专利名称：在治疗和诊断期间响应病人运动的设备的制作方法
本项发明涉及放射性治疗和诊断的医学应用，尤其涉及在放射性治疗和诊断期间对病人运动的检测和响应。
常规放射疗法取决于病人简单的安置技术。这些技术采用静态的且有数量限制的放射区域，这类区域通常比肿瘤或大团块要宽的多，因此可以有效弥补被漏发现肿瘤块的可能性。由此，大量的健康的组合被辐射且成为肿瘤治疗中实施放射-生物剂量的限制因素。
目前正形动态放射疗法试图通过使辐射剂量分布完全符合肿瘤的三维体积装置克服上述放射生物疗法的限制，即采用计算机控制多射束正形动态放射疗法(CCRT)。因此，病人位置的精确度，包括内部组织频繁运动(诸如随呼吸运动)的病人运动的知识是十分重要的。除了检测导致窄射束错过肿瘤的病人运动之外，能够检测导致病人和线性加速器碰撞的病人的运动是重要的，该加速器反复调整位置建立多种治疗射束。
因此需要一种检测病人在放射性治疗或诊断装置上运动的设备。
且特别需要这种设备能够实时检测病人亚毫米级的位移。
也需要这种设备能够检测始于各种治疗位置的病人的运动。
也需要这种设备能够在变化的照射条件下检测病人的运动。
还需要这种设备能够区分与病人呼吸有关的运动和其他运动且随之调节。
本发明满足这些需求和其他需求，它的目的在于发明一种响应病人运动识别和跟踪病人身上的至少一个被动的基准点的的设备。该设备采用多级过滤波，其中包括相关(correlation)，最好为归一化相关，稀疏采样、归类(bracketing)和内插、和最小值抑制(minimasuppression)，快速识别至少一个基准点的位置。多级(level)的过滤被运用于不同层次分辨率的数字图像信号。基准点的连续位置可以至少20Hz的速率被产生以致于提供实时跟踪。采用单个活动的摄像机可以完成基准点的三维跟踪。
可采用观测器(interest operators)结合模板确定被动的基准点的位置。用户可以从数字图像信号产生的显示交互地选择模板。或者，从采用初始模板产生的图像选择用于跟踪的模板。与其采用与初始模板最佳匹配的图像，倒不如选择具有适中匹配的模板。
作为本发明的另一个方面，产生输出的装置包括指示与至少一个位移选定层(level)相关的至少一个被动的基准点运动。最好输出装置能够产生一个告警-运动超过第一位移界线，且包括当一个运动超过较大的第二位移界线则产生用于终止放射理疗信号的装置。运动指示装置最好能包括产生病人和基准点的图像，以及与第一、二类位移相关的运动的显示器。
本发明的再一方面，确定被动的基准点的运动装置包括检测与病人呼吸和随机运动相关的运动的装置。与病人呼吸相关的运动被用于产生与病人呼吸同步的选通信号。该选通信号仅用于在呼吸周期的选定部分期间驱动射束发生器。
附图的简单说明结合附图，阅读下面优选实施例的说明能够详尽了解本发明，附图包括
图1是根据本发明设计适用于进行同形动态放射疗法的设备的立体图。
图2是根据本发明设计病人位于图1中显示设备组成部分之一的躺床上且说明基准点的分布的平面图。
图3是根据本发明实施中所用的优选基准点的透视图。
图4是说明本发明实施的功能图。
图5是本发明实施过程中图1设备所产生的显示的说明图。
图6-16是本发明实施过程中所采用的软件流程图。
图17是本发明实施中采用的观测接收器的说明图。
优选实施例的描述图1说明本发明所采用的放射治疗系统(1)。该系统(1)包括一个具有可旋转地安置于机械底座(7)之上的横移桥形台(5)的机械部分(3)，该桥形台(5)被用于在水平轴(p)之上旋转。横移桥形台(5)有一个带有校准器(13)的第一臂(11)，该校准器对准沿着垂直于和穿过旋转轴(9)的沿伸方向的高能放射光束(15)，诸如高能光子束。这个交汇点被称之为等中心点(17)。在一些机械装置上，入口图像仪被安置在与发射光束(15)成直线的横移桥形台反端的另一臂(21)之上。入口图像仪(19)记录未被病人吸收的射线。
等中心点(17)被看成室内空间坐标系的原点。如图所示，X轴与横移桥形台的旋转轴(9)重合。因此，随着横移桥形台(5)的旋转，它可以定义包含Y和Z轴的治疗平面。
机械部分(3)还包括一个病人定位组合装置(23)。它包括一个安置于支撑物(27)之上且适合于相对支撑物作垂向，横向和侧向运动的躺床(25)。支撑物(27)位于转台(29)之上，该转台的轴垂向上与其上的等中心点(17)成一直线且与Z轴共中心。按照上述设计，病人定位组合(23)有四个自由度，即室内空间X、Y和Z轴方向的位移和Z轴方向的旋转。因此，病人不能沿躺床的侧向轴旋转或者通过躺床横向沿伸的水平轴倾斜。可是，如果增加横移桥形台在Y-Z治疗平面的旋转，放射束(15)能够沿任何理想的方向穿过躺于躺床(25)的病人。计算机(33)控制病人定位组合(23)和横移桥形台(5)的运动以建立用于进行同形放射治疗的高能治疗射线的连续性。
如上述讨论，同形放射治疗中治疗射束(15)通过校准器(13)与所治疗的特定肿块严格一致。因此，病人定位组合(23)中躺床(25)的病人的运动会导致放射射束与肿块的错位。这不仅降低肿块的治疗效果，而且将周围健康组织暴露于不利的辐射范围。此外，病人的正常呼吸能够导致一定程度的内部组织的运动，这将造成放射射束的错位。例如，肺脏下部的肿块在正常呼吸期间能够移位几个厘米。病人的轻微移动是可以接受的；可是，假如运动超过可接受的限度，治疗应该被终止。而且，由于病人定位组合(23)和横移桥形台的位置适合于连续的治疗射束，因此病人过量的运动会导致病人和横移桥形台的碰撞。
本发明采用一个视觉系统(34)测量和处理病人的运动。视觉系统(34)至少包括一个摄像机(351)。最好使用多部摄像机。在本发明实施例中，第一个摄像机(35)被安放在临近校准器(13)的横移桥形台(5)的第一个臂(11)上，目的是摄入如图2所示位于躺床(25)之上病人(37)的图像。当对于横移桥形台的某些位置摄像机(351)将位于躺床(25)之下，第二摄像机(352)则位于病人定位组合(23)的上端。当横移桥形台位于它的弓形的顶端时，第二摄像机(352)的视野被堵住。因此，在任何时候病人能被至少一摄像机摄入。可以增加另一台摄像机，例如一台从病人定位组合(23)横向位移的摄像机，可以提高沿摄像机352轴方向运动的图像精度。但是，如下面将要讨论的，单个摄像机能够监测三维运动，包括朝向或远离摄像机的运动，它是据图像大小的变化而测定。
在本实施例中，自然或人为的基准点被用于检测病人的运动。自然基准点可能是疤痕或者病人其它明显特征部位。图3中所显示的优选的基准点(39)是一个涂满具有朗伯表面物质的球体41。这类表面在低光强度条件下可产生强反射，且可产生无强点的均匀散射。球体(41)诸如通过粘贴与无反射底面(43)的中心相联，这将避免对病人皮肤的伤害。
理论上仅需要一个基准点(39)。实际上在病人身上安置多个基准点有助于检测关键位置的任何运动。因此，图2所显示的实例中，四个基准点(39)被安置于病人的胸腔之上。除了图3所显示的人为的基准点之外，自然的皮肤标记可能利用。如果一个以上的摄像机被采用，每一个摄像机所跟踪的基准点与它所看到的一样多。
图4是本发明的功能图。摄像机(35)摄取躺于病人定位组合(23)的病人(37)的基准点(39)的图像。摄像机(35)所获取的图像被数字化仪(45)数字化之后产生数字化图像信号。对于每个象素这些数字图像信号是0至255灰度级别的信号。数字图像信号被包括一个位置运动监视检测器(47)的处理器所处理。位置视检测器47在图1所显示的计算机(49)中运行。计算机(49)包括一个产生显示(53)的监示器(51)，图5中显示了这样的例子。计算机(49)的人机界面(55)包括一个键盘(57)和一个指示装置(59)，例如鼠标或跟踪球。
下面将详细讨论病人运动监视检测器(47)检测和确定基准点(39)，以及随后跟踪它们的运动。在一定小范围内的运动是可以接受的，而较大的运动则不可接受。这两类运动能产生视觉和听觉的警告。选通信号发生器(61)响应不可接受的运动以使射束发生器(63)无效。那些将终止辐射射束的不可接受的运动可以是与目标肿块错位致使它错过辐射射束的运动，或者可能是在从一种处理射束转换成另一种射束的机械运动期间导致病人和横移桥形台(5)之间碰撞的运动。在前一种情形中，如果病人回到正确的位置，选通信号发生器(61)可以重新启动射束发生器。例如，一个大叹气可能以不可接受的量暂时偏移目标区。根据本发明的另一目的，病人运动监视检测器(47)能够跟踪病人的呼吸且从随机的病人运动中提取这样的准周期运动。之后射束发生器的开启与病人呼吸同步。例如，肺部的肿块在病人呼吸期间可以上移4至5厘米。这是一个不可接受的位移量。可是，通过放射束与呼吸同步产生，肿块在呼吸周期内能够在一个固定的位置反复地被辐射。
如图5所示，显示屏(53)呈现突出基准点(39)的病人(37)的图像。用方块表示的指示器(65)环绕每个基准点且用颜色指示基准点的运动状态。用红方块(65a)表示的鉴别指示器可以找出具有最大位移的基准点，例如39a，而本实施例中的剩余指示器是绿方块。该显示屏也包括有绿色部分(67g)，黄色部分(67y)和红色部分(67r)的交通灯(67)系统。当基准点的运动在允许范围之内，通行灯的绿色部分发光。当运动超出正常范围但还是能够接受时，黄色部分发光。当任何一个基准点的位置接近不可接受的范围时，通行灯则变成红色。沿着显示屏边缘的刻度尺以柱状图的形式指示最大位移的基准点所允许的最大位移的百分数。因此，例如红灯(67r)发光且柱状图指示于80％，那么最大位移的基准点已经移动了可接受位移的4/5的距离。绿色、黄色和红色区不必与实施例中所显示的一致。
采用被动基准点检测病人的运动需要特殊的装置，它能够有足够的强度适应于形状、表面和发射光条件的变化，基准点也需适合上述条件，同时它能够快速地进行病人运动的实时跟踪。本发明采用经过改造适合于实际条件的连续过滤波和模板满足上述条件。最终的系统能够以20Hz或更高频率跟踪病人的运动。
图6-16是用于说明适合于执行本发明软件(100)的流程图。图6说明了软件100的主要流程且包括病人身上所检测的基准点是在步骤110中的当前图像中。如下所述，这是已经成功使用的模板。在步骤120中模型被微调以适合特殊的病人和环境条件。只要用户想要按照步骤130所确定的监控，可以进入回路，每个基准点将按照步骤140所指示被跟踪。一个基准点在跟踪系统中消失也是可能的。例如，如果病人移动致使基准点被阻碍于摄像机视野之外，或者病人移动手穿过摄像机的视线，这情况可能发生。同样，快速移动或反向发射条件可以使基准点暂时消失。如步骤150所定义的，如果基准点消失，能够采取多次尝试重新找到它。可是，如果在适当时间内未能发现基准点，按照步骤160和170的指示将放弃对它的跟踪。如果选定重新寻找的次数，此方五次，还没有找到，可以再试图按180步骤重新寻找。假如在步骤190基准点又被重新找到，那么在步骤200启动正常程序，有必要可产生警告和如步骤200所指示的对加速器或射束发生器(63)产生选通信号。只要任何基准点仍按步骤210所指示的被跟踪，跟踪回路将重复进行。
图7说明用于检测由数字图像信号所表示的图像中的基准点(39)的一般程序(110)。如上所述，模板被用于确定基准点的位置。模板指示代表基准点的数字信号模型应当看上象什么。所用模板的大小必须被考虑。较大的模板可以改进精度但需花较长的时间处理。在实施例中，模板(40)象素块已被采用。有几种装置能产生模板。如图7中步骤111所表示的，理想化的图像模板能够被采用。除了这类理想化模板或适当的模板之外，如步骤112所示病人的预储图像模板也能被采用。例如这类预储型模板被用于自然基准点，如疤痕。一个模板适用于每一基准点系。比如，假如所有的基准点是图3所示的优选的基准点，由于同族系中所有基准点均产生相似的图像，因此仅需要一个模板。
此外，在步骤113用户可以交互式地选取模板。上述过程可以用鼠标或跟踪球连接显示屏(53)上基准点所代表区域的中心来完成。
在理想化或预储模板采用的区域，多分辨率锥形峰被用于确定样板图像中的基准点。因此，如步骤114所示，检索是由低分辨的当前图像所组成，它用于所有模板系的候选匹配。在本发明实施例中，此时采用三分之一的分辨率。采用模板和图像的标准化相关分析进行匹配分析。在步骤115中低分辨率所发现的匹配将在高分辨率证实和定位。步骤116中k个最佳匹配点被选作为最可靠的基准点，此处k等于被追踪的基准点的数量。步骤117中用户有机会编辑通过用理想化或预储模板或者交互式产生的模板所发生的基准点的位置。
图8中显示图7中114模块所执行的低分辨检测程序的详细步骤。如步骤114.1所示，图像可能是采用稀疏采样的光栅扫描选择点。在光栅扫描中象素被认为是沿每一条线，线与线之间以一为增量连续增加，而在稀疏采样中增量则大于1。此外，图像可如图114.2所示进行光栅扫描，并采用伴随临界值的观测器选择候选点。观测器是突出一个特殊基准点灰度特征的简单模型。图17中显示一个实例，其中基准点是黑色背景(75)的亮圆圈(73)。例如，观测器(77)在灰度值与亮圆圈(73)相匹配的中央可能是一个象素值(79)，在灰度值与背景(75)相似的基准点是四个象素值(81)。这类观测器可以进行图像的快速索寻，且应被选作为保证识别系统中所有的基准点。它们还很可能产生额外的候选点。回头参见图8，实施例中观测器所产生的数值是相对反射率。低分辨率扫描中每个点的相对反射率与临界值对比选择候选点。
在步骤114.3中，采用标准化相关分析对每一个候选点进行模板匹配。在步骤114.1中，采用标准化相关值中临界值过滤出合适的点匹配。在实施例中，标准化相关系数0.75被用作临界值。在步骤114.5中归类和内插被用于确定其余的点和匹配。进行归类分析时，在理想点匹配所处的确定位置内选择一个长方形图像窗口。之后通过沿着点的中心在所选窗口的边缘上的点的相关值的内插，可以计算点匹配位置的新估计值。此过程随着位于该点匹配位置的新值中心的窗口不断减小而反复进行，直到形成单一点。本实施例系统，采用二维高斯曲线分布进行内插。
图9说明用于证实图7步骤115所表示的高分辨率候选匹配。如步骤115.1所示，归类法在高分辨率的所选匹配中执行。在步骤115.2中，采用最小抑制法这些点在相同图像附近内被过滤。在进行最小限度抑制过程中，对于已经匹配的每个点，模板大小的区域位于点的中心。只有一个点在模板窗口中与模板最为相关，它才能选作为下一个候选匹配。
本发明的一个重要方面是图6中步骤120所要求的跟踪样板的微调。图10说明样板微调的具体步骤。如步骤121所示，选择的相同初始样板检测的基准点的点和匹配中数。比如，如果一个基准点系有三个点匹配，则选择具有相关系数中值的匹配。请注意由于可能删除一些有效的匹配，因此具有最佳相关性的匹配不能被选。此技术适合于模板的选择，它可以用于跟踪在选择期间所处的实际条件。当步骤122的新模板、位置、观测值和用这个新获得模板的所有相关点和匹配的标准化相关值在步骤123被记录时，则可获得相关的图像部分。每个模板系都需完成步骤121至123。之后，点和匹配所确定的所有基准点的当前特殊模型在步骤124被记录。
图6在步骤130时程序进入跟踪回路。图11表示在图6中称之为步骤140的连续跟踪程序。在步骤131中投影由基准点前一个位置所计算出的速率矢量估算基准点的新位置。如步骤132所示，采用归类和内插法进行低分辨的基准点位置的集中。接下来的步骤124，同样采用交叉和内插法进行基准点位置的高分辨集中。
图12所表示的程序执行步骤131的低分辨的集中。如步骤132.1所示，采用光栅扫描选择点作为用作稀疏采样的图像窗口。假如采用观察器，在步骤132.2选择最接近上一次跟踪步骤的基准点值的观察器。在上述两种情形中，一个最佳匹配被选作为用于步骤132.3匹配的标准化相关模板。接着是步骤132.4，在最佳匹配的位置进行交叉。
图13说明在图11中被称之为步骤133的基准点的高分辨率集中。如图所示，归类被用于如步骤133.1所示在高分辨率上最佳匹配的候选点。如果发现一个匹配，标准化相关值、观测值和最佳匹配的位置在步骤133.2被计算。如果结果理想，该位置的次象素的精度在步骤133.2可以被计算。在归类和内插法中。采用了与上述装置相同的内插技术。或者可以在周围象素的相关值之间采用双直线法内插。最后，如有需要，在步骤133.4中，电荷耦合装置(CCD)的抖动从该位置被过滤。在实施例中采用低通过滤。
图14显示图6中的基准点消失程序(150)。假如步骤151中跟踪程序在特定的图像窗口内未发现基准点，那么很显然基准点已经消失。既使一个基准点已经被发现，必须确认它事实上是这个基准点的新位置。因此，在步骤152中运用了许多连续的测试。例如，标准化相关值和观测值的变化不可大于一个从最新值中的选定值，例如假设为15％。同样，采用图像限制。比如，基准点不能超出预定值改变位置，或者如果所指示的位置已到图像的边缘，尽管处于边缘的连续指示可能被显示，但由于基准点可能已超出视野，该位置不能被接受。
图15中显示图6中用于重新获取消失基准点的程序(180)。首先，在步骤181采用比图11步骤141所用的要大的窗口估计基准点的新位置。在步骤182如果有的话，图像被高分辨率光栅扫描且用稀疏取样选择最佳匹配。如果在步骤183有的话，在最佳匹配位置附近进行归类。在步骤184中标准化相关观测反射率和最佳匹配的基准点的位置被确定。如有必要，接下来在步骤185计算次象素的精度。最后，在步骤186中连接尝试重新获取基准点的次数被改进。
图16说明图6用于产生告警和开启加速器或射束发生器的程序200。在步骤201估算每个当前活动的被跟踪的基准点由检测步骤开始所运移的方向和距离。在步骤202中正在被跟踪的基准点的特殊模型与初始模型和前面模型对比。在步骤203中，可以采用以前资料分析预测与单个基准点和/或特殊模型有关的任何准周期运动。这些运动包括与病人呼吸或颤动有关的运动。在步骤204中，计算告警信号、告警状态和加速器选通信号用于显示或反馈给加速器等装置。
在详细描述本发明实施例之际，对于本领域技术人员按照上面揭示的各种原理可能进行的各种改进和替换将表示感谢。因此，所揭示的特定组合仅仅意味着举例说明，并非是对本发明的范围限制。因此，附带的权利要求书将对本发明和部分或完全类似类的范围予以详细说明。
权利要求
1.在治疗和诊断期间响应被定位在病人定位装置上的病人运动的设备，所述设备包括；产生代表所述病人至少一个基准点的图像的数字图像信号的摄像装置，处理装置包括上所述数字图像信号代表的所述图像反映所述至少一个基准点的实际形状、表面和发射条件，用以至少20Hz的速率确定所述至少一个基准点的连续位置的装置，从所述连续位置跟踪所述至少一个基准点的运动的跟踪装置，以及产生响应所述运动的预定值的输出装置所构成。
2.根据权利要求1所述设备，其中所述产生输出的装置包括产生与至少一个所选位移水准相关的运动指示的装置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中产生所述运动指示的所述装置包括当运动超过第一位移界值时产生警告的装置，和当运动超过比第一界值大的第二位移界值时产生一个信号终止放射治疗和诊断的装置。
4.根据权利要求2所述设备，其中所述产生运动指示的装置包括产生所述基准点的图像和与所述第一和第二位移界值相关的所述运动的指示的显示装置。
5.根据权利要求4所述设备，其中所述摄像装置包括产生许多基准点的数字图像信号装置，反复确定运动的所述装置确定所述每个基准点的运动，所述显示装置包括指示最大位移的基准点的指示装置。
6.根据权利要求2所述设备，其中所述反复确定运动的装置包括检测与病人呼吸和随机运动有关的运动的装置，其中产生运动指示的所述装置能够指示所述随机运动。
7.根据权利要求1所述设备，其中所述反复确定至少一个所述基准点运动的装置包括检测与病人呼吸相关的运动的装置，以及所述输出装置包括产生与所述病人呼吸同步的选通信号的装置。
8.根据权利要求1所述设备，其中所述处理装置包括对所述数字图像信号反复进行多过滤以确定所述至少一个基准点的连续位置的装置。
9.根据权利要求8所述设备，其中所述采用多级过波的装置包括对所述数字图像信号进行归类和内插法处理以确定至少一个基准点位置的装置。
10.根据权利要求8所述设备，其中所述采用多级过滤的装置包括采用最小抑制法对所述数字图像信号处理的装置。
11.根据权利要求8所述设备，其中所述采用多级过滤装置包括进行从相关、稀疏取样、归类和内插和最小抑制中选取的至少二种过滤的装置。
12.根据权利要求11所述设备，其中所述处理装置包括采用所述数字图像信号的多级分辨率确定至少一个基准点的连续位置的装置，以及所述采用多级过滤装置包括在所述分辨率每一级上进行过滤的装置。
13.根据权利要求8所述设备，其中所述处理装置包括采用至少一个模板和观测器从所述数字图像信号中确定所述至少一个基准点的连续位置的装置。
14.根据权利要求1所述设备，其中所述处理装置包括采用模板连续地确定所述至少一个基准点位置的装置和选择所述模板装置。
15.根据权利要求14所述设备，其中所述选择所述模板的装置包括显示装置，从所述数字图像信号中在所述显示装置上产生所述至少一个基准点图像的装置和用于从所述至少一个基准点所述图像中选择模板的用户界面装置。
16.根据权利要求14所述设备，其中所述至少一个基准点包括许多基准点，所述选择模板的装置包括产生初始模板的装置，对所述许多基准点的每个采用初始模板从所述数字图像信号产生模板匹配的装置，和选择所述模板匹配之一用于确定许多基准点的每个基准点的位置的装置。
17.根据权利要求16所述设备，其中所述选择所述模板匹配之一的装置包括给每一个所述模板匹配产生一个值的装置和选择具有中值的模板匹配为所述的一个模板匹配的装置。
18.根据权利要求1所述设备，其中所述至少一个基准点包括具有朗伯表面的基准点。
19.根据权利要求1所述设备，其中所述摄像装置包括产生所述数字图像信号的单个摄像机，其中所述跟踪装置从所述数字图像信号所确定的所述连续位置跟踪所述至少一个基准点的三维运动。
20.响应被定位在病人定位装置上的病人运动的设备，所述设备包括产生代表所述病人图像的数字图像信号的摄像装置；以及处理装置，包括从所述数字图像信号确定所述病人的运动，包括与所述病人呼吸相关的运动的装置，和产生与所述病人呼吸相关的所述运动同步的选通信号从而促使所述射束产生装置与病人呼吸同步的选通装置。
21.根据权利要求19中的设备，其中所述摄像装置产生表示所述病人的至少一个基准点图像的所述数字图像信号，确定所述病人运动的所述装置包括确定所述至少一个基准点运动的装置。
22.根据权利要求19中的设备，适合在所述病人治疗期间采用由射束发生器所产生的辐射射束，其中所述选通装置包括产生所述同步选通信号以促使所述射束发生器与病人呼吸同步的装置。
全文摘要
摄像机(35)产生数字图像信号,它反映被放置治疗和诊断装置上病人的一个或多个天生的或者人为的基准位置(39)图像。处理器采用不同的分辨率的多过滤反复确定连续的基准点。如果位移超过一定限度但仍适合于治疗,则会产生警告信号。不可接受的位移将导致处理射束(15)的终止。从数字图像信号的显示或者通过具有与初始模板中值相关图像的自动挑选能够交互地产生跟踪模板。从数字图像信号中能够提取与病人呼吸同步的门限信号以控制放射射束发生器。
文档编号A61N5/10GK1230878SQ97198092
公开日1999年10月6日 申请日期1997年9月18日 优先权日1996年9月19日
发明者安杰·M·卡兰德, 乔尔·格林伯格, 卡努·B·旋默噶, 卡拉伯斯·N·阿哈那秀, 塔克·卡那德 申请人:匹兹堡大学高等教育联邦体系