利用交错的扫描的磁共振引导的治疗方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于控制医学装置(100)的方法。所述方法包括接收处置计划(168)，所述处置计划(168)具体指定在所述成像体积(138)之内的靶体积(146)和由所述医学装置(100)的放射治疗装置(102)发射的辐射的剂量率，并且反复地通过利用交错的脉冲序列控制所述医学装置(100)的磁共振模块(106)来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据；根据所述处置计划(168)来控制所述放射治疗装置(102)以辐射所述靶体积(146)；使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划(168)来计算描述由所述对象(144)从所述放射治疗装置(102)接收的辐射剂量的剂量分布图；使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像；在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图；从用户接口接收处置计划更新数据；以及根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划(168)。
【专利说明】利用交错的扫描的磁共振弓I导的治疗方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于利用放射治疗来处置对象的靶区的装置，具体地，本发明涉及由磁共振成像引导的放射治疗装置。
【背景技术】
[0002]在放射治疗期间，集成的磁共振成像(MRI)和直线加速器(LINAC)系统成像引导已变得越来越重要，并且在过去几年里已经得到了广泛的应用。该系统的目的是基于诊断质量MR图像来向所选择的在身体内部的靶递送精确的辐射剂量。通常，LINAC源被放置在MRI装置的磁体周围的旋转机架上，并且所述磁体被设计为使LINAC在所述磁体的零场区域中旋转。
[0003]关于处置区域位置的确切知识允许该系统的准确的空间(和时间)射束斑在毫米范围内，以有效地辐照靶。
[0004]美国专利6374132 BI公开了一种方法，所述方法通过使用由可移动的磁共振仪器采集的磁共振信息来监测诸如组织消融的高热处置。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例可以提供用于基于运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据来更新医学装置的处置计划的方法，医学装置以及计算机程序产品。
[0006]“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可直接访问处理器的任何存储器。计算机存储器的范例包括但不限于:RAM存储器、寄存器以及寄存器文件。
[0007]“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储设备是任何非易失性的计算机可读存储介质。计算机存储设备的范例包括但不限于:硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、⑶-ROM以及固态硬盘驱动器。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，反之亦然。
[0008]本文中所使用的“处理器”涵盖了能够运行程序或机器可运行指令的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含一个以上的处理器或处理核。处理器可以是例如多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内或分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应被解读为可能是指每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。许多程序具有由多个处理器执行的指令，所述多个处理器可以是在相同的计算设备之内或者所述多个处理器甚至可以分布在多个计算设备上。
[0009]本文中所使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统进行交互的接口。“用户接口”也可以被称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或接收来自操作者的信息或数据。用户接口可以使来自操作者的输入能够被计算机接收，并且可以向用户提供来自计算机的输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上的数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像机、头戴式送受话器、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控装置以及加速计来接收数据都是用户接口部件的范例，所述用户接口部件使能够接收来自操作者的信息或数据。
[0010]本文中所使用的“硬件接口”涵盖了使计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置进行交互和/或能够控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于:通用串行总线、IEEE1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、ffiEE-488接口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。
[0011]本文中所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖了适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和或触觉数据。显示器的范例包括但不限于:计算机监视器、电视屏幕、触摸屏幕、触觉电子显示器、盲文屏幕、
[0012]阴极射线管(CRT)、存储管、双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。
[0013]磁共振图像数据(例如本文中所使用的运动跟踪磁共振数据或图像磁共振数据)被定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线所记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为被包含在磁共振成像数据之中的解剖数据的被重建的二维或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。
[0014]在一个方面中，本发明涉及一种医学装置，所述医学装置包括:放射治疗装置，其用于辐射靶体积；磁共振模块，其用于采集来自对象的运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据，所述对象的至少部分被定位在成像体积之内，其中，所述靶体积在所述成像体积之内；存储器，其用于存储机器可运行指令；以及处理器，其用于控制所述医学装置，其中，所述机器可运行指令的运行令所述处理器接收处置计划，所述处置计划具体指定在所述成像体积之内的所述靶体积和由所述放射治疗装置发射的辐射的剂量率，并且所述机器可运行指令的运行令所述处理器反复地:
[0015]-通过利用交错的脉冲序列控制所述磁共振模块来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据；
[0016]-根据所述处置计划来控制所述放射治疗装置以辐射所述靶体积；
[0017]-使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划来计算描述由所述对象从所述放射治疗装置接收的辐射剂量的剂量分布图；
[0018]-使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像；
[0019]-在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图；
[0020]-从用户接口接收处置计划更新数据；并且
[0021]-根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划。
[0022]所述特征可以是有利的，因为它们提供所要求的用于准确的放射治疗规划的信息。实际上，磁共振模块提供用于可视化靶体积的临床高质量的诊断图像。这些被产生的图像具有高空间分辨率、高信噪比和/或增强的对比度。然而，靶体积可以经历运动，诸如总的患者移动、蠕动运动或呼吸运动。为了跟踪靶体积的移动，也在交错的脉冲序列中与图像磁共振数据一起采集与移动有关的数据(即，运动跟踪磁共振数据)。与图像磁共振数据相比，产生的运动跟踪磁共振数据具有高时间分辨率。应当注意，磁共振信号是从被定位在成像体积中的对象的部分采集的。在成像体积中，对象的部分中的自旋被激励并生成磁共振信号。总体而言，诸如要被检查的患者的对象整体上大于成像体积。然而，通常不需要采集来自患者的整个身体的磁共振信号，而要被检查的对象的部分就足够了，例如，被定位在成像体积中的感兴趣的解剖结构的部分，并且从所述部分采集磁共振信号。
[0023]另一优点在于所述信息可以用于在飞行中更新处置计划。诊断图像与剂量分布图一起被显示给医学设备的用户。如果剂量累积量不匹配期望值，则用户可以在飞行中决定中止或校正处置计划。这可以归因于例如超过预定义的靶体积上接受的剂量范围的累积剂量。用户可以通过经由医学设备的输入设备键入命令来执行请求。处置计划因此被更新为匹配靶体积的实际位置。通过使用运动跟踪数据跟踪靶的运动来精确地提供该位置。关于靶位置的确切知识允许放射治疗装置的准确的空间(和时间)射束斑在毫米范围内，以有效地辐照靶体积而不影响周围组织和关键结构。这可以增加患者的安全性并减少处置时间。
[0024]又一优点在于数据的反复采集提供具有正在进行的靶运动和变形的最新的图像数据。
[0025]根据一个实施例，指令的运行还令处理器使用图像磁共振数据重建低时间分辨率图像，并使用运动跟踪磁共振数据来重建高时间分辨率图像。
[0026]在短时间段内采集运动跟踪磁共振数据，以便可以对靶的不同运动状态进行可靠地跟踪。在较长的时间段内采集图像磁共振数据，使得所得到的诊断图像具有用于可视化的高质量。例如，运动跟踪图像可以在冠状视图中产生，以在呼吸期间连续地监测靶体积的位置。
[0027]根据一个实施例，使用一维导航笔形射束采集运动跟踪磁共振数据。
[0028]根据一个实施例，通过控制磁共振模块从射束眼睛视图平面采集图像磁共振数据。这允许与使用所述视图已经创建的处置计划进行容易的比较。
[0029]根据一个实施例，处置计划更新数据包括使用剂量分布图来自动更新处置计划的请求，其中，至少部分地根据剂量分布图来更新处置计划。
[0030]在所显示的累积剂量不匹配期望值的情况下，必须基于剂量分布图来重新计算处置计划中具体指定的初始剂量率。
[0031]根据备选实施例，可以使用预计算的图集方法执行处置计划的更新，所述预计算的图集方法使用与靶体积有关的对象解剖结构的先验知识。即，对于所期望的靶位置的排列创建独立的处置计划。这些处置计划可以具有不同的辐射剂量和/或各种处置设备设置，例如辐射强度，其中，处置计划中的每个与预定义的靶图像相关联。为了找到指示处置计划的最接近的可接受的图集匹配以代替初始处置计划，可以将从运动跟踪数据获得的当前运动跟踪图像匹配到这些预定义的靶图像。匹配包括比较运动跟踪图像中的靶体积的中心的位置和预定义的靶图像中的每个。
[0032]所谓的逆向规划模拟退火算法也可以用于基于靶体积的当前位置和用于剂量分布的用户处方来自动找到最佳处置计划。剂量分布可以包括在靶体积的轮廓上生成的剂量计算点和在靶体积内部生成的剂量计算点。
[0033]根据一个实施例，处置计划更新数据至少部分被使用以直接更新处置计划。这是有利的，这是因为它还保存了处置时间和CPU时间以更新处置计划，否则将由医学装置应用要求更新所述处置计划。
[0034]根据一个实施例，医学装置还包括多叶片准直器，所述多叶片准直器用于将治疗装置的辐射射束校准到与靶体积相匹配的辐照区，其中，处置计划更新数据包括使用运动跟踪磁共振数据通过调节多叶片准直器以匹配靶体积来自动更新处置计划的请求。可以通过具体指定辐射递送与叶片调节之间的协调来更新处置计划，以便满足当前靶位置。调节包括射束的取向和每个射束角的孔的数目。可使用预计算的图集方法和/或逆向规划模拟退火算法来执行处置计划的这种更新。
[0035]根据一个实施例，控制放射治疗装置以根据处置计划和运动跟踪磁共振数据来辐射靶体积。这是有利的，这是因为被递送到靶的辐射随正在进行的靶运动是最新的。
[0036]根据一个实施例，剂量分布图和诊断图像被并排显示。
[0037]根据一个实施例，剂量分布图和诊断图像被叠加。
[0038]根据一个实施例，指令的运行还令处理器通过控制磁共振模块在对象的周期运动的预定部分期间采集图像磁共振数据。周期运动的范例是呼吸周期。预定部分可以是周期的平静阶段。
[0039]在从呼吸信号提取时间信息之后，在每个周期的相同阶段且仅在预定部分期间出现的周期期间触发采集。能够使确切的阶段改变，以降低累积的磁化效果。
[0040]这些实施例可以是有利的，这是因为它们提高了诊断图像的对比度和空间分辨率，并且降低了所述图像的模糊。
[0041]根据一个实施例，在靶体积的辐射期间出现处置计划的更新。总剂量辐射通常被分成多个放射治疗部分，在所述放射治疗部分期间，递送处置并辐照靶。在放射治疗部分期间，处理器可以接收请求以更新处置计划，并且因此在所述放射治疗部分期间更新处置计划。该实施例是有利的，这是因为其基于当前的靶位置信息及早更新处置计划。这可以令比如果在放射治疗部分结束之后调节处置计划更好和更为有效的处置。
[0042]根据一个实施例，控制放射治疗装置以在独立的放射治疗部分中辐射靶体积，其中，处置计划的更新出现在放射治疗部分中的一个结束之后。
[0043]根据一个实施例，放射治疗装置包括用于辐射靶体积的LINAC X射线源。
[0044]根据一个实施例，放射治疗装置还包括X射线管、放射性同位素伽马射线源、碳纳米管X射线源、质子射束源、带电粒子射束源、中子射束源以及碳离子源。
[0045]根据一个实施例，指令的运行还令处理器使用运动跟踪磁共振数据、放射治疗装置输出数据以及处置计划来计算剂量分布图。放射治疗装置输出数据包括射束形状和/或辐射强度。
[0046]在另一方面中，本发明涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含:用于由控制医学装置的处理器运行的机器可运行指令，其中，所述医学装置包括用于辐射靶体积的放射治疗装置；用于从被定位于成像体积之内的对象采集运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据的磁共振模块，其中，所述靶体积在所述成像体积之内；其中，所述机器可运行指令的运行令所述处理器接收处置计划，所述处置计划具体指定在所述成像体积之内的所述靶体积和由所述放射治疗装置发射的辐射的剂量率，并且所述机器可运行指令的运行令所述处理器反复地:
[0047]-通过利用交错的脉冲序列控制所述磁共振模块来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据；
[0048]-根据所述处置计划来控制所述放射治疗装置以辐射所述靶体积；
[0049]-使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划来计算描述由所述对象从所述放射治疗装置接收的辐射剂量的剂量分布图；
[0050]-使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像；
[0051]-在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图；
[0052]-从用户接口接收处置计划更新数据；并且
[0053]-根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划。
[0054]在另一方面中，本发明涉及一种控制医学装置的方法，其中，所述医学装置包括:用于辐射靶体积的放射治疗装置；用于从被定位在成像体积之内的对象采集运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据的磁共振模块，其中，所述靶体积在所述成像体积之内，其中，所述方法包括接收处置计划，所述处置计划具体指定在所述成像体积之内的所述靶体积和由所述放射治疗装置发射的辐射的剂量率，并且反复地:
[0055]-通过利用交错的脉冲序列控制所述磁共振模块来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据；
[0056]-根据所述处置计划来控制所述放射治疗装置以辐射所述靶体积；
[0057]-使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划来计算描述由所述对象从所述放射治疗装置接收的辐射剂量的剂量分布图；
[0058]-使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像；
[0059]-在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图；
[0060]-从用户接口接收处置计划更新数据；并且
[0061]-根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]在下文中将参考附图，仅以范例的方式对本发明的优选实施例进行描述，其中:
[0063]图1示出了医学装置的横截面和功能视图，
[0064]图2是一种控制医学装置的方法的流程图，并且
[0065]图3图示了交错的图像采集的采样图表的简化示意图。
[0066]附图标记列表
[0067]100医学装置
[0068]102放射治疗装置
[0069]104机械致动器
[0070]106磁共振成像模块
[0071]108环形机构
[0072]110放射治疗源
[0073]112多叶片射束准直器
[0074]114辐射射束
[0075]116旋转轴
[0076]117旋转点
[0077]122磁体
[0078]124低温恒温器
[0079]126超导线圈
[0080]128补偿线圈
[0081]130低磁场区
[0082]132磁体轴
[0083]134磁场梯度线圈
[0084]136磁场梯度线圈电源
[0085]138成像体积
[0086]140射频线圈
[0087]142射频收发器
[0088]144对象
[0089]146靶体积
[0090]148对象支撑物
[0091]150机械安置系统
[0092]152计算机系统
[0093]154硬件接口
[0094]156处理器
[0095]158用户接口
[0096]160计算机存储设备
[0097]162计算机存储器
[0098]164顶部距离
[0099]166底部距离
[0100]168处置计划
[0101]170图像磁共振数据和运动跟踪磁共振数据
[0102]172诊断图像和运动跟踪图像
[0103]174靶体积坐标
[0104]178放射治疗控制信号
[0105]180治疗装置控制模块
[0106]182放射治疗装置控制模块
[0107]186磁共振成像控制模块
[0108]188图像重建模块
[0109]194放射治疗控制信号生成模块
[0110]201-215 步骤
[0111]301-303 类型I和2的时间样本
【具体实施方式】
[0112]在下文中，在附图中相同编号的元件或者是类似的元件或者执行等同的功能。如果功能是等同的，则先前已经讨论的元件在后面的附图中将不必再进行讨论。
[0113]图1示出了医学装置100的横截面和功能视图。医学装置100被示出为包括放射治疗装置102和磁共振成像模块106。放射治疗装置102包括环形机构108。环形机构108支撑放射治疗源110。放射治疗源110是代表性的，并且可以是LINAC X射线源、X射线2以及放射性同位素伽马射线源。邻近于放射治疗源110的是多叶片射束准直器112，所述多叶片射束准直器112用于校准由放射治疗源110生成的辐射射束114。环形机构108还适于围绕放射治疗装置102的旋转点117旋转放射治疗源110和射束准直器112。旋转轴116经过旋转点117。
[0114]磁共振成像模块106被示出为包括磁体122。环形机构108是环形形状的并且围绕磁体122。图1中示出的磁体122是圆柱状类型的超导磁体。然而，其他磁体也可应用于本发明的实施例。磁体122具有超冷的低温恒温器124。在低温恒温器124内部有超导线圈126的集合。也有补偿线圈128，所述补偿线圈128的电流与超导线圈126中的电流方向相反。这创建了环绕或包围磁体122的低磁场区130。圆柱状磁体122被示出为具有对称轴 132。
[0115]在磁体的膛之内有磁场梯度线圈134，所述磁场梯度线圈134用于采集运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据，以在空间上编码在磁体122的成像体积138之内的对象。磁场梯度线圈134连接到磁场梯度线圈电源136。磁场梯度线圈134旨在是代表性的。通常磁场梯度线圈包含用于在三个正交空间方向上在空间上编码的三个独立的线圈集合。成像体积138被定位在磁体122的中心内。
[0116]邻近于成像体积138的是射频线圈140，所述射频线圈140用于操纵在成像体积138之内的磁自旋的取向，并且用于接收来自也在成像体积138之内的自旋的发射传输信号。射频线圈140连接到射频收发器142。射频线圈140和射频收发器142可以由独立的发射和接收线圈以及独立的发射器和接收器来代替。应当理解，射频线圈140和射频收发器142仅仅是代表性的。
[0117]对象144也被定位在磁体的中心之内。对象144具有靶体积146，并且被示出为坐落于对象支撑物148上。对象支撑物148具有机械安置系统150。机械安置系统适于将对象144安置在磁体122之内。取决于磁体内部的可用空间，对象支撑物148可以适于在不同方向上移动对象。机械安置系统150可以在垂直于磁体轴132的方向上移动对象支撑物。如果在磁体内部存在更多的可用空间，则机械安置系统150可以具有更多的自由度。例如，机械安置系统150可以利用六个自由度来安置对象支撑物148。射频收发器142、磁场梯度线圈电源136、机械致动器104以及机械安置系统150均被示出为连接到计算机系统152的硬件接口 154。计算机系统152使用处理器156来控制医学装置100。
[0118]在图1中示出的计算机系统152是代表性的。多种处理器和计算机系统可用于表示由该单个计算机系统152图示的功能。计算机系统152包括硬件接口 154，所述硬件接口154允许处理器156发送和接收用于医学装置100的部件的消息。处理器156也连接到用户接口 158、计算机存储设备160以及计算机存储器162。放射治疗装置102未被示出为连接到硬件接口 154。放射治疗装置102可以是，例如，连接到硬件接口 154，并且经由机械致动器104与计算机系统152进行通信。
[0119]对于图1中示出的范例，放射治疗装置的旋转轴116不与磁体轴132同轴。旋转点117被示出为从磁体轴132离开中心。能够看出，靶区146是离开中心的并远离磁体轴132。放射治疗装置102已经由机械致动器104移动，使得放射治疗装置的旋转点117在靶区146之内。能够看出，环形机构108已经相对于磁体122移动。箭头164指示环形机构108的内部之间的顶部距离，并且箭头166指示磁体122与环形机构108的内部底部之间的距离。距离166小于距离164，并且能够看出，旋转点117在磁体轴132上方。辐射射束114经过旋转点117。将旋转点117放置在靶区146的中心处允许当辐射射束114由放射治疗源110创建并由环形机构108旋转时对靶区进行连续处置。
[0120]计算机存储设备160被示出为包含处置计划168。处置计划168包含用于处置革巴体积146的指令或计划。处置计划168可以包含与靶体积146有关的对象解剖结构144的详细信息。计算机存储设备160还被示出为包含已经由磁共振成像模块106采集的图像磁共振数据和运动跟踪磁共振数据170。计算机存储设备160被示出为还包含已经从图像磁共振数据和跟踪运动的磁共振数据分别重建的诊断图像和运动跟踪图像172。计算机存储设备160被示出为还包含靶体积146的坐标174。计算机存储设备160被示出为还包含放射治疗控制信号178。
[0121]计算机存储器162包含用于由处理器156操作的机器可运行指令180、182、186、188、194。计算机存储器162被示出为包含医学装置控制模块180。医学装置控制模块180包含允许处理器156控制医学设备100的全部功能的机器可运行指令。计算机存储器162被示出为还包含放射治疗装置控制模块182。放射治疗装置控制模块182包含允许处理器156控制放射治疗装置102的功能的机器可运行指令。
[0122]计算机存储器162被示出为还包含磁共振成像控制模块186。磁共振成像控制模块包含允许处理器156控制磁共振成像模块106的功能和操作的机器可运行代码。计算机存储器162被示出为还包含图像重建模块188。图像重建模块188包含机器可运行代码，所述机器可运行代码由处理器156使用，以将运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据170变换成各自的图像172。
[0123]计算机存储器162被示出为还包含放射治疗控制信号生成模块194。放射治疗控制信号生成模块194包含机器可运行代码，处理器156使用所述机器可运行代码来生成放射治疗控制信号178。放射治疗控制信号178可以与靶体积174的坐标和处置计划168结合生成。
[0124]图2是一种用于控制医学设备100的方法的流程图。在步骤201中，计算机系统162的处理器156接收处置计划，所述处置计划具体指定在成像体积138之内的靶体积174和由放射治疗装置102发射的辐射的剂量率。MRI模块106可以提供靶体积174及周围组织的定位信息。在介入之前，可以使用诸如预计算图集的处置规划算法来确定初始处置计划。使用所述信息能够开发出辐射源的最佳分布计划，所述辐射源的最佳分布计划可以包括对多叶片准直器应该被如何放置和安置的考虑。
[0125]在步骤203中，处理器156通过控制磁共振模块106从被定位在成像体积138之内的对象144的核心采集运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据。可以在一个或多个交错的2D成像样本中执行成像，并且冠状视图可以用于例如在呼吸期间连续地监测靶体积的位置。在短时间段上采集运动跟踪磁共振数据，以便可以可靠地跟踪靶的不同运动状态。在较长的时间段上采集图像磁共振数据，使得所得到的图像是用于可视化的高质量的。可以在对象的呼吸周期的预定部分期间，通过控制磁共振模块来采集图像磁共振数据。预定部分可以是呼吸周期的平静阶段。可以在从呼吸信号提取时间信息之后触发采集。也可以在每个心动周期的相同阶段且仅在预定部分期间出现的心动周期处触发采集。可以使确切的阶段改变，以降低累积的磁化效果。
[0126]在步骤205中，处理器156根据处置计划控制放射治疗装置来辐射靶体积。放射治疗装置还可以根据靶体积和运动跟踪磁共振数据辐射靶体积。
[0127]在步骤207中，处理器156使用运动跟踪磁共振数据、放射治疗装置输出数据以及处置计划来计算描述由对象从放射治疗装置接收的辐射剂量的剂量分布图。即，剂量是靶的当前位置和当前的放射治疗装置输出数据的函数。放射治疗装置输出数据包括射束形状和/或辐射强度。当靶体积移动通过运动跟踪图像的序列时，可以通过从运动跟踪图像序列检测靶体积的运动来对靶体积的当前位置进行估计。例如，这可以通过首先定义运动跟踪图像序列的第一采集图像中的初始靶体积位置来执行。所述位置可以通过限定靶体积的像素的像素位置来定义。针对运动跟踪图像的后续序列的每个图像，也定义靶体积146的像素位置。在跟踪中，可以遍及整个图像序列估计变换函数，以确定像素位置中的变化，并且因此确定靶体积146的运动路径。变换函数可以取决于例如图像采集时间。可以使用诸如通过模拟退火或预计算图集方法的逆向规划的方法来更新处置计划。
[0128]在步骤209中，处理器使用图像磁共振数据来重建诊断图像。在步骤211中，处理器向医学装置100的用户显示诊断图像和剂量分布图。显示器可以示出被勾画出的有风险的靶和器官，以及利用当前的靶位置和/或所规划的剂量率所期望的空间中的剂量分布。诊断图像和剂量分布图可以被并排显示或通过被叠加在单个图像上。
[0129]基于对所显示的图像的分析，如果剂量累积量不匹配期望值，则用户可以在飞行中决定中止或校正处置计划。即，在步骤213中，处理器156从用户接口接收处置计划更新数据。例如，用户可以经由用户接口键入所必需的数据，以直接或至少部分地更新处置计划。在另一范例中，用户可以经由用户接口键入请求(或命令)，以使用剂量分布图或通过调节多叶片准直器112来自动地并且至少部分地更新处置计划。这能够通过诸如鼠标、触摸板、按钮等输入设备来实现。
[0130]在步骤215中，处理器156根据处置计划更新数据更新处置计划。在该流程图中，有一个箭头，其看起来从步骤215返回到步骤203。这指示在处置期间，数据可以被反复地采集并用于使用反复更新的数据来反复更新处置计划。
[0131]图3图示了交错的图像采集的采样图表的简化示意图，以描述图2的步骤203。对K空间进行采样，以产生具有不同时间和形态学特性的图像。在采集时间期间，在交错的脉冲序列中正在采集两种不同的图像类型。能够通过增加用于更多图像类型的多个不同的采样部分进一步生成图画。采样部分的数目受可用的采集时间的限制。图像类型I采集具有其典型梯度和RF脉冲配置的3个时间样本301，用于图像类型2的两个时间样本303跟随其后，之后，类型I继续，等等。可以累积每种图像类型的这些样本来重建图像。通常在不同的时间间隔处，利用不同类型的对比度采集图像类型I和类型2。在另一范例中，可以在对图像类型2的部分进行采样之前完全地采集类型I的图像。可以利用单个样本(例如，单次射击EPI序列)来构建图像。在其他范例中，样本被重复使用，使得图像类型共享采样部分，以提供混合图像。例如，来自另一图像类型的样本用于更新接近于另一个少于通常被采样的类型的图像类型的k空间中心的样本，以提供锁孔型(key-hole like)的行为，其中对比度是典型的用于后一种类型的，但图像更经常地被产生并且指示形态学中的总的患者移动/大的变化。
【权利要求】
1.一种医学装置(100)，包括: -放射治疗装置(102)，其用于辐射靶体积(146)； -磁共振模块(106)，其用于采集来自对象(144)的运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据，所述对象(144)的至少部分被定位在成像体积(138)之内，其中，所述靶体积(146)在所述成像体积(138)之内； -存储器，其用于存储机器可运行指令(180、182、186、188、194);以及-处理器(156)，其用于控制所述医学装置(100)，其中，所述机器可运行指令(180、182、186、188、194)的运行令所述处理器(156)接收处置计划(168)，所述处置计划(168)具体指定在所述成像体积(138)之内的所述靶体积(146)和由所述放射治疗装置(102)发射的辐射的剂量率，并且所述机器可运行指令(180、182、186、188、194)的运行令所述处理器(156)反复地: -通过利用交错的脉冲序列控制所述磁共振模块(106)来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据； -根据所述处置计划(168)来控制所述放射治疗装置(102)以辐射所述靶体积(146)；-使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划(168)来计算描述由所述对象(144)从所述放射治疗装置(102)接收的辐射剂量的剂量分布图； -使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像； -在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图； -从用户接口接收处置计划更新数据；并且 -根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划(168)。
2.根据权利要求1所述的医学装置，其中，所述指令的所述运行还令所述处理器(156)使用所述图像磁共振数据来重建低时间分辨率图像，并且使用所述运动跟踪磁共振数据来重建高时间分辨率图像。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的医学装置，其中，所述处置计划更新数据包括使用所述剂量分布图来自动更新所述处置计划(168)的请求，其中，至少部分地根据所述剂量分布图来更新所述处置计划(168)。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的医学装置，其中，所述处置计划更新数据至少部分被使用以直接更新所述处置计划(168)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，还包括多叶片准直器(112)，所述多叶片准直器(112)用于将所述治疗装置(102)的辐射射束(114)校准到与所述靶体积(146)相匹配的辐照区，其中，所述处置计划更新数据包括使用所述运动跟踪磁共振数据通过调节所述多叶片准直器(112)以匹配所述靶体积(146)来自动更新所述处置计划(168)的请求。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述放射治疗装置(102)被控制以根据所述处置计划(168)和所述运动跟踪磁共振数据来辐射所述靶体积(146)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述剂量分布图和所述诊断图像被并排显示。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的医学装置，其中，所述剂量分布图和所述诊断图像被叠加。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述指令的所述运行还令所述处理器(156)通过控制所述磁共振模块(106)在所述对象(114)的周期运动的预定部分期间采集所述图像磁共振数据。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述处置计划(168)的所述更新出现在对所述靶体积(146)的辐射期间。
11.根据前述权利要求1-9中的任一项所述的医学装置，其中，所述放射治疗装置(102)被控制，以在独立的放射治疗部分中辐射所述靶体积(146)，其中，所述处置计划(168)的所述更新出现在所述辐射治疗部分中的一个结束之后。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述放射治疗装置(102)包括用于辐射所述靶体积(146)的LINAC X射线源。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述指令的所述运行还令所述处理器(156)使用所述运动跟踪磁共振数据、放射治疗装置输出数据以及所述处置计划(168)来计算所述剂量分布图。
14.一种计算机程序产品，其包含用于由控制医学装置(100)的处理器(156)运行的机器可运行指令(180、182、186、188、194)，其中，所述医学装置(100)包括:放射治疗装置(102)，其用于辐射靶体积(146);磁共振模块(106)，其用于从对象(144)采集运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据，所述对象(144)的至少部分被定位在成像体积(138)之内，其中，所述靶体积(146)在所述成像体积(138)之内；其中，所述机器可运行指令的运行令所述处理器(156)接收处置计划(168)，所述处置计划(168)具体指定在所述成像体积(138)之内的所述靶体积(146)和由所述放射治疗装置(102)发射的辐射的剂量率，并且所述机器可运行指令的运行令所述处理器(156)反复地: -通过利用交错的脉冲序列控制所述磁共振模块(106)来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据； -根据所述处置计划(168)来控制所述放射治疗装置(102)以辐射所述靶体积(146)；-使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划(168)来计算描述由所述对象(144)从所述放射治疗装置接收的辐射剂量的剂量分布图； -使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像； -在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图； -从用户接口接收处置计划更新数据；并且 -根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划(168)。
15.一种控制医学装置(100)的方法，其中，所述医学装置(100)包括:用于辐射靶体积(146)的放射治疗装置(102);用于从对象(144)采集运动跟踪磁共振数据和图像磁共振数据的磁共振模块(106)，所述对象(144)的至少部分被定位在成像体积(138)之内，其中，所述靶体积(146)在所述成像体积(138)之内，其中，所述方法包括接收处置计划(168)，所述处置计划(168)具体指定在所述成像体积(138)之内的所述靶体积(146)和由所述放射治疗装置(102)发射的辐射的剂量率，并且反复地: -通过利用交错的脉冲序列控制所述磁共振模块(106)来采集所述运动跟踪磁共振数据和所述图像磁共振数据； -根据所述处置计划(168)来控制所述放射治疗装置(102)以辐射所述靶体积(146)； -使用所述运动跟踪磁共振数据和所述处置计划(168)来计算描述由所述对象(144)从所述放射治疗装置(102)接收的辐射剂量的剂量分布图； -使用所述图像磁共振数据来重建诊断图像； -在显示器上显示所述诊断图像和所述剂量分布图； -从用户接口接收处置计划更新数据；并且 -根据所述处置计划更新数据来更新所述处置计划(168)。
【文档编号】A61N5/10GK104284697SQ201380025385
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2012年5月14日
【发明者】E·T·韦海莱 申请人:皇家飞利浦有限公司