治療過程中移動的管理系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及放射治療領域。具體地，本發明涉及用于結合放射治療系統來監測治 療過程中患者的移動的系統和方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，外科技術的開發已經取得了很大的進展。例如，對于需要進行外科手術的 癌瘤患者而言，現在可使用非侵入式外科手術，所述非侵入式外科手術幾乎不會使患者遭 受外傷折磨。
[0003] 一種用于體外放射治療的系統是以LeksellGa_aKnife為商品名出售的（所述 系統利用γ放射來提供此類外科手術）。所述放射是從大量固定放射源發出的，并且是利 用準直儀朝向所限定的靶或者治療區聚焦的，其中準直儀即用于獲得具有受限橫截面的射 束的通路或者通道。在治療期間，每一放射源均提供一定劑量但不足以損傷中介組織的γ 放射。然而，組織破壞會在來自所有放射源的放射束交叉或者會聚的地方發生，使得放射達 到組織破壞水平。所述會聚點在下文被稱作"焦點"。此類放射裝置例如在US4, 780, 898 中有所提及和描述。
[0004] 用于非侵入式外科手術的另一種系統是線性加速器（LINAC)，所述線性加速器還 可被用于立體定位性放射外科手術，所述立體定位性放射外科手術類似于使用γ刀在例 如腦中的靶上實現的手術。
[0005] 立體定位性放射外科手術是一種最低限度侵入的治療形式，所述治療形式允許輸 送單次大劑量的放射至特異性顱內靶，同時不影響周圍組織。與常規的分次放射治療不同， 立體定位性放射外科手術不依賴于或者利用腫瘤性病變相對于正常腦的更高放射敏感性 (治療比）。其選擇性破壞主要取決于銳聚焦的高劑量放射和圍繞所述限定靶的陡峭的劑 量梯度。生物學效應是高劑量靶區中不可修復的細胞損傷和延遲的血管閉塞。因為不需要 治療比，所以可治療傳統上耐放射的病變。然而，因為使用破壞性劑量，所以包含在所述靶 區中的任何正常組織易受損傷。
[0006] 在放射治療系統中，諸如在LINAC或者LeksellGammaKnife?中，患者的頭部 被固定在立體定位儀中，所述立體定位儀限定頭部中的治療區位置。此外，將患者緊固在 患者定位單元中，所述患者定位單元移動患者整體以便將治療區定位成與所述放射治療系 統的放射單元的焦點一致。因此，在放射治療系統（諸如，LINAC系統或者LeksellGa_a Knife?系統）中，高度重要的是所述定位單元能夠以非常高的精確度將治療區定位成與 焦點一致。還必須隨著時間的推移仍然維持這種高精確度。
[0007] 因此，為了在治療期間獲得盡可能良好的臨床療效以及避免對周圍組織的損傷， 至關重要的是所述放射以高精確度到達并且命中靶，即治療區，以及從而避免損傷靠近治 療區和/或在所述治療區周圍的健康組織。為了實現此目的，必須在治療期間固定患者，另 外患者的頭部位置或者處于治療中的部位必須在治療期間與參考位置相同，即在利用例如 計算機斷層掃描顯像捕獲用于創建治療計劃的圖像期間的位置。例如，當治療范圍或者治 療區是患者頭部組織中的一部分時，使用經調適和定型以安置在患者的面部（和肩部）上， 以便使患者相對于所述定位系統保持在實質上固定位置的面罩。
[0008] 特別重要的是，當在接近于敏感組織處對腫瘤進行放射外科手術時保證患者在放 射治療的傳輸期間不移動。
[0009] 在現今使用的不同固定裝置中，不可能將患者固定到患者的各身體部位的移動被 完全消除或者阻止的程度。例如，雖然使用面部和肩部面罩使患者固定，但是存在頭部在所 述面罩下方細微移動的可能性。
[0010] 鑒于此，在放射治療的領域中存在對治療過程中移動管理（IFMM)系統及方法的 需求，所述IFMM系統及方法使得在治療期間能夠以高度的精確性和可靠性檢測并監測患 者和/或受治療的身體部位的非常細微的移動。
[0011] 在現有技術中，存在基于例如X射線成像、光學成像或者侵入性解決方案而用于 治療過程中移動管理（IFMM)的大量解決方案。然而，這些現有技術方法是與缺陷相關聯 的。例如，諸如X射線成像或者光學成像的成像方法需要大范圍的圖像處理，而所述大范圍 的圖像處理可導致復雜且昂貴的解決方案。X射線成像還使患者暴露于放射中，而放射可為 有害的。侵入性解決方案對于患者而言可能是不舒服的，并且還可能是對患者有害的。此 外，現有技術系統可具有以下問題：承受在例如Perfexion系統（一種由申請人提供的放射 治療系統）中產生的γ放射系統。此外，現有技術系統往往是龐大的，這使得難以將所述 系統與例如Perfexion系統一起使用。
[0012] 另一種解決方案是在面罩上提供紅外線標記物并且利用紅外線追蹤系統（例如， 紅外線攝像機）檢測移動。然而，不可能追蹤面罩下的靶（例如，患者的頭部）的細微移 動，這是因為在此解決方案中將僅追蹤面罩本身的移動。出于相同的原因，表面追蹤IFMM 系統，諸如C射線催化劑是不合適的。
[0013]因此，在放射治療領域內存在對能夠以高度的精確性和可靠性進行治療過程中移 動檢測的經改善系統及方法的需求，以便避免或至少顯著地減少對周圍敏感組織的非期望 損傷風險。這些系統不應增加系統和治療過程本身的復雜性。
【發明內容】
[0014] 本發明的一個目的是提供能夠以高度的精確性和可靠性進行治療過程中移動檢 測的經改善系統及方法，以便避免或至少顯著地減少對周圍敏感組織的非期望損傷風險。
[0015] 本發明的另一目的是提供用于在治療過程中移動檢測的經改善的系統及方法，所 述經改善的系統及方法可較為容易地整合到放射治療系統中或者與放射治療系統一起使 用，所述放射治療系統為諸如Perfexion系統。
[0016] 本發明的又一目的是提供用于在治療過程中移動檢測的經改善的系統及方法，所 述經改善的系統及方法制造成本較低。
[0017] 本發明的又一目的是提供用于在治療過程中移動管理的經改善的系統及方法，所 述經改善的系統及方法是便于用戶操作的，并且因此對于操作所述放射治療系統的醫務人 員來說是易于使用的。
[0018] 本發明的又一目的是提供對于在治療過程中移動管理的經改善的系統及方法，所 述經改善的系統及方法在使用期間對于患者來說是舒適的。
[0019] 本發明的另一目的是提供用于在治療過程中移動管理的經改善的系統及方法，所 述經改善的系統及方法與成像方法兼容，所述成像方法為諸如計算機斷層掃描顯像或者錐 形射束計算機斷層掃描顯像。
[0020] 本發明的又一目的是提供用于在治療過程中移動管理（S卩，治療期間的移動檢 測）的非離子化系統及方法。
[0021] 這些以及其他目的是通過提供具有在獨立權利要求中定義的特征的系統及方法 而實現的。在附屬權利要求中定義了優選實施例。
[0022] 根據本發明的方法和系統優選地用于結合患者的癌瘤治療來監測患者在放射治 療系統（諸如，Perfexion系統）中的治療過程中移動。
[0023] 根據本發明的一個方面，提供了一種用于結合治療區（諸如，患者的癌瘤）的治療 來監測患者在放射治療系統中的治療過程中移動的方法，所述放射治療系統包括放射治療 單元和患者定位單元，所述放射治療單元具有放射靶，所述患者定位單元用于關于所述放 射治療單元中的靶來定位患者的治療區。所述方法包括：
[0024] -將至少一個患者標記物附接到患者的鼻子上；
[0025] -以預定時間間隔獲取患者標記物和參考標記物的圖像，此舉建立了在治療期間 參考坐標系預定義位置相對于患者固定位置的原點；以及
[0026] -基于用光學追蹤系統捕獲的圖像，通過使用至少一個參考標記物的位置來消除 幻覺移動，來確定相對于最初起始位置的相對位置變化，其中任何相對變化指示患者或者 患者的身體部位已經移動。
[0027] 根據本發明的另一方面，提供了一種用于結合治療區（諸如，患者的癌瘤）的治療 來監測患者在放射治療系統中的治療過程中移動的方法，所述放射治療系統包括放射治療 單元和患者定位單元，所述放射治療單元具有放射靶，所述患者定位單元用于關于所述放 射治療單元中的靶來定位患者的治療區。所述系統包括至少一個患者標記物和至少一個參 考標記物，所述至少一個患者標記物被布置成附接到患者，所述至少一個參考標記物建立 了局部坐標系的原點。所述至少一個參考標記物優選地配置成定位在相對于用于在治療期 間固定患者的患者固定配置處于固定位置。光學追蹤系統配置在使得可捕獲患者