專利名稱：時(shí)間分辨的斷層合成成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于時(shí)間分辨的斷層合成成像的方法，通過該方法可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象進(jìn)行成像。本發(fā)明還涉及一種用于時(shí)間分辨的斷層合成成像的成像裝置。這樣的成像方法尤其可以在放射治療的范圍內(nèi)采用。
背景技術(shù)：
放射治療是一種確立的方法，在該方法中采用電離輻射，以便治療病變組織例如腫瘤組織。放射治療的目標(biāo)是，以足夠治療的劑量輻照待治療的組織并且在此同時(shí)保護(hù)周圍的健康組織。除了別的之外，治療效果基于如下電離輻射不同地作用于健康的和病變的組織。
為了確保在定位待治療的組織時(shí)在規(guī)劃階段和治療階段之間可能由于不同的原因而出現(xiàn)的不可靠性不危及治療結(jié)果，通常使用安全余裕(SicherheitssSuine),目標(biāo)體積被擴(kuò)大了該安全余裕。
圖像輔助的放射治療(英文“Imageguided radiation therapy”-1GRT)實(shí)現(xiàn)了在輻照目標(biāo)體積時(shí)降低不可靠性。IGRT允許在開始輻照之前顯示目標(biāo)體積、風(fēng)險(xiǎn)器官(英文“0rgans At Risk”_0AR)以及周圍的健康組織，從而原則上開辟了如下可能性精確地輻照目標(biāo)體積并且使用較小的安全余裕。
建議了用于IGRT的不同的成像模態(tài)。同樣，可以將考慮到例如由呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)/形變的成像方法用于IGRT?？梢詰?yīng)用不同的四維(4D)方案。這些方案可以在規(guī)劃階段期間已經(jīng)被應(yīng)用，以便精確地識(shí)別目標(biāo)體積和風(fēng)險(xiǎn)器官，但也可以在輻照階段之前直接應(yīng)用，以便識(shí)別目標(biāo)體積和風(fēng)險(xiǎn)器官的運(yùn)動(dòng)邊界。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行成像的方法，其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)對(duì)象的時(shí)間分辨的圖像系列，其精確地成像對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且其較少地要求成像裝置的機(jī)械能力。此外，本發(fā)要解決的技術(shù)問題是，提供一種成像裝置，利用該成像裝置可以執(zhí)行這樣的方法。
用于對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行時(shí)間分辨的斷層合成成像的按照本發(fā)明的方法包括如下步驟
-包括X射線源和X射線探測(cè)器的成像裝置圍繞運(yùn)動(dòng)器官運(yùn)動(dòng)，并且記錄用于斷層合成圖像的時(shí)間系列的原始圖像數(shù)據(jù)，
-從原始圖像數(shù)據(jù)中重 建時(shí)間系列的斷層合成圖像。
在成像裝置運(yùn)動(dòng)期間，例如在整個(gè)成像裝置圍繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)時(shí)(例如旋轉(zhuǎn)了 360° )，可以將成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度相匹配。
已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，即使成像裝置關(guān)于X射線源和X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)速度受到限制，這樣的方法也允許時(shí)間分辨的斷層造影成像。
在沒有該限制的情況下，例如可以使用四維圖像拍攝方法，其中與呼吸周期相比拍攝時(shí)間是小的。例如當(dāng)前使用的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備可以在僅0. 33s內(nèi)執(zhí)行完整旋轉(zhuǎn)， 這相對(duì)于生理學(xué)呼吸周期4至6s小得可以忽略。但具有該能力的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備構(gòu)建成本較高。
具有明顯更長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)時(shí)間的成像裝置可以簡(jiǎn)單并低成本地構(gòu)建。在這種情況下， 對(duì)象運(yùn)動(dòng)，例如呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。這一點(diǎn)例如可以是如下的情況計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備緩慢地旋轉(zhuǎn)，從而完整旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時(shí)間相應(yīng)于大約呼吸循環(huán)的周期。安裝在放射治療設(shè)備的線性加速器(LINAC)上的錐形束計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備也需要直到60s來完成完整的旋轉(zhuǎn)。
例如優(yōu)選的可以是，將計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備用于數(shù)字的斷層合成，其中僅使用來自于受限制的角度范圍的圖像數(shù)據(jù)來進(jìn)行重建。在緩慢旋轉(zhuǎn)CT的情況下，其中完整旋轉(zhuǎn)持續(xù)大約4至6s，卻可以時(shí)間分辨地顯示目標(biāo)體積。例如，呼吸運(yùn)動(dòng)可以以斷層合成成像的時(shí)間系列重放。
計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的運(yùn)動(dòng)例如可以這樣與目標(biāo)體積的近似周期的運(yùn)動(dòng)(例如呼吸運(yùn)動(dòng))同步，使得計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的完整旋轉(zhuǎn)與運(yùn)動(dòng)周期(例如呼吸運(yùn)動(dòng)的呼吸周期的持續(xù)時(shí)間，大約4至6s)大致一致。
如果在6s內(nèi)執(zhí)行360°的完整旋轉(zhuǎn)，則可以在O. 67s覆蓋40°的角度范圍或者在 Is覆蓋60°的角度范圍。該角度范圍允許記錄足夠數(shù)量的單獨(dú)的投影圖像數(shù)據(jù)，以便重建相應(yīng)于O. 67s至Is的呼吸階段的數(shù)字?jǐn)鄬雍铣?。相?yīng)地，通過對(duì)應(yīng)于6個(gè)(或更多)呼吸階段的各個(gè)的數(shù)字?jǐn)鄬雍铣沙上竦臄?shù)據(jù)組可以時(shí)間分辨地顯示整個(gè)呼吸周期。
在一種實(shí)施方式中在記錄原始圖像數(shù)據(jù)期間對(duì)象可以以變化的速度運(yùn)動(dòng)，并且成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度與變化的對(duì)象速度相匹配。該匹配甚至在運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)實(shí)施。
機(jī)架的速度可以與階段的坡度相匹配。由此，例如吸氣階段比呼氣階段的坡度更陡，從而與呼氣階段相比在吸氣階段中以較短的時(shí)間拍攝預(yù)定的角度范圍的相同數(shù)量的投影圖像。作為呼吸階段的替代物(根據(jù)其可以確定坡度)，可以使用源自外部傳感器的信號(hào)， 例如源自記錄患者表面的光學(xué)系統(tǒng)或者源自呼吸帶。
在控制時(shí)可以記錄呼吸信號(hào)，并且由呼吸信號(hào)確定預(yù)先計(jì)算的呼吸信號(hào)?？梢允褂妙A(yù)先計(jì)算的呼吸信號(hào)來控制成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度。
特別地，成像裝置可以這樣圍繞對(duì)象運(yùn)動(dòng)，使得X射線源和X射線探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)在同一平面內(nèi)，其中成像裝置尤其圍繞對(duì)象運(yùn)動(dòng)360°。通過這種方式，該方法也可以在具有二維X射線探測(cè)器的常規(guī)計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備中或者在錐形束計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備中使用，例如其可以集成在放射治療設(shè)備中。
在一種實(shí)施變形中，這樣運(yùn)動(dòng)成像裝置，使得從其出發(fā)記錄用于重建斷層合成圖像的時(shí)間系列的單圖像的原始圖像數(shù)據(jù)的角度范圍在少于2秒，特別是少于1. 5秒或少于 I秒中被覆蓋。通過這種方式可以以高精度時(shí)間分辨地顯示典型的呼吸運(yùn)動(dòng)。
在一種實(shí)施變形中，從其出發(fā)記錄用于重建時(shí)間系列的單圖像的原始圖像數(shù)據(jù)的角度范圍是35°至100°，特別是40°至70°。
成像裝置可以這樣長(zhǎng)地運(yùn)動(dòng)，使得在斷層合成圖像的時(shí)間系列中成像對(duì)象運(yùn)動(dòng)的至少四個(gè)階段，特別是至少六個(gè)階段。
原始圖像數(shù)據(jù)可以被這樣記錄，使得時(shí)間系列的重建的單圖像具有不同的斷層合成重建平面。
特別地，斷層合成圖像的時(shí)間系列的兩個(gè)相繼的單圖像的斷層合成重建平面可以彼此成至少20°或30°，特別是成至少40°并且最高特別是成至少50°的角度。這樣的構(gòu)造可以通過旋轉(zhuǎn)機(jī)架特別簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。
在該方法的擴(kuò)展中，可以在準(zhǔn)備放射治療時(shí)和/或在放射治療期間使用斷層合成圖像的時(shí)間系列。這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式實(shí)施體積的4D-1GRT。
已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，成像方法對(duì)于放射治療是特別合適的。具有X射線源和二維X射線探測(cè)器的X射線成像裝置通常已經(jīng)集成在放射治療設(shè)備中。但該成像裝置不能如獨(dú)立式的 (freistehend)成像裝置一樣靈活地運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠錂C(jī)械地與放射治療設(shè)備的其它部件相耦八口 ο
通過當(dāng)前的成像方法卻可以實(shí)現(xiàn)精確并且時(shí)間分辨地顯示目標(biāo)體積。為此例如可以成像目標(biāo)體積的近似周期的運(yùn)動(dòng)。在放射治療中對(duì)于目標(biāo)體積的典型的近似周期的運(yùn)動(dòng)的示例是由于呼吸導(dǎo)致的目標(biāo)體積的運(yùn)動(dòng)。
這具有如下優(yōu)點(diǎn)可以減小安全余裕，因?yàn)榭梢跃_地確定目標(biāo)體積的位置。由此克服如下問題使用安全余?？梢允怯袉栴}的，因?yàn)槿绻瑫r(shí)保護(hù)周圍的健康組織，則在目標(biāo)體積的大小和應(yīng)用的劑量之間存在逆反關(guān)系。
不同的技術(shù)現(xiàn)在能夠平衡患者解剖結(jié)構(gòu)的可能的運(yùn)動(dòng)/形變。例如存在如下可能性，形成在不同的運(yùn)動(dòng)階段期間目標(biāo)體積的所有可能的位置的合并(也公知為ITV，英文 “Internal Target Volume”)，并且相應(yīng)地調(diào)整3D優(yōu)化。
另一種可能性在于，識(shí)別運(yùn)動(dòng)階段中的目標(biāo)體積并且將目標(biāo)體積的輪廓傳輸?shù)搅硪粋€(gè)運(yùn)動(dòng)階段，以便接著執(zhí)行四維的優(yōu)化。然后可以使用這樣優(yōu)化的或調(diào)整的輻照規(guī)則來執(zhí)行跟蹤治療方法。
另一種可能的福照方法基于所謂的門控方法(Gating-V erfahren ),在該方法中使用特定的運(yùn)動(dòng)階段，以便規(guī)劃并且然后執(zhí)行輻照。在這樣的方法的情況下也使用成像方法， 以便識(shí)別目標(biāo)位置所處在的運(yùn)動(dòng)階段。
按照本發(fā)明的成像裝置具有
-X射線源和X射線探測(cè)器，
-控制裝置，用于控制成像裝置的運(yùn)動(dòng)以及用于控制X射線源和X射線探測(cè)器，以用于記錄原始圖像數(shù)據(jù)，
-重建裝置，用于從原始圖像數(shù)據(jù)中重建斷層合成圖像的時(shí)間系列。
控制裝置可以被這樣構(gòu)造，使得在記錄原始圖像數(shù)據(jù)的情況下將成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度相匹配。
特別地，可以通過相應(yīng)地配置控制裝置和/或重建裝置這樣構(gòu)造成像裝置，使得在運(yùn)行成像裝置時(shí)執(zhí)行上面描述的方法中的一種。
成像裝置可以集成在放射治療設(shè)備中，使得在成像裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)治療的輻射源同樣也一起運(yùn)動(dòng)。經(jīng)常使用放射治療裝置的構(gòu)造，但其帶下如下缺陷與純計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備相比僅能夠達(dá)到相對(duì)緩慢的旋轉(zhuǎn)速度?，F(xiàn)在可以利用這樣的裝置實(shí)現(xiàn)精確并且時(shí)間分辨的準(zhǔn)三維的成像，也就是斷層合成成像。
各個(gè)特征、其優(yōu)點(diǎn)以及其效果的上述和以下的描述既涉及裝置類別也涉及方法類別，而無需在每種情況下個(gè)別地明確指出這點(diǎn)；在此，所公開的各個(gè)特征還可以與所示出的組合不同地為本發(fā)明所必須。


結(jié)合下面的附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明，但不限制于此。
附圖中
圖1示出了具有O形機(jī)架的放射治療設(shè)備的強(qiáng)烈示意性的結(jié)構(gòu)，
圖2示出了用于解釋本發(fā)明的實(shí)施方式的呼吸周期的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，
圖3示出了具有角度范圍顯示的成像裝置的360°旋轉(zhuǎn)，在該角度范圍內(nèi)實(shí)施不同的旋轉(zhuǎn)速度，
圖4示出了可以在成像中應(yīng)用的方法的流程圖，并且
圖5示出了用于放射治療的方法的流程圖，在該方法中可以使用成像方法的實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
圖1以強(qiáng)烈示意性地方式示出了具有ο形機(jī)架13的放射治療設(shè)備11。在該機(jī)架 13中可旋轉(zhuǎn)地安裝治療輻射源15。治療輻射源15可旋轉(zhuǎn)地安裝的結(jié)構(gòu)
承載診斷用的X射線輻射源17和診斷用的二維X射線探測(cè)器19。利用該成像裝置可以記錄在中心定位的患者21的圖像數(shù)據(jù)。
成像裝置17、19的旋轉(zhuǎn)和圖像數(shù)據(jù)的記錄通過放射治療設(shè)備11的控制裝置23來控制。在重建裝置27中處理原始圖像數(shù)據(jù)，該重建裝置從原始圖像數(shù)據(jù)中重建數(shù)字的斷層合成圖像。
控制裝置23具有輸入端，通過該輸入端可以將表征患者21中待成像對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)傳輸?shù)娇刂蒲b置23。特別地控制裝置23可以在運(yùn)動(dòng)周期期間改變成像裝置17、19 的旋轉(zhuǎn)速度并且與待成像對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度相應(yīng)地匹配。
控制裝置23例如可以確定表征對(duì)象運(yùn)動(dòng)的替代信號(hào)的坡度并且相應(yīng)地按照不同的運(yùn)動(dòng)階段不同地調(diào)節(jié)成像裝置17、19的旋轉(zhuǎn)速度。在替代信號(hào)具有較大坡度的運(yùn)動(dòng)階段期間比在替代信號(hào)具有較小坡度的運(yùn)動(dòng)階段中更快地運(yùn)動(dòng)成像裝置17、19。
結(jié)合圖2在示例中進(jìn)一步說明該情況。
圖2示出了用于呼吸周期的替代信號(hào)31。各個(gè)呼吸周期(前、中和后吸氣-A1、A2、 A3-;前、中和后呼氣_A4、A5、A6)疊加地顯示為替代信號(hào)31。可以看出，例如后呼氣階段A6 明顯比前吸氣階段Al持續(xù)地更長(zhǎng)。
相應(yīng)地在后呼氣A6期間為記錄斷層合成原始圖像數(shù)據(jù)而覆蓋的角度范圍可以比對(duì)應(yīng)于前吸氣Al的角度范圍以明顯更低的成像裝置17、19的運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)。
圖3示出了成像裝置17、19的完整360°旋轉(zhuǎn)的分布，其示出了對(duì)應(yīng)于圖2的呼吸階段的六個(gè)不同的角度范圍。對(duì)應(yīng)于呼吸階段A1、A2、A4和A5的角度范圍以成像裝置或機(jī)架的高的旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)動(dòng)，而對(duì)應(yīng)于呼吸階段A3和A6的角度范圍以較低的旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)動(dòng)。
從在成像裝置17、19旋轉(zhuǎn)期間通過角度范圍Al記錄的原始圖像中可以重建斷層合成圖像的時(shí)間系列的第一單圖像DTS1。該單圖像DTSl對(duì)應(yīng)于前吸氣階段。
從在機(jī)架旋轉(zhuǎn)期間通過角度范圍A2所記錄的原始圖像中可以重建斷層合成圖像的時(shí)間系列的第二單圖像DTS2。該單圖像DTS2對(duì)應(yīng)于中吸氣階段。這一點(diǎn)在其它呼吸階段中相應(yīng)地繼續(xù)。
通過這種方式獲得六個(gè)斷層合成圖像DTSi的時(shí)間系列，i = L···6，這些圖像對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖2描述的呼吸階段Ai，i = Ρ··6。六個(gè)斷層合成圖像DTSi的成像平面在此相應(yīng)于如下角度范圍旋轉(zhuǎn)，由這些角度范圍對(duì)于各個(gè)斷層合成圖像DTSi已經(jīng)記錄原始圖像數(shù)據(jù)。
如果CT機(jī)架(或錐形束CT機(jī)架)的最大旋轉(zhuǎn)速度為6s每轉(zhuǎn)，則如前面描述的那樣可以以六個(gè)階段成像呼吸周期。如果旋轉(zhuǎn)速度低于6s，也就是機(jī)架更快，則可以以更好的圖像質(zhì)量成像六個(gè)階段，因?yàn)榭梢越档瓦\(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的模糊。
圖4示出了該方法的流程圖，其示出了可以怎樣根據(jù)待成像的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度來控制成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度。
為此的基礎(chǔ)是，在準(zhǔn)備階段識(shí)別呼吸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)?；旧峡梢约俣ǎ灰谝恢羶煞昼姷男〉臅r(shí)間段內(nèi)考察，呼吸信號(hào)就是時(shí)間上幾乎不變的。例外是例如由于咳嗽或類似導(dǎo)致的不規(guī)則性。除此之外可以相對(duì)可靠地關(guān)于直至Is或更多的時(shí)間段預(yù)測(cè)呼吸信號(hào)。
在此描述的方法中可以使用如下方法，其中在O. 5至Is的時(shí)間段上預(yù)先計(jì)算呼吸信號(hào)。該預(yù)先計(jì)算的信號(hào)可以被用于對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的速度建模，從而獲得對(duì)于單個(gè)投影圖像的最佳采樣率，該投影圖像構(gòu)成用于重建呼吸分辨的斷層合成的基礎(chǔ)。
作為用于預(yù)先計(jì)算的算法例如可以使用支持向量回歸 (Support-Vektor-Regression)、神經(jīng)兀網(wǎng)絡(luò)(neuronale Netze)、多項(xiàng)式方法 (polynominale Verfahren)、卡爾曼濾波器(Kalman-Filter)或其它算法。
在第一步驟中，例如借助光學(xué)表面或點(diǎn)掃描器，借助按壓帶等來記錄呼吸信號(hào)(步驟 51)。
所記錄的呼吸信號(hào)被用于建立預(yù)測(cè)模型，利用該預(yù)測(cè)模型可以預(yù)測(cè)在例如0. 5至 Is的短的時(shí)間周期上的呼吸信號(hào)的曲線變化。借助預(yù)測(cè)模型預(yù)先計(jì)算呼吸周期(步驟53)。
形成呼吸信號(hào)關(guān)于時(shí)間的第一導(dǎo)數(shù)并且以該方式使用預(yù)先計(jì)算的信號(hào)，以便將機(jī)架的旋轉(zhuǎn)速度作為第一導(dǎo)數(shù)的函數(shù)這樣調(diào)整，使得對(duì)于呼吸分辨的斷層合成成像調(diào)節(jié)最佳的采集率(步驟55)。
還測(cè)量當(dāng)前的呼吸信號(hào)并且與預(yù)先計(jì)算的信號(hào)相比較(步驟57)。如果在預(yù)先計(jì)算的信號(hào)和測(cè)量的信號(hào)之間的區(qū)別高于閾值，則可以中斷圖 像數(shù)據(jù)的記錄。但也可以繼續(xù)調(diào)整機(jī)架速度來平衡區(qū)別。
最后，記錄具有最佳采樣率的呼吸分辨的投影圖像數(shù)據(jù)(步驟59)并且然后將其用于重建斷層合成圖像的時(shí)間系列(步驟61)。
在這里提到的方法僅是示例。不同的步驟不是必須執(zhí)行，例如可以不執(zhí)行預(yù)先計(jì)算呼吸信號(hào)和與實(shí)際測(cè)量的呼吸信號(hào)相比較。取決于測(cè)量的或預(yù)測(cè)的呼吸信號(hào)的旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整也不是強(qiáng)制必須的。
根據(jù)圖5示出的流程圖說明了例如成像方法可以被嵌入放射治療范圍內(nèi)的流程中的示例。
在第一步驟中記錄四維規(guī)劃CT (步驟71)。
利用該4DCT進(jìn)行輻照的規(guī)則。如果期望，則可以記錄附加的成像模態(tài)諸如4D磁共振斷層造影或4D正電子發(fā)射斷層造影?？梢詫⒃摳郊拥某上衲B(tài)與規(guī)劃4DCT配準(zhǔn)。在此考慮四維數(shù)據(jù)組的相位，例如將在CT中的最大呼氣階段與在MR中的最大呼氣階段配準(zhǔn)。然后基于4DCT (并且必要時(shí)借助與CT配準(zhǔn)的附加的數(shù)據(jù)組)定義并優(yōu)化輻照規(guī)劃(步驟73)。
將輻照規(guī)劃傳送到放射治療設(shè)備，例如直接或經(jīng)由OIS (英文,Oncology Information System”,腫瘤學(xué)信息系統(tǒng))傳送。
在輻照治療的準(zhǔn)備階段記錄時(shí)間分辨的圖像數(shù)據(jù)組，在其焦點(diǎn)上存在目標(biāo)體積和周圍的風(fēng)險(xiǎn)器官。在此使用上述成像方法。
記錄用于呼吸運(yùn)動(dòng)的替代信號(hào)(步驟75)。然后記錄用于時(shí)間分辨的斷層合成的原始圖像數(shù)據(jù)(步驟77)。
為此記錄具有慢速旋轉(zhuǎn)的CT，該CT與呼吸周期同步。這意味著，原始圖像數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間相應(yīng)于大約呼吸階段的持續(xù)時(shí)間，例如4至6s。在記錄圖像數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)制CT機(jī)架的速度，更確切地說依據(jù)呼吸信號(hào)記錄每個(gè)呼吸階段所需的角度范圍。
然后對(duì)于每個(gè)呼吸階段重建數(shù)字?jǐn)鄬雍铣?步驟79)。
例如如果360°的旋轉(zhuǎn)在6s內(nèi)進(jìn)行，則可以重建六個(gè)數(shù)字?jǐn)鄬雍铣审w積，其分別成像具有Is持續(xù)時(shí)間的呼吸階段。對(duì)于單圖像的重建使用對(duì)應(yīng)角度范圍的依次的連續(xù)記錄的投影圖像數(shù)據(jù)。
所記錄的四維數(shù)字?jǐn)鄬雍铣?，也就是六個(gè)單圖像的時(shí)間系列，可以與四維規(guī)劃數(shù)據(jù)組相關(guān)聯(lián)(步驟81)并且由此獲得的信息可以引入輻照的控制(步驟83)。
可以以不同的方式來補(bǔ)償在規(guī)劃數(shù)據(jù)組和緊靠在開始治療之前所記錄的數(shù)據(jù)組 (也就是4D數(shù)字?jǐn)鄬雍铣蓴?shù)據(jù)組)之間的解剖學(xué)偏差。例如，可以執(zhí)行幾何平衡，其中例如通過移動(dòng)患者再定位目標(biāo)體積并且由此至少部分地補(bǔ)償偏差。同樣，也可以進(jìn)行劑量學(xué)的平衡，例如通過改變?cè)驾椪找?guī)劃或者甚至在輻照規(guī)劃的完全重新計(jì)算的范圍內(nèi)。
替換地或附加地可以關(guān)于目標(biāo)體積的位置將外部運(yùn)動(dòng)信號(hào)與內(nèi)部數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，例如從而控制跟蹤方法。
然后例如可以在單個(gè)或多個(gè)片段中執(zhí)行輻照。
在輻照期間可以作為整體重復(fù)步驟75至步驟79，以便檢查并且必要時(shí)調(diào)整輻照。 也可以在較窄的角度范圍內(nèi)執(zhí)行步驟75至79，其中例如僅對(duì)于一至三個(gè)呼吸階段記錄斷層合成圖像數(shù)據(jù)。但該不完整的斷層合成圖像的時(shí)間系列仍然可以被用于檢查目標(biāo)體積的位置的一致性和/或目標(biāo)體積的位置與外部信號(hào)的相關(guān)性，并且必要時(shí)調(diào)整基本模型。
S卩，斷層造影地在每個(gè)呼吸階段顯示目標(biāo)體積的可能性提供了如下方案相對(duì)簡(jiǎn)單地實(shí)施擴(kuò)展的4D-1GRT策略，例如跟蹤方法，該方法使用外部信號(hào)與內(nèi)部成像的目標(biāo)體積的相關(guān)性。同樣可以使用門控方法，其中在輻照治療之間和/或期間顯示目標(biāo)體積的 當(dāng)前三維位置并且用于控制門控方法。
即使所介紹的成像方法對(duì)于放射治療應(yīng)用特別合適，對(duì)于其它應(yīng)用也可以使用該方法，例如基于C形臂的介入應(yīng)用。
附圖標(biāo)記列表
11放射治療設(shè)備
13機(jī)架
15治療輻射源
17X射線源
19X射線探測(cè)器
21患者
23控制裝置
25輸入端
27重建裝置
31替代信號(hào)
AL··· A6不同的呼吸階段
DTSl-DTS6數(shù)字的斷層合成圖像
51 …61步驟51至步驟61
71 …83步驟71至步驟8權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)進(jìn)行時(shí)間分辨的斷層合成成像的方法，包括如下步驟 -包括X射線源(17)和X射線探測(cè)器(19)的成像裝置圍繞運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)運(yùn)動(dòng)，并且記錄用于斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列的原始圖像數(shù)據(jù)， -從所述原始圖像數(shù)據(jù)中重建斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述成像裝置(17，19)運(yùn)動(dòng)期間將所述成像裝置(17，19)的運(yùn)動(dòng)速度與所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)的運(yùn)動(dòng)速度相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在記錄原始圖像數(shù)據(jù)期間所述對(duì)象(21)以變化的速度運(yùn)動(dòng)，并且所述成像裝置(17，19)的運(yùn)動(dòng)速度與變化的對(duì)象速度相匹配。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述成像裝置(17，19)這樣圍繞所述對(duì)象(21)運(yùn)動(dòng)，使得X射線源(17)和X射線探測(cè)器(19)的運(yùn)動(dòng)位于同一平面，其中，所述成像裝置(17，19)尤其圍繞所述對(duì)象(21)運(yùn)動(dòng)360°。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述成像裝置(17，19)這樣運(yùn)動(dòng)，使得從其出發(fā)記錄用于重建斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列的單圖像的原始圖像數(shù)據(jù)的角度范圍在少于2秒，特別是少于1. 5秒或少于I秒中被覆蓋。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從其出發(fā)記錄用于重建斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列的單圖像的原始圖像數(shù)據(jù)的角度范圍是35°至100°，特別是40°至70。。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述成像裝置(17，19)這樣長(zhǎng)地運(yùn)動(dòng)，使得在斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列中成像對(duì)象運(yùn)動(dòng)的至少四個(gè)階段，特別是至少六個(gè)階段。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，這樣記錄并重建所述斷層合成圖像(DTSi)，使得時(shí)間系列的重建的單圖像具有不同的斷層合成平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列的兩個(gè)相繼的單圖像的重建平面彼此成至少30°，特別是成至少40°并且最高特別是成至少50°的角度。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述成像裝置(17，19)這樣運(yùn)動(dòng)，使得X射線探測(cè)器(19 )和X射線源(17 )的運(yùn)動(dòng)位于同一平面內(nèi)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括如下步驟 在準(zhǔn)備放射治療時(shí)和/或在放射治療期間使用所述斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列。
12.—種成像裝置，具有 -X射線源(17)和X射線探測(cè)器(19)， -控制裝置(23)，用于控制所述成像裝置(17，19)的運(yùn)動(dòng)以及用于控制所述X射線源(17)和所述X射線探測(cè)器(19)，以用于記錄原始圖像數(shù)據(jù)， -重建裝置(27)，用于從所述原始圖像數(shù)據(jù)中重建斷層合成圖像(DTSi)的時(shí)間系列。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像裝置，其中，所述控制裝置(23)被這樣構(gòu)造，使得在記錄所述原始圖像數(shù)據(jù)的情況下將所述成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度相匹配。
14.根據(jù)權(quán)利要求12至13中任一項(xiàng)所述的成像裝置，其中，所述成像裝置被構(gòu)造為用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的成像裝置，其中，所述成像裝置被集成在放射治療設(shè)備(11)中， 使得在該成像裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)治療的輻射源(15)同樣也一起運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行時(shí)間分辨的斷層合成成像的方法，包括如下步驟包括X射線源和X射線探測(cè)器的成像裝置圍繞運(yùn)動(dòng)器官運(yùn)動(dòng)，并且記錄用于斷層合成圖像的時(shí)間系列的原始圖像數(shù)據(jù)，從所述原始圖像數(shù)據(jù)中重建斷層合成圖像的時(shí)間系列。在成像裝置運(yùn)動(dòng)期間尤其將成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度相匹配。本發(fā)明還涉及一種成像裝置，具有用于控制成像裝置的運(yùn)動(dòng)以及用于控制X射線源和X射線探測(cè)器以用于記錄原始圖像數(shù)據(jù)的控制裝置，其尤其被這樣構(gòu)造，使得在記錄原始圖像數(shù)據(jù)時(shí)將成像裝置的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度相匹配。
文檔編號(hào)H05G1/26GK103027702SQ20121035564
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者J.斯坦卡內(nèi)洛 申請(qǐng)人:西門子公司