用于自動估計自適應輻射治療重新規劃的效用的方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請大體上涉及一種用于輻射治療規劃的方法和系統。輻射治療這樣的過程，即是由經訓練的醫學臨床醫生通過所述過程規劃并執行電離輻射到患者的遞送。輻射治療的(一個或多個)目標可能大相徑庭。非常常見的是，該治療被用于通過對患病組織進行電離并由此破壞患病組織來處置諸如癌癥的疾病。輻射治療規劃的中心目標是控制輻射遞送以使對患者身體內的(一個或多個)目標區域(即患病組織)的輻射暴露最大化，同時使對患者身體內的(一個或多個)受保護區域(即健康組織)的輻射暴露最小化。
【背景技術】
[0002]如通常實施的，輻射治療以對患者身體的詳細三維成像掃描開始，例如計算機斷層攝影(CT)掃描。臨床醫生或其他醫學專業人員基于成像數據而指定輻射治療規劃的若干特性。例如，使用成像數據，臨床醫生能夠識別患者身體內的一個或多個特定目標區域和受保護區域。臨床醫生還能夠指定要被遞送到每個目標區域的最小輻射劑量(即足以破壞患病組織)、要被遞送到每個受保護區域的最大輻射劑量(即限制對健康組織的損傷)、以及輻射治療的若干其他期望特性。一旦完成規劃，則向患者施予輻射治療。
[0003]通常，在成像數據掃描與將輻射處置遞送到患者之間經過臨床顯著量的時間。更具體地，處理由成像掃描器生成的數據以便產生患者身體的有用圖像需要一些量的時間。接著臨床醫生需要更多時間審閱并分析成像數據，以便準備適當的輻射遞送規劃來實施治療。并且最終，對患者對醫學設施的訪問進行安排以便施予輻射遞送又需要進一步的時間。總而言之，在大多數狀況下，在對患者的成像數據掃描與對患者的輻射遞送之間至少經過幾天并且可能甚至經過幾周或幾個月。在該時間段期間，患者的內部器官的位置和取向很可能已經改變。這樣的移動例如是由患者的呼吸、心跳、體重增加或減少、消化過程以及其他生理過程引起的。此外，目標腫瘤或其他目標區域的大小和取向很可能已經生長、收縮或改變形狀。源于這些和其他考量的變形通常可能是臨床顯著的，尤其考慮到當今使用的成像掃描器和輻射遞送裝備的高準確度。
[0004]自適應重新規劃是這樣的過程，即在接近實際輻射遞送的時間之前通過所述過程重新評估輻射治療規劃。過程試圖考慮在執行了初始成像掃描之后發生的患者解剖結構的變化，以生成將要被遞送的輻射治療規劃。自適應重新規劃在經改進的輻射遞送方面為患者提出了潛在的益處，但同時增加了所涉及的工作負擔。輻射治療規劃是冗長且耗時的任務，尤其是在所得到的規劃需要由臨床醫生證實或以其他方式接受以使得其能夠被批準用于到患者的實際遞送的情況下。根據關于患者的最新成像數據的痕跡來創建新的臨床上可接受的輻射治療規劃所需要的時間量大大增加了臨床醫生的工作負擔。因此，在臨床實踐中，偏好使用量化方法，所述量化方法能夠建立對患者進行重新規劃的效用，而臨床醫生無需實際創建新的輻射處置規劃，使得臨床醫生能夠在開始重新規劃過程之前做出知情決策。
[0005]能夠使用各種指標來評估重新規劃的效用，而無需臨床醫生實際生成在臨床上可接受的輻射治療規劃。這樣的指標例如包括存在于患者的較早圖像與較晚圖像之間的變化或差別的量;將根據較早圖像生成的輻射遞送規劃應用到患者的較晚圖像，并分析所得到的劑量統計數據；以及其他指標。這些解決方案是有用的捷徑，但考慮到輻射治療規劃的復雜性，知曉重新規劃實際上能夠實現什么的唯一確定方式是，臨床醫生基于患者的最新圖像而實際創建新的在臨床上可接受的輻射治療規劃。
【發明內容】
[0006]本公開提供一種用于對質量改進進行自動估計的框架，所述質量改進通過重新規劃患者是可能的，使得臨床醫生能夠以快速且有效的方式做出關于是否對患者進行重新規劃的知情決策。使用可變形圖像配準與對輻射治療的自動規劃的組合，所述框架自動產生不依賴臨床醫生的處置規劃，并且對所涉及的目標區域和受保護區域的輻射劑量統計數據進行比較，以決定重新規劃效用。比較數據是不依賴臨床醫生生成的，基于患者的較早圖像和較晚圖像而自動創建處置規劃，并且因此提供了在自適應重新規劃過程中更大的一致性和可預測性。這樣，能夠通過基于一個或多個信息點的量化方法來引導是否在臨床上對患者進行重新規劃的決策。
[0007]提供了一種用于確定在輻射治療規劃期間執行對患者的重新規劃的效用的方法和系統。將所述患者的第一成像數據集與所述患者的第二成像數據集配準，以生成變換映射，其中，所述第一成像數據集包括至少一個經分割感興趣區域，并且所述第二成像數據集在比所述第一成像數據集更晚的時間處被記錄。采用所述變換映射將所述第一成像數據集中的所述至少一個經分割感興趣區域傳播到所述第二成像數據集，以在所述第二成像數據集中生成對應的經分割感興趣區域。基于從所述第一成像數據集導出的一個或多個用戶指定的期望輻射遞送特性，將自動反向輻射治療規劃技術應用到所述第一成像數據集，以生成第一輻射遞送規劃。基于從所述第二成像數據集導出的一個或多個用戶指定的期望輻射遞送特性，將所述自動反向輻射治療規劃技術應用到所述第二成像數據集，以生成第二輻射遞送規劃。將所述第一輻射遞送規劃應用到所述第二成像數據集，以生成第一輻射劑量網格，所述第一輻射劑量網格識別按照所述第一輻射遞送規劃在所述第二成像數據集的每個成像元處接收到的輻射劑量。還生成第二輻射劑量網格，所述第二輻射劑量網格識別按照所述第二輻射遞送規劃在所述第二成像數據集的每個成像元處接收到的輻射劑量。
[0008]還提供了并入所述方法的輻射治療規劃系統。
[0009]在閱讀了以下對若干實施例的詳細說明之后，本領域技術人員將意識到許多優勢和益處。本發明可以采取各種部件和各部件的布置以及各種過程操作和各過程操作的安排的形式。附圖僅出于圖示許多實施例的目的，并且不得被解釋為對本發明的限制。
【附圖說明】
[0010]圖1示意性映射示了典型的輻射治療遞送系統100;并且[0011 ]圖2圖示了用于確定自適應重新規劃的效用的方法200。
【具體實施方式】
[0012]本公開描述了用于結合各成像系統模態中的任意一種或多種使用輻射治療遞送系統來規劃輻射治療處置的方法和系統。這樣的成像系統模態例如包括計算機斷層攝影(CT)成像、錐形束CT、其他基于X射線的成像、超聲成像、磁共振成像(MRI)、正電子發射斷層攝影(PET)成像等。在圖1中示意性映射示了典型的輻射治療系統100。因此，系統100包括輻射源102，其用于將輻射引導并提供到被設置在支撐體104上的患者內的(一個或多個)指定目標區域。輻射源102例如可以是X射線源、線性加速器、或用于為輻射治療提供輻射的某種其他適合的源。輻射源102源將輻射發射為具有單個行進方向和沿該方向的橫截面積的射束，如激光目苗準(lazer sight)發射器。福射源102被安裝在可移動支撐結構(未示出)上，使得其可以機動到患者周圍的各位置和取向，以將輻射引導并提供到患者內的目標區域。目標區域例如可以包括患者中的癌性腫瘤。在許多情況下，輻射源102將具有一個