专利名称：具有至少两个发射和接收信道的磁共振成像以及放射治疗设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用放射疗法处置受检者的目标区的设备，具体而言，本发明涉及通过磁共振成像引导的放射治疗设备。
背景技术：
在放射治疗(RT)的例程实践当中，相对于承载RT源的旋转弧的固定中心放置受检者。所述的放置隐含着受检者台的高度和横向调整两者。需要这种放置以对病灶中的剂量进行优化，其超出能够通过从不同的角度施加RT射线获得的变化。MR和线性加速器(LINAC)的集成通过尤其是针对移动器官而言的改善的病灶目标锁定打开了放射治疗的新视野。在实践性实施建议中，LINAC围绕受检者旋转，从而从多个角度命中总目标体积(GTV)和临床目标体积(CTV)，同时使对周围组织的辐射曝光最小化。磁共振设备和LINAC放射治疗源的结合是已知的。通常将LINAC源置于围绕磁体的旋转扫描架上，并设计所述磁体以使得LINAC在所述磁体的零场区域中旋转。所述原理的另一具体特征是利用分裂梯度线圈，其将避免LINAC射束的衰减。美国专利6198957公开了一种与磁共振成像系统组合的用于对受检者的区域进行射束处置的放射治疗机器。将所述成像系统的射束和激励线圈组件布置为使得所述射束不入射在所述线圈组件上。在执行放射治疗的同时，通常使所述放射治疗源在对目标区进行辐照的同时移动到各个位置处。这样做是为了使所述受检者的不包含目标区的部分在辐射作用下的暴露最小化。通常，这是通过使放射治疗源围绕旋转轴旋转实现的。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了一种治疗设备、一种计算机程序产品和一种控制治疗设备的方法。在从属权利要求中给出了实施例。利用磁共振(MR)成像引导放射治疗处置中所遇到的困难在于，可用于临床成像的磁体，例如，圆柱形超导磁体中的空间有限。对于这样的磁体而言，只是在磁体中没有足够的空间沿放射治疗源的旋转轴放置目标区。本发明的一些实施例通过从磁共振成像系统中除去体积身体线圈的使用来解决了这一问题。通过至少两个发射和接收线圈替代所述体积身体线圈。这样可以带来的优点是，通常由体积身体线圈使用的空间能够用于使受检者在磁体之内移动。这能够实现对受检者的更多定位，从而使得目标区处在放射治疗源的旋转轴处。本发明公开描述了一种新颖的MRI引导的放射治疗系统，其能够与当前与线性加速器(LINAC)治疗系统一起使用的现有技术的受检者操纵系统兼容。所述系统的如下方面能够通过与现有技术的碳纤维台面的使用相兼容的方式实现受检者相对于LINAC焦点的自由定位，以及无需内置身体线圈的MRI数据采集，同时避免RF线圈对治疗射束的物理干扰。文中描述的本发明的实施例能够表现出对利用围绕MRI磁体的零场区域之内的公共等中心旋转的LINAC设备的现有MR-LINAC系统原理的改进。关键特征可以是:I)没有内置的身体线圈释放了系统孔膛内的空间，其能够实现将目标解剖结构定位在LINAC射束的旋转中心处所需的受检者的自由的6维移动，其中，所述定位正是最佳的治疗效能所需的。2)将所述磁体和梯度线圈设计为实现a > 80cm的自由孔膛，在所述孔膛内能够对受检者自由地定位。要想在梯度线圈内获得80cm的孔膛，预计具有96cm的内径的磁体就能够满足需要。3)作为内置RF身体线圈的替代，使用局部发射/接收RF线圈或者分裂多元件Tx/Rx阵列，从而使得受检者能够被所述元件包围，同时保持适当的缝隙来避免射束干扰。由于所述局部线圈阵列放置在台面上，而不是将其包围，因而所述方法与碳纤维台面完全兼容。由于所述线圈直接位于受检者上，因而它们能够自由地随受检者移动，并且相对于RF功率需求而目更有效率。4)在发射模式下采用所述多元件Tx/Rx阵列线圈进行MR激励。利用RF匀场，有可能将激励聚焦在目标解剖结构处，并且还有可能将所述线圈的接收灵敏度聚焦到相同的目标解剖结构，由此使SNR最小化。5)由于超大MR系统孔膛的原因，有可能利用现有的LINAC受检者定位方法，其能够实现受检者的6维放置，从而使目标解剖结构处于系统等中心处，这正是为了实现最佳治疗效能所希望的。6)为了使LINAC射束的效率最大化，还建议任选在磁体内引入外部凹陷，从而使LINAC射束的位置能够更加接近所述受检者。文中使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能够由计算装置的处理器执行的指令的任何有形存储介质。可以将所述计算机可读存储介质称为“计算机可读非瞬态存储介质”。也可以将所述计算机可读存储介质称为“有形计算机可读介质”。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以能够存储数据，所述数据能够被所述计算装置的处理器访问。计算机可读存储介质的范例包括，但不限于:软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)存储器、只读存储器(ROM)存储器、光盘、磁光盘和处理器的寄存器文件。光盘的范例包括紧致磁盘(⑶)和数字通用盘(DVD )，例如⑶-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。计算机可读存储介质一词还指计算机装置能够通过网络或通信链路进行访问的各种类型的记录介质。例如，可以通过调制调解器、互联网或者局域网检索数据。“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是能够被处理器直接访问的任何存储器。计算机存储器的范例包括，但不限于:RAM存储器、寄存器和寄存器文件。“计算机储存器”或“储存器”是计算机可读存储介质的范例。计算机储存器可以是任何非易失计算机可读存储介质。计算机储存器的范例包括，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和固态硬盘驱动器。在一些实施例中，所述计算机储存器也可以是计算机存储器，反之亦然。
文中使用的“计算装置”或“计算机系统”是指包括处理器的任何装置。“处理器”是能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。在提及包括“处理器”的计算装置时，应当将其解释为有可能包含不只一个处理器。还应当将计算装置一词解释为有可能是指每者均包括处理器的计算装置的集合或网络。很多程序的指令都是由多个处理器执行的，这些处理器可以处于同一计算装置之内，甚至可以跨多个计算装置分布。文中使用的“用户接口”涵盖允许用户或操作人员与计算机或计算机系统交互的接口。用户接口可以向操作人员提供信息或数据，并且/或者从操作人员接收信息或数据。数据或信息在显示器或图形用户界面上的显示是向操作人员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指示杆、图形输入板、操纵杆、游戏键盘、网络摄影、耳机、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器和加速度计的数据接收均为从操作人员接收信息或数据的范例。文中将磁共振(MR)数据定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振设备的天线记录的原子自旋发射的射频信号的测量结果。文中将磁共振成像(MRI)图像定义为所述磁共振数据内含有的解剖学数据的重建的二维或三维可视化。可以采用计算机执行这种可视化。文中使用的“体积身体线圈”或“身体线圈”涵盖射频天线，其用于对磁自旋的取向进行激励或操纵，这是采集磁共振数据的准备。文中使用的“发射和接收信道”包括天线，其既用于对磁自旋的取向进行激励或操纵以作为磁共振数据采集的准备，又用于采集磁共振数据。在本发明的一个方面中，提供了一种治疗设备，其包括用于对受检者的目标区进行处置的放射治疗设备。所述放射治疗设备包括用于将电磁辐射引入到目标区中的放射治疗源。所述电磁辐射可以是由例如但不限于X射线源、LINAC X射线源和放射性同位素Y(gamma)辐射源生成的高能量光子。文中使用的放射性同位素Y辐射源包含使用放射性同位素的用于生成Y辐射的辐射源。所述治疗设备还包括用于从成像区采集磁共振成像数据的磁共振成像系统。所述目标区处在所述成像区之内。所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区之内生成磁场的磁体。所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分地围绕所述磁体旋转。所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射和接收信道同时采集磁共振数据的射频收发器。文中使用的信道是指天线。所述信道可以包括多个线圈或天线元件。所述治疗设备还包括用于控制所述治疗设备的处理器。文中使用的处理器涵盖具有一个或多个处理器的计算机系统，其还可以包含多个具有多处理器的计算机系统。所述治疗设备还包括含有能够由处理器执行的机器可执行指令的存储器。所述指令的执行令所述处理器利用所述磁共振成像系统执行对所述至少两个发射和接收信道的预扫描(pre-scan)校准。在所述预扫描校准期间，针对所述至少两个发射和接收信道中的每个采集磁共振数据。例如，可以将个体的发射和接收信道放置到受检者上的不同位置上。可以将它们放置为使得所述放射治疗设备不向所述发射和接收信道中引入电磁辐射。通过执行所述至少两个发射和接收信道的预扫描校准，它们的放置将不再至关重要。可以采用所述预扫描校准确定来自成像区中的磁自旋的发射和接收无线电信号的相位和幅度。所述指令的执行还使所述处理器利用至少两个发射和接收信道根据预扫描校准采集磁共振数据。这可以包括发射和接收信道中的每个的个体线圈元件的相位和幅度以及所述至少两个发射和接收信道的每个线圈或元件接收到的无线电信号的相位和幅度校正。所述指令的执行还使所述处理器从所述磁共振数据重建磁共振图像。在本文中应当理解，磁共振图像可以指多幅磁共振图像。例如，磁共振数据可以主要是从特定的体积采集的。可以重建一系列磁共振图像，以表示主要从其采集所述磁共振数据的体积。通常利用傅里叶技术重建磁共振图像。出于这一原因，所述图像之外的体积也可能由于傅里叶技术的原因对所述磁共振图像做出贡献。所述指令的执行还使所述处理器根据目标区的位置生成放射治疗控制信号。所述放射治疗控制信号使所述放射治疗源对所述目标区进行辐照。所述放射治疗控制信号还可以使所述放射治疗设备对放射治疗源进行定位。所述放射治疗设备例如可以包含环或者用于使放射治疗源产生物理移动的其他定位机构或元件。在这种情况下，所述放射治疗控制信号既控制所述放射治疗源是否生成辐射，又控制所述放射治疗源的位置。所述指令的执行还使所述处理器向所述放射治疗系统发送放射治疗控制信号。可以根据实施例以不同的方式执行放射治疗控制信号的发送。例如，所述处理器可以向控制所述放射治疗设备的独立控制器或计算机发送控制信号。在其他实施例中，采用硬件接口，从而使得所述处理器直接控制并向所述放射治疗系统发送控制信号。在另一实施例中，所述放射治疗设备包含用于使所述放射治疗源围绕所述旋转轴旋转的旋转机构。在另一实施例中，所述放射治疗源引导所述辐射通过所述旋转轴。在另一实施例中，所述磁共振成像系统具有轴。在另一实施例中，所述放射治疗设备的旋转轴和所述磁共振成像系统的磁体的轴是共轴的。在另一实施例中，所述治疗设备还包括受检者支撑物。所述受检者支撑物包括用于将所述受检者定位在所述磁体之内的机械定位系统。在不同的实施例中，所述受检者支撑物能够以变化数量的自由度移动。在一些实施例中，机械定位系统具有六个自由度。所述支撑物可以沿三个空间方向移动，并且对于这些方向中的每一方向都能够绕轴旋转。这一实施例允许自由地放置受检者，从而对目标区进行最优的处置。在另一实施例中，所述放射治疗源围绕旋转轴旋转。所述指令的执行还使所述处理器生成定位控制信号，其使得所述机械定位系统将所述目标区移动到所述旋转轴处。根据所述目标区在所述经配准的磁共振图像中的位置生成定位控制信号。所述指令的执行还使所述处理器向所述机械定位系统发送定位控制信号。这一实施例是有利的，因为如果所述放射治疗源围绕旋转轴旋转，并且所述目标区处于旋转轴中，那么所述放射治疗源将总是处在对目标区进行辐照的位置。其可以使引导到所述受检者的非目标区的部分的区域内的电磁辐射的量最小化。在另一实施例中，所述放射治疗源引入所述电磁辐射通过所述旋转轴。在另一实施例中，所述治疗设备包括至少两个发射和接收信道。在这一实施例中，所述至少两个发射和接收信道是治疗设备的部分。在另一实施例中，所述发射和接收信道中的每者具有多个线圈元件。所述指令的执行还使所述处理器在预扫描校准过程中校准所述多个线圈元件的发送幅度和相位以及接收幅度和相位。可以是针对所述发射和接收信道中的每个采用每一线圈元件采集磁共振数据来执行这一操作，之后执行拟合过程，以确定采用所述发射和接收信道进行信号发送和信号接收采用的最佳幅度和相位。在另一实施例中，所述至少两个发射和接收信道包括柔性线圈元件。由于所述发射和接收信道能够直接放到受检者身上，因而这一实施例尤为有利。由于所述至少两个发射和接收信道能够顺应受检者的外形，因而它们将占用更少的空间。这将使磁体中具有更多的空间，并且允许以更高的自由度控制受检者的定位，例如，如果治疗设备包括受检者支撑物，那么所述受检者支撑物将具有更大的能够使受检者在其中移动的空间。在另一实施例中，所述指令的执行还使所述处理器在对目标区的辐照期间重复采集磁共振数据、重复重建磁共振图像以及重复配准目标区的位置。所述指令的执行还使所述处理器重复地生成并且重复地发送更新的放射治疗控制信号。所述更新的放射治疗控制信号将在磁共振数据的相继采集之间对受检者的移动进行补偿。所述指令的执行还使所述处理器在对目标区的辐照期间重复地向所述放射治疗源发送更新的放射治疗控制信号。在一些实施例中，还可以重复地生成并且向所述机械定位系统重复地发送所述定位控制信号。重复地采集磁共振数据，并且之后重复地补偿受检者的内部或者外部活动可以是有益的，因为将更加精准地对目标区进行辐照，并且减少了因失误而使非目标区的部分的受检者部分受到辐照的机会。在另一实施例中，所述放射治疗源包括能调整的射束准直器。例如，所述能调整的射束准直器可以是多叶式准直器。所述更新的放射治疗控制信号包括用于控制所述射束准直器的命令。例如，所述射束准直器可以移动使放射治疗源生成的磁辐射受到衰减的一系列板或其他材料。通过调整所述板，可以控制引导至所述目标信号处的磁辐射。这一点是有利的，因为可以在无需旋转地移动放射治疗源或者在一些实施例中移动机械定位系统的情况下来控制射束路径。在另一实施例中，由至少两个发射和接收信道唯一地生成操纵成像区内的磁自旋的取向的射频激励场。这一实施例尤为有利，因为将不采用射频体积身体线圈建立射频激励场。这样在磁体的成像区内提供了更多的空间来移动受检者。在另一实施例中，所述磁共振成像系统不包括射频体积身体线圈。在另一实施例中，所述磁体是圆柱形超导磁体。所述磁体在外壁中具有凹陷。所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源围绕或者关于所述凹陷旋转。所述放射治疗源的至少一部分处于所述凹陷之内。这一实施例是有利的，因为所述放射治疗源被放置得更接近受检者。这样可以具有将放射治疗源定位在磁体的低磁场区之内的优点。其还可以具有这样的优点，即，仅需采用准确率较低的能调整的射束准直器就能够准确地控制引入到目标区中的电磁辐射。这样能够降低治疗设备的成本。在另一实施例中，所述放射治疗设备包括用于照射受检者的部分的光源，其描绘放射治疗源生成的辐射的路径。这一实施例是有利的，因为如果任何东西阻挡了放射治疗源生成的电磁辐射的路径，那么将受检者定位到治疗设备中的操作人员或健康护理提供者就能够看到。例如，可以将所述至少两个发射和接收信道定位在受检者上，并且之后借助光源检查，看辐射射束是否将命中接收信道。如果所述光接触到所述接收信道，那么能够对所述至少两个发射和接收信道重新定位。在另一实施例中，所述放射治疗源是LINAC X射线源。在另一实施例中，所述放射治疗源是X射线管。在另一实施例中，所述放射治疗源是放射性同位素Y辐射源。在另一实施例中，所述放射治疗源是用于生成X射线或Y辐射的LINAC。所述磁体适于生成围绕所述磁体的低磁场区。将所述放射治疗设备调整为，使的所述放射治疗源在所述低磁场区之内围绕所述磁体旋转。所述低磁场区之内的磁场强度低于LINAC源的工作阈值。所述工作阈值定义了避免LINAC源适当地工作的磁场强度。在现代的圆柱形孔膛磁共振成像磁体中，通常有若干个补偿线圈。所述补偿线圈生成磁场，其与用于生成主磁场的线圈相对。这得到了大约处于中平面中的位于所述圆柱形磁体之外的区域，该区域呈圈饼形，并且具有低磁场。所述低磁场区可以是围绕所述具有补偿线圈的圆柱形磁体的这一圈饼形区。在另一实施例中，所述工作阈值低于50高斯，优选低于10高斯。另一方面，本发明提供了一种计算机程序产品，其包括由放射治疗设备的处理器执行的机器可执行指令。例如，所述计算机程序产品可以存储在计算机可读存储介质上。所述治疗设备包括用于处置受检者的目标区的放射治疗设备。所述放射治疗设备包括用于使电磁辐射引导到目标区之内的放射治疗源。所述治疗设备还包括用于从成像区采集磁共振成像数据的磁共振成像系统。所述目标区处在所述成像区之内。所述磁共振成像区包括用于在所述成像区之内生成磁场的磁体。所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分地围绕所述磁体旋转。所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射和接收信道同时采集磁共振数据的射频收发器。指令的执行令所述处理器利用所述磁共振成像系统执行对所述至少两个发射和接收信道的预扫描校准。所述指令的执行还使所述处理器利用至少两个发射和接收信道根据预扫描校准采集磁共振数据。所述指令的执行还使所述处理器利从所述磁共振数据重建磁共振图像。所述指令的执行还使所述处理器配准所述目标区在所述磁共振图像中的位置。所述指令的执行还使所述处理器根据所述目标区的位置生成放射治疗控制信号。所述放射治疗控制信号使所述放射线疗法源对所述目标区进行辐照。所述指令的执行还使所述处理器向所述放射治疗系统发送放射治疗控制信号。本发明还提供了一种包含根据本发明的实施例的计算机程序产品的计算机可读存储介质。本发明还提供了一种控制治疗设备的方法。在本文还可以将所述方法以及所述方法的实施例实现为计算机实施方法。所述治疗设备包括用于处置受检者的目标区的放射治疗设备。所述放射治疗设备包括用于使电磁辐射引入到目标区域中的放射治疗源。所述治疗设备还包括用于从成像区采集磁共振成像数据的磁共振成像系统。所述目标区处于所述成像区之内。所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区之内生成磁场的磁体。所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分围绕所述磁体旋转。所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射接收信道同时采集磁共振数据的射频收发器。所述方法包括利用所述磁共振成像系统对所述至少两个发射和接收信道执行预扫描校准的步骤。所述方法还包括利用至少两个发射和接收信道根据预扫描校准采集磁共振数据的步骤。所述方法还包括从所述磁共振数据重建磁共振图像的步骤。所述方法还包括对目标区在磁共振图像中的位置进校配准的步骤。所述方法还包括根据目标区的位置生成放射治疗控制信号的步骤。所述放射治疗控制信号使所述放射线疗法源对所述目标区进行辐照。所述方法还包括向所述放射治疗系统发送放射治疗控制信号的步骤。
在下文中，将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的优选实施例，在附图中:图1示出了图示说明根据本发明的实施例的方法的流程图；图2示出了图示说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图；图3示出了图示说明放射治疗源相对于受检者的目标区的定位的示意图；图4示出了进一步图示说明放射治疗源相对于受检者的目标区的定位的示意图；图5示出了进一步图示说明放射治疗源相对于受检者的目标区的定位的示意图；图6示出了图示说明根据本发明的实施例的治疗设备的示意图；以及图7示出了图示说明根据本发明的另一实施例的治疗设备的示意图。附图标记列表:300处于第一位置的放射治疗源302处于第二位置的放射治疗源304处于第三位置的放射治疗源306旋转路径308旋转轴310处于第一位置的辐射束312处于第二位置的辐射束314处于第三位置的辐射束316受检者318目标区320 角区500治疗设备502放射治疗设备504放射治疗源506能调整的射束准直器508辐射束510 磁体512低温恒温器514超导线圈516屏蔽线圈518低场区域520 基底522六维定位系统524受检者支撑物526受检者528第一发射和接收信道
530第二发射和接收信道532收发器534成像区536目标区538磁体孔膛540 凹陷542旋转轴544磁场梯度线圈546磁场梯度线圈中的缝隙600治疗设备602磁场梯度线圈电源604 光源606光准直器610计算机系统612 硬件接口614处理器616 用户接口618计算机储存器620计算机存储器622处置计划624磁共振数据626磁共振图像628目标区的配准位置630放射治疗控制信号632定位控制信号634信道校准636治疗控制系统模块638图像重建模块640图像配准模块642计划模块644预校准模块
具体实施例方式在这些附图中具有类似附图标记的元件要么是等价的元件，要么执行相同的功能。如果元件功能相当，那么前面讨论过的元件在后面的附图中将未必再对其进行论述。图1示出了图示说明根据本发明的方法的完整流程图。在步骤100中，执行至少两个发射和接收信道的预扫描校准。在步骤102中，采集磁共振数据。所述磁共振数据是利用在步骤100中确定的校准采集的。接下来，在步骤104中，从所述磁共振数据重建磁共振图像。所述磁共振图像可以是一幅磁共振图像，或者也可以是磁共振图像的集合。在步骤106中，在磁共振图像中对目标区的位置进行配准。在步骤108中，生成放射治疗控制信号。在步骤110中，将放射治疗控制信号发送至放射治疗系统。向所述放射治疗系统发送放射治疗控制信号使得所述放射治疗系统对受检者执行治疗操作。图2示出了图示说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图。在步骤100中，针对至少两个发射和接收信道执行预扫描校准。在步骤2中，采集磁共振数据。在步骤204中，从所述磁共振数据重建磁共振图像。在步骤206中，对目标区在磁共振图像中的位置进行配准。步骤206相当于图1中的步骤106。可以通过任何数量的已知配准技术执行所述配准。例如，可以将能形变的模型拟合至一幅或多幅磁共振图像。也可以采用在磁共振中检测解剖学特征的专用算法。可以采用所定位的解剖学特征或者所述能形变的模型细化目标区的位置。在步骤208中，生成放射治疗控制信号。在步骤210中，生成定位控制信号。所述放射治疗控制信号和所述定位控制信号是相互联合生成的。由于需要这两组控制信号对目标区进行定位，使得放射治疗源能够对其进行辐照。接下来，在步骤212中，将放射治疗控制信号发送至放射治疗系统。在步骤214中，将定位控制信号发送至机械定位系统。在这一流程图中，有从步骤214跳回到步骤202的箭头。这表明，在对目标区的处理过程中，可以重复地采集磁共振数据，并采用其重复地生成放射治疗控制信号和定位控制信号。可以重复地反复执行这一过程直到在步骤216中结束治疗为止。图3示出了治疗设备的一些部件的截面图。图中示出了处于第一位置300、第二位置302和第三位置304的放射治疗源。具有标记306的虚线示出了放射治疗源300、302、304的旋转路径。具有标记308的点指示了旋转轴308。具有标记310的区域是第一位置300上的放射治疗源生成的辐射束。具有标记312的区域示出了第二位置302上的放射治疗源生成的辐射束的路径。具有标记314的区域示出了在放射治疗源处于第三位置304上时的辐射束的路径。处于该图的中心的是具有目标区318的受检者316，目标区318相对于旋转轴308而言是处于轴外的。线320示出了放射治疗源302能够采用辐射照射到目标区318的放射治疗源302的角范围。在该图中，可以很清楚地看出，治疗的选择是非常有限的。此外，受检者316的非目标区318的区域也会受到辐射。如果例如使用辐射束杀死位于目标区318之内的恶性肿瘤，那么非常可能还会杀死或者损伤目标区318周围的大量健康组织。如果受检者316在磁共振成像系统内没有太多的余隙，那么要将目标区318置于旋转轴308上显然是不切实际的。图4示出了与图3等同的示意图，只是对受检者316进行了移动，因而现在目标区318处于旋转轴308上。通过查看该图显然可以看出，不管放射治疗源300、302、304处于什么位置，目标区308都将受到处置。图4示出了能够在磁共振成像系统内移动受检者从而将目标区318定位到旋转轴308上的益处。图5示出了图示说明根据本发明的实施例的治疗设备500的实施例。在图5中有放射治疗设备502。处于放射治疗设备502之内的是放射治疗源504。放射治疗源504的下面是能调整的射束准直器506。放射治疗源504生成辐射束508。治疗设备500还包括磁共振成像系统。放射治疗设备围绕磁共振成像系统的磁体510形成了环。所述磁体是具有低温恒温器512的超导磁体。有用于为所述磁体生成磁场的超导线圈514。有生成低磁场区域518的超导屏蔽线圈516。将放射治疗源504示为位于低场区域518之内。低场区域518形成了围绕圆柱形磁体510的圈饼形。将磁体510示为搁置在基底520上。与磁体520相邻的是受检者支撑物524的六维定位系统522。将受检者526示为静置于受检者支撑物524上。在辐射束508的两边示出了第一发射和接收信道528以及第二发射和接收信道530。所述第一发射和接收信道528和第二发射和接收信道两者都连接至收发器532。在这一实施例中，将所述收发器示为两个分离的收发器532，但是其也可以是两个信道528、530都连接至的单个元件。第一发射和接收信道528和第二发射和接收信道530之间是成像区534。将受检者526的目标区536示为位于成像区534之内。磁体510之内的用于容纳受检者526的空间是所述磁体的孔膛538。在这一范例中，旋转轴542还是磁体510的对称轴。在这一范例中，所述磁体具有大孔膛。对于一些实施例而言，如果所述磁体具有80cm或者更大的孔膛，那么六维定位522将是有利的。这样能够有效率地对目标区536定位，从而使目标区536能够被辐射束508所触及，并且处于旋转轴542上。箭头542所指向的虚线是旋转轴。在这一实施例中，磁体510具有凹陷540，其允许将放射治疗源504的位置设置得更接近受检者526。在磁体510的孔膛538之内还示出了磁场梯度线圈544。磁体场梯度线圈544被示为是分裂类型的，在所述磁体场梯度线圈中具有缝隙546。缝隙546可以是自所述线圈开始的具有降低的数量的导体或者没有导体的区域。在这一范例中，将梯度线圈544示为一个组件。然而，通常磁体场梯度线圈包含三个单独的梯度系统用来对成像区534之内的自旋进行空间编码。根据图5构建的实施例可以具有若干项特征。第一特征(I)是除去了体积RF身体线圈。其释放了空间，能够使用该空间实现更高程度的受检者定位。接下来的特征(2)是指至少80cm的内部系统孔膛尺寸。通过除去RF身体线圈节约了大约6cm的受检者孔膛，因而可以使得磁体和梯度线圈孔膛更小，由此降低了成本和功率要求。第三特征(3)在于总是使用局部多元件RF发射(Tx)接收(Rx)线圈。可以将局部Tx/Rx线圈放到受检者的周围，从而实现最高灵敏度，并且可以总是将其放置在台面上，从而避免了与使用碳纤维台面相关的问题。从RF的角度来看，可以使局部线圈与继续使用碳纤维台面兼容，对于LINAC治疗而言优选采用碳纤维台面。接下来的特征(4)是使用多组多元件多信道Tx/Rx线圈，可以将其放置在受检者的周围，同时避开LINAC治疗射束的路径。由于多信道发射能力的原因，现在有可能将发射和接收场聚焦到目标解剖结构上，由此获得最高的效率/灵敏度，而不管为治疗射束准备的物理缝隙如何。通过拓宽磁体孔膛，并实现碳纤维台面的重新使用，现在有可能(5)使用能够将受检者准确地定位到MRI和治疗等中心上的受检者桌台技术。这一创新的最后特征(6)是使磁体的外筒凹陷，由此使LINAC扫描架更加接近受检者，从而实现更高的LINAC射束效率。图6示出了根据本发明的实施例的治疗设备600的另一实施例。图6所示的治疗设备与图5所示的基本上等同。只是在图6所示的实施例中，没有图5所示的磁体510中所示的凹陷。然而，也可以容易地将凹陷结合到图6所示的实施例中。并且，与图5相比较，在磁场梯度线圈544中没有缝隙。然而，也可以将这样的磁场梯度线圈结合到图6所示的实施例中。将磁场梯度线圈544示为连接至适于为磁场梯度线圈提供电流的磁场梯度线圈电源。在图6中所示的实施例中，将单个收发器532连接至所述第一发射和接收信道528和第二发射和接收信道530。有具有处理器614的计算机系统610，其用于控制治疗设备600的操作和功能。将与磁体场梯度电源602、射频收发器532和放射治疗设备502接口连接的硬件接口 612连接至处理器614。还将所述硬件接口 612连接至任选的光源604。所述光源具有光准直器606，并且被安装到磁体510的边缘上。能够通过处理器614控制光源，从而在使受检者526从磁体510退回时，光源能够显示辐射束508将在何处照射到受检者526上。例如，可以利用这一点确定所述辐射是否将命中所述第一发射和接收信道528或第二发射和接收信道530。将光源604安装到磁体510的外部，因为安放发射和接收信道528、530的操作人员或者健康护理专业人员将无法在磁体510的孔膛538内看到它们。例如，可以将光源604安装到沿磁体510的外缘延伸的轨道上。可以采用其环绕受检者526，从而显示出在将受检者526放置到磁体510的孔膛538内时辐射束508将在何处命中受检者526。还将处理器614连接至允许操作人员控制治疗设备600的功能的用户接口 616。还将处理器614连接至计算机储存器618和计算机存储器620。计算机储存器618被示为包含处置计划622。处置计划622包含用于对目标区536执行治疗的指令或细节。所述处置计划可以包含解剖学指令以及要射到目标区536上的辐射508的持续时间或次数和能量。在所述计算机储存器中还示出了采用治疗设备600采集的磁共振数据624。在计算机储存器618内还示出了从磁共振数据624重建的磁共振图像626。此外，在计算机储存器618内还示出了目标区628的配准位置。配准位置628是通过治疗设备的内部坐标对目标区536的位置的描述。计算机储存器618还被示为包含放射治疗控制信号630和定位控制信号632。放射治疗控制信号630用于控制放射治疗设备502，而定位控制信号632用于控制受检者支撑物524和六维定位系统522。还示出了处于计算机存储器618内的信道校准634。信道校准634包含利用两个信道发送和/或接收射频信号所需的相位和/或幅度校准。所述发射和接收信道可以包含个体的天线或线圈元件。信道校准634包含针对这些个体的线圈或天线元件的相位和/或幅度校准。计算机存储器620被示为包含治疗控制系统模块636。治疗控制系统模块636是用于控制治疗系统的操作和功能的可执行代码。此外，在一些实施例中，其可以将处置计划622转换为放射治疗控制信号630和定位控制信号632。计算机存储器620还被示为包含图像重建模块638。图像重建模块638包含用于将磁共振数据624转换为磁共振图像626的可执行代码。计算机存储器620还被示为包含图像配准模块640。图像配准模块640包含用于对磁共振图像626执行配准以及生成目标区628的配准位置的计算机可执行代码。计算机存储器620还被示为包含计划模块642。所述计划模块可以使用图像配准模块642和处置计划622生成放射治疗控制信号630和/或定位控制信号632。计算机存储器620还被示为包含预校准模块644。预校准模块644包含用于执行并生成信道校准634的计算机可执行代码。通过治疗控制系统模块636执行未在模块638、640、642和644中讨论的功能。尽管在附图和上述说明中详细示出和描述了本发明，但是应当将这样的图示和描述看作是说明性或者示范性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员能够在对所要求保护的本发明的实践当中理解并实施针对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，单数冠词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中列举的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施不表示不能有利地采用某些措施的组合。可以将计算机程序存储/分布在适当的介质当中，例如，所述介质可以是光存储介质或者与其他硬件一起提供的或者作为其他硬件的部分的固体介质，但是，也可以使所述计算机程序通过其他形式分布，例如，通过互联网或者其他有线或无线电信系统。不应将权利要求中的附图标记推断为有限制范围的作用。
权利要求
1.一种治疗设备(500、600)，包括: -用于处置受检者(316、526)的目标区(318、536)的放射治疗设备(502)，其中，所述放射治疗设备包括用于将电磁辐射(310、312、314、508)引入到所述目标区中的放射治疗源(300、302、304、504)； -用于从成像区(534)采集磁共振成像数据(624)的磁共振成像系统(510、532、544、602)，其中，所述目标区处在所述成像区之内，其中，所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区之内生成磁场的磁体(510)，其中，所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分围绕所述磁体旋转，其中，所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射和接收信道(528、530)同时采集磁共振数据的射频收发器(532)； -用于控制所述治疗设备的处理器(614)； -包含用于由所述处理器执行的机器可执行指令(636、638、640、642、644)的存储器(620)，其中，所述指令的执行使所述处理器执行如下操作: -利用所述磁共振成像系统执行(100、200)所述至少两个发射和接收信道的预扫描校准(634)； -利用所述至少两个发射和接收信道根据所述预扫描校准采集(102、202)所述磁共振数据； -从所述磁共振数据重建(104、204)磁共振图像(626)； -配准(106、206)所述磁共振图像中所述目标区的位置(628);以及 -根据所述目标区的位置生成(108、208)放射治疗控制信号(630)，其中，所述放射治疗控制信号使所述放射治疗源对所述目标区进行辐照；以及 -向所述放射治疗系统发送(110、212)所述放射治疗控制信号。
2.根据权利要求1所述的治疗设备，其中，所述治疗设备还包括受检者支撑物(522、524)，其中，所述受检者支撑物包括用于将所述受检者定位在所述磁体之内的机械定位系统(524)。
3.根据权利要求2所述的治疗设备，其中，所述放射治疗源关于旋转轴(542)旋转，其中，所述指令的执行还使所述处理器执行如下操作: -生成(210)定位控制信号(632)，其使所述机械定位系统将所述目标区移动到所述旋转轴处，其中，所述定位控制信号是根据在经配准的磁共振图像中所述目标区的位置生成的；以及 -向所述机械定位系统发送(214)所述定位控制信号。
4.根据权利要求1、2或3所述的治疗设备，其中，所述治疗设备还包括所述至少两个发射和接收信道。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述发射和接收信道中的每个具有多个线圈元件，其中，所述指令的执行还使所述处理器在所述预扫描校准过程中校准所述多个线圈元件的发送幅度和相位以及接收幅度和相位。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述至少两个发射和接收信道包括柔性线圈元件。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述指令的执行还使所述处理器执行如下操作:-在对所述目标区的辐照过程中，重复地采集(202 )所述磁共振数据，重建(204)所述磁共振图像，并且配准(206)所述目标区的位置；以及 -重复地生成(208)和发送(212)更新的放射治疗控制信号，其中，所述更新的放射治疗控制信号补偿在磁共振数据的相继采集之间所述受检者的运动，其中，在对所述目标区的辐照过程中，将所述更新的放射治疗控制信号发送至所述放射治疗源。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述放射治疗源包括能调整的射束准直器(506)，其中，所述更新的放射治疗控制信号包括用于控制所述射束准直器的命令。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，由所述至少两个发射和接收信道唯一地生成用于操纵所述成像区中磁自旋的取向的射频激励场。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述磁共振成像系统不包括射频体积身体线圈。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述磁体是圆柱形超导磁体，其中，所述磁体在外壁中有凹陷(540)，其中，所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源围绕所述凹陷旋转，并且其中，所述放射治疗源的至少一部分处在所述凹陷之内。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述放射治疗设备包括用于照射所述受检者的部分的光源(604、606)，其说明由所述放射治疗源生成的辐射的路径。
13.根据权利要求1到8中的任一项所述的治疗设备，其中，所述放射治疗源是如下中的任何一个:LINAC X射线源、X射线管以及放射性同位素Y辐射源。
14.一种包括用于由治疗设备(500、600)的处理器(614)执行的机器可执行指令(636、638、640、642、644)的计算机程序产品；其中，所述治疗设备包括用于处置受检者(316、526)的目标区(318、536)的放射治疗设备(502);其中，所述放射治疗设备包括用于将电磁辐射(310、312、314、508)引入到所述目标区中的放射治疗源(300、302、304、504);其中，所述治疗设备还包括用于从成像区(534)采集磁共振成像数据(624)的磁共振成像系统(510、532、544、602);其中，所述目标区处在所述成像区之内；其中，所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区之内生成磁场的磁体；其中，所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分围绕所述磁体旋转，其中，所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射和接收信道同时采集磁共振数据的射频收发器(532 );并且其中，所述指令的执行使所述处理器执行如下操作: -利用所述磁共振成像系统执行(100、200)所述至少两个发射和接收信道的预扫描校准(634)； -利用所述至少两个发射和接收信道根据所述预扫描校准采集(102,202)所述磁共振数据； -从所述磁共振数据重建(104、204)磁共振图像(626)； -配准(106、206)所述磁共振图像中所述目标区的位置(628);以及 -根据所述目标区的位置生成(108、208)放射治疗控制信号(630)，其中，所述放射治疗控制信号使所述放射治疗源对所述目标区进行辐照；以及 -向所述放射治疗系统发送(110、212)所述放射治疗控制信号。
15.一种控制治疗设备(500、600)的方法；其中，所述治疗设备包括用于处置受检者(316,526)的目标区(318、536)的放射治疗设备(502);其中，所述放射治疗设备包括用于将电磁辐射(310、312、314、508)引入到所述目标区中的放射治疗源(300、302、304、504);其中，所述治疗设备还包括用于从成像区(534)采集磁共振成像数据(624)的磁共振成像系统(510、532、544、602);其中，所述目标区处在所述成像区之内；其中，所述磁共振成像系统包括用于在所述成像区之内生成磁场的磁体(510);其中，所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分围绕所述磁体旋转，其中，所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射和接收信道同时采集磁共振数据的射频收发器(532 );并且其中，所述方法包括如下步骤: -利用所述磁共振成像系统执行(100、200)所述至少两个发射和接收信道的预扫描校准(634)； -利用所述至少两个发射和接收信道根据所述预扫描校准采集(102,202)所述磁共振数据； -从所述磁共振数据重建(104、204)磁共振图像； -配准(106、206)所述磁共振图像中所述目标区的位置(628);以及-根据所述目标区的位置生成(108、208)放射治疗控制信号(630)，其中，所述放射治疗控制信号使所述放射治疗源对所述目标区进行辐照；以及 -向所述放射治疗系统发 送(110、212)所述放射治疗控制信号。
全文摘要
一种治疗设备(500、600)包括用于治疗目标区(318、536)的放射治疗设备(502)和用于采集磁共振成像数据(624)的磁共振成像系统(510、532、544、602)。所述放射治疗设备包括用于将电磁辐射(310、312、314、508)引入到目标区中的放射治疗源(300、302、304、504)。所述放射治疗设备适于使所述放射治疗源至少部分围绕所述磁共振磁体旋转。所述磁共振成像系统还包括适于从至少两个发射接收信道(528、530)同时采集磁共振数据的射频收发器(532)。所述治疗设备还包括处理器和包含用于所述处理器的机器可执行指令(636、638、640、642、644)的存储器(620)。所述指令的执行使所述处理器校准(100、200)所述发射和接收信道；采集(102、202)磁共振数据；重建(104、204)磁共振图像(626)；配准(106、206)图像中的目标区位置(628)；以及利用经配准的图像生成(108、208)放射治疗控制信号(630)。
文档编号G01R33/48GK103210318SQ201180053836
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月2日 优先权日2010年11月9日
发明者P·R·哈维 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司