具有实时磁共振监测的放射治疗系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在MR引导的放疗的领域中的方法和设备，并且更具体地涉及对结构运动的磁共振监测。
【背景技术】
[0002]根据W02009/156896 Al已知一种具有实时磁共振监测的放疗系统。所描述的系统允许针对辐射的实时监测。
[0003]所描述的系统通过使用图像比较器，在放疗期间将实时监测图像与参考图像进行比较，以识别自放疗计划阶段起对象中的任意改变。该信息可以被用于对象的重新定位或者用于更新放疗计划。所更新的放疗计划调节随后施加的辐射脉冲以调整放疗计划从而适应所识别的对象运动。
[0004]US2013035588描述了使用磁共振成像的用于治疗规划的方法、系统和计算机可读介质。使用MRI针对许多个周期随时间跟踪处置区域的运动或位置。跟踪被用于与替代物运动或信号进行比较，以建立长期替代物与肿瘤对应性。目标的运动被与(通过对组织(例如皮肤或胸部)的运动或位置的测量结果确定的，或者使用导航图像确定的)替代物运动比较。比较被用于确定目标在周期中的位置变化是否导致门控处置的不准确。此外，US2013035588描述了确定的位置被用于治疗规划。位置被用于使用肿瘤空间概率密度函数的规划。
【发明内容】
[0005]本发明的目标是改善针对磁共振引导的放疗的质量保证。
[0006]该目标通过如权利要求1所述的磁共振引导的放疗系统来实现。
[0007]本发明的目标还通过如权利要求15中所述的方法来实现。
[0008]通常，在(MR引导的)放疗之前，从对象进行MR或CT扫描。在该阶段期间进行的扫描在这里被称为规划扫描，并且在其期间米集规划扫描的阶段在这里被称为规划阶段。基于这些规划扫描，描绘出用于处置的重要结构。结构例如能是要被处置的对象(的一部分)、肿瘤，但也能是需要被绕开的(健康的)危及器官。这些描绘被用于计算放疗计划。通过计算放疗计划，以这样的方式优化对对象的辐射剂量，使得对肿瘤的辐射剂量足够高，同时将所规划的对危及器官的辐射剂量保持在安全限制内。放疗计划例如描述了线性加速器或多叶准直器位置，以及要被递送在某个线性加速器或多叶准直器位置上的剂量。
[0009]然而，放疗期间的周期性、不规则以及形状改变的结构运动一一例如由于呼吸、抖动或器官的肿胀造成的，损害放疗的有效性，并且引入了不想要的辐照。磁共振检查系统与放疗系统的组合，允许在处置期间对(软)组织的实时监测。在实时监测期间，以大于引起结构运动的动态过程的频率的数据速率频率，从结构采集MR数据，例如图像或导航器。这些过程例如能是呼吸相关的运动(0.2-lHz)或心跳(?IHz)。结构运动例如能够借助于门控或放疗处置的(在线)改变得到补偿:例如MR放疗系统中的对象床的移动、放疗系统的运动、多叶准直器位置的改变用以跟随小的移动，以及对放疗计划的重新计算。然而，所有这些补偿方法都在其用于补偿结构运动的能力上有限制。这可能导致不必要的毒性、处置延迟或对肿瘤的处置不足。因此，在放疗之前恰当的质量保证是重要的。
[0010]本发明的洞察在于，在实际放疗之前关于结构运动的(变化)的知识对于处置的质量保证而言是重要的。在处置之前，在本文中被称为的质量保证阶段期间，磁共振检查系统从在成像台上的对象采集扫描。这些扫描在这里被称为质量保证扫描。基于这些质量保证扫描，例如通过半自动分割，识别出一个或多个结构。通过结构跟踪软件自动跟踪结构。在质量保证与规划阶段期间的结构跟踪能够是实时的。出于效率的原因，实时跟踪是有利的。然而，对于本发明的目标的实现来讲，这并不是必须的。例如，出于门控的目的，结构运动在与在规划阶段期间相似的范围内静止就足够。为此，结构跟踪不需要是实时的，并且也能够在所有磁共振数据都被采集到之后完成。结构运动信息可以被显示给用户，用户能够将其用于质量保证。
[0011]质量保证阶段期间的结构运动信息和/或结构跟踪充当针对在放疗期间的结构运动信息和/或结构跟踪的质量的表示。这对质量保证极端与放疗之间的时间予以限制。优选地，质量保证扫描是在其中对象已在处置台上的时间空档期间被采集的。
[0012]根据本发明的一个方面，在质量保证阶段之前执行额外的质量保证阶段。额外的质量保证阶段将被另外称为“初始质量保证阶段”。初始质量保证阶段可以与规划阶段组合，以将结构运动信息和/或结构跟踪的质量用于优化放疗计划。可以将在初始质量保证阶段期间获取的结构运动信息和/或关于结构跟踪质量的信息与在质量保证阶段期间取得的结构运动信息和/或关于结构跟踪质量的信息进行比较，例如以调查在放疗计划的创建期间使用的假设是否仍有效。
[0013]结构运动信息能够是结构运动自身，但也能够是由结构运动确定的统计度量(例如周期性结构运动的标准偏差或方差，结构运动的最小、平均或最大幅度，平均结构位置，针对结构位置的置信区间)。由于结构运动可能导致对某些结构的处置不足或过度处置，因此结构运动信息可以例如有助于对以下的决策:按规划递送放疗、不递送放疗或修改放疗计划以更好地适合结构运动的(变化)，以及自初始质量保证阶段起在其中的改变。要修改放疗计划的决策或不递送放疗计划的决策例如可以是在跟踪和/或跟随结构运动中的预期的软件和/或硬件问题的结果。如果预期的对结构的处置不足或过度处置在临床上可接受的范围内，则放疗计划能够被安全递送。
[0014]结构跟踪软件的结果可以被显示给用户。例如，可以为用户显示轨迹自身。这例如能借助于质心线、电影显示来完成，其中用户能够在呼吸周期上滚动。器官位置能够被示为在当前切片上的交叉线；或者被示为填充的(半)不透明交叉；或者被示为阴影(半)透明3D目标；或者被示为带有交叉线的阴影半不透明3D目标。同样，可以为用户显示与跟踪结果组合的重建的磁共振数据(例如图像、导航器)。
[0015]在实施例中的一些中，将运动分析软件与结构跟踪软件耦合，用于基于结构运动信息以及针对结构运动信息的一个或多个预设限制来计算质量因子。在一些实施例中，为用户显示质量因子以方便质量保证过程。
[0016]根据本发明的一个实施例，质量因子是基于来自初始质量保证阶段的结构运动信息与来自质量保证扫描的结构运动信息之间的比较来计算的。以此方式，能够确保在计算放疗计划时使用的假设仍是有效的。
[0017]根据一个实施例，为用户定量显示结构运动上的变化。这可以帮助识别运动的变化的来源。这可以帮助优化运动最小化技术，例如使用屏气，或者优化固定设备的定位。也能够将描述周期性结构运动的变化的度量与针对该变化的预设限制进行比较，以计算质量因子。
[0018]在一个实施例中，用户能够向结构跟踪软件提供反馈，以改善跟踪准确度。此外，在另一实施例中，用户可以在运动周期中被识别为或预期为有问题的阶段期间，请求不同类型的扫描数据，例如在对比度、分辨率或维度方面。人们例如能够在呼吸周期的大多数期间使用导航器，并在其中基于导航器的跟踪太复杂的呼吸阶段中切换到2D图像。以此方式，可以改进结构跟踪的准确度。
[0019]根据另一实施例，结构跟踪软件将结构运动信息与运动补偿硬件和/或软件中的限制进行比较，以计算质量因子。
[0020]在另一实施例中，在处置之前的结构运动信息被传到在放疗之前执