相徑庭。非常常見的是，該治療被用于通過對患病組織進行電離并由此破壞患病組織來處置諸如癌癥的疾病。輻射治療規(guī)劃的中心目標是控制輻射遞送以使對患者身體內(nèi)的(一個或多個)目標區(qū)域(即患病組織)的輻射暴露最大化，同時使對患者身體內(nèi)的(一個或多個)受保護區(qū)域(即健康組織)的輻射暴露最小化。
【背景技術(shù)】
[0002]如通常實施的，輻射治療以對患者身體的詳細三維成像掃描開始，例如計算機斷層攝影(CT)掃描。臨床醫(yī)生或其他醫(yī)學(xué)專業(yè)人員基于成像數(shù)據(jù)而指定輻射治療規(guī)劃的若干特性。例如，使用成像數(shù)據(jù)，臨床醫(yī)生能夠識別患者身體內(nèi)的一個或多個特定目標區(qū)域和受保護區(qū)域。臨床醫(yī)生還能夠指定要被遞送到每個目標區(qū)域的最小輻射劑量(即足以破壞患病組織)、要被遞送到每個受保護區(qū)域的最大輻射劑量(即限制對健康組織的損傷)、以及輻射治療的若干其他期望特性。一旦完成規(guī)劃，則向患者施予輻射治療。
[0003]通常，在成像數(shù)據(jù)掃描與將輻射處置遞送到患者之間經(jīng)過臨床顯著量的時間。更具體地，處理由成像掃描器生成的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生患者身體的有用圖像需要一些量的時間。接著臨床醫(yī)生需要更多時間審閱并分析成像數(shù)據(jù)，以便準備適當?shù)妮椛溥f送規(guī)劃來實施治療。并且最終，對患者對醫(yī)學(xué)設(shè)施的訪問進行安排以便施予輻射遞送又需要進一步的時間。總而言之，在大多數(shù)狀況下，在對患者的成像數(shù)據(jù)掃描與對患者的輻射遞送之間至少經(jīng)過幾天并且可能甚至經(jīng)過幾周或幾個月。在該時間段期間，患者的內(nèi)部器官的位置和取向很可能已經(jīng)改變。這樣的移動例如是由患者的呼吸、心跳、體重增加或減少、消化過程以及其他生理過程引起的。此外，目標腫瘤或其他目標區(qū)域的大小和取向很可能已經(jīng)生長、收縮或改變形狀。源于這些和其他考量的變形通常可能是臨床顯著的，尤其考慮到當今使用的成像掃描器和輻射遞送裝備的高準確度。
[0004]自適應(yīng)重新規(guī)劃是這樣的過程，即在接近實際輻射遞送的時間之前通過所述過程重新評估輻射治療規(guī)劃。過程試圖考慮在執(zhí)行了初始成像掃描之后發(fā)生的患者解剖結(jié)構(gòu)的變化，以生成將要被遞送的輻射治療規(guī)劃。自適應(yīng)重新規(guī)劃在經(jīng)改進的輻射遞送方面為患者提出了潛在的益處，但同時增加了所涉及的工作負擔。輻射治療規(guī)劃是冗長且耗時的任務(wù)，尤其是在所得到的規(guī)劃需要由臨床醫(yī)生證實或以其他方式接受以使得其能夠被批準用于到患者的實際遞送的情況下。根據(jù)關(guān)于患者的最新成像數(shù)據(jù)的痕跡來創(chuàng)建新的臨床上可接受的輻射治療規(guī)劃所需要的時間量大大增加了臨床醫(yī)生的工作負擔。因此，在臨床實踐中，偏好使用量化方法，所述量化方法能夠建立對患者進行重新規(guī)劃的效用，而臨床醫(yī)生無需實際創(chuàng)建新的輻射處置規(guī)劃，使得臨床醫(yī)生能夠在開始重新規(guī)劃過程之前做出知情決策。
[0005]能夠使用各種指標來評估重新規(guī)劃的效用，而無需臨床醫(yī)生實際生成在臨床上可接受的輻射治療規(guī)劃。這樣的指標例如包括存在于患者的較早圖像與較晚圖像之間的變化或差別的量;將根據(jù)較早圖像生成的輻射遞送規(guī)劃應(yīng)用到患者的較晚圖像，并分析所得到的劑量統(tǒng)計數(shù)據(jù)；以及其他指標。這些解決方案是有用的捷徑，但考慮到輻射治療規(guī)劃的復(fù)雜性，知曉重新規(guī)劃實際上能夠?qū)崿F(xiàn)什么的唯一確定方式是，臨床醫(yī)生基于患者的最新圖像而實際創(chuàng)建新的在臨床上可接受的輻射治療規(guī)劃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開提供一種用于對質(zhì)量改進進行自動估計的框架，所述質(zhì)量改進通過重新規(guī)劃患者是可能的，使得臨床醫(yī)生能夠以快速且有效的方式做出關(guān)于是否對患者進行重新規(guī)劃的知情決策。使用可變形圖像配準與對輻射治療的自動規(guī)劃的組合，所述框架自動產(chǎn)生不依賴臨床醫(yī)生的處置規(guī)劃，并且對所涉及的目標區(qū)域和受保護區(qū)域的輻射劑量統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行比較，以決定重新規(guī)劃效用。比較數(shù)據(jù)是不依賴臨床醫(yī)生生成的，基于患者的較早圖像和較晚圖像而自動創(chuàng)建處置規(guī)劃，并且因此提供了在自適應(yīng)重新規(guī)劃過程中更大的一致性和可預(yù)測性。這樣，能夠通過基于一個或多個信息點的量化方法來引導(dǎo)是否在臨床上對患者進行重新規(guī)劃的決策。
[0007]提供了一種用于確定在輻射治療規(guī)劃期間執(zhí)行對患者的重新規(guī)劃的效用的方法和系統(tǒng)。將所述患者的第一成像數(shù)據(jù)集與所述患者的第二成像數(shù)據(jù)集配準，以生成變換映射，其中，所述第一成像數(shù)據(jù)集包括至少一個經(jīng)分割感興趣區(qū)域，并且所述第二成像數(shù)據(jù)集在比所述第一成像數(shù)據(jù)集更晚的時間處被記錄。采用所述變換映射將所述第一成像數(shù)據(jù)集中的所述至少一個經(jīng)分割感興趣區(qū)域傳播到所述第二成像數(shù)據(jù)集，以在所述第二成像數(shù)據(jù)集中生成對應(yīng)的經(jīng)分割感興趣區(qū)域?；趶乃龅谝怀上駭?shù)據(jù)集導(dǎo)出的一個或多個用戶指定的期望輻射遞送特性，將自動反向輻射治療規(guī)劃技術(shù)應(yīng)用到所述第一成像數(shù)據(jù)集，以生成第一輻射遞送規(guī)劃?；趶乃龅诙上駭?shù)據(jù)集導(dǎo)出的一個或多個用戶指定的期望輻射遞送特性，將所述自動反向輻射治療規(guī)劃技術(shù)應(yīng)用到所述第二成像數(shù)據(jù)集，以生成第二輻射遞送規(guī)劃。將所述第一輻射遞送規(guī)劃應(yīng)用到所述第二成像數(shù)據(jù)集，以生成第一輻射劑量網(wǎng)格，所述第一輻射劑量網(wǎng)格識別按照所述第一輻射遞送規(guī)劃在所述第二成像數(shù)據(jù)集的每個成像元處接收到的輻射劑量。還生成第二輻射劑量網(wǎng)格，所述第二輻射劑量網(wǎng)格識別按照所述第二輻射遞送規(guī)劃在所述第二成像數(shù)據(jù)集的每個成像元處接收到的輻射劑量。
[0008]還提供了并入所述方法的輻射治療規(guī)劃系統(tǒng)。
[0009]在閱讀了以下對若干實施例的詳細說明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到許多優(yōu)勢和益處。本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置以及各種過程操作和各過程操作的安排的形式。附圖僅出于圖示許多實施例的目的，并且不得被解釋為對本發(fā)明的限制。
【附圖說明】
[0010]圖1示意性映射示了典型的輻射治療遞送系統(tǒng)100;并且[0011 ]圖2圖示了用于確定自適應(yīng)重新規(guī)劃的效用的方法200。
【具體實施方式】
[0012]本公開描述了用于結(jié)合各成像系統(tǒng)模態(tài)中的任意一種或多種使用輻射治療遞送系統(tǒng)來規(guī)劃輻射治療處置的方法和系統(tǒng)。這樣的成像系統(tǒng)模態(tài)例如包括計算機斷層攝影(CT)成像、錐形束CT、其他基于X射線的成像、超聲成像、磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像等。在圖1中示意性映射示了典型的輻射治療系統(tǒng)100。因此，系統(tǒng)100包括輻射源102，其用于將輻射引導(dǎo)并提供到被設(shè)置在支撐體104上的患者內(nèi)的(一個或多個)指定目標區(qū)域。輻射源102例如可以是X射線源、線性加速器、或用于為輻射治療提供輻射的某種其他適合的源。輻射源102源將輻射發(fā)射為具有單個行進方向和沿該方向的橫截面積的射束，如激光目苗準(lazer sight)發(fā)射器。福射源102被安裝在可移動支撐結(jié)構(gòu)(未示出)上，使得其可以機動到患者周圍的各位置和取向，以將輻射引導(dǎo)并提供到患者內(nèi)的目標區(qū)域。目標區(qū)域例如可以包括患者中的癌性腫瘤。在許多情況下，輻射源102將具有一個