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CN103889506B - 一种治疗规划系统及治疗系统 - Google Patents

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CN103889506B CN201280050654.4A CN201280050654A CN103889506B CN 103889506 B CN103889506 B CN 103889506B CN 201280050654 A CN201280050654 A CN 201280050654A CN 103889506 B CN103889506 B CN 103889506B
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Abstract

一种治疗系统（10）包括一个或多个处理器（98、100）。所述处理器（98、100）被编程为接收以下中的一个或多个：（1）来自被植入到患者内和/或被定位在背心（200）上的剂量计（26、28、202、204、206、208、210、212）的剂量测定数据；以及（2）来自被植入到患者内的替代物（18、20、22、24）的运动数据。基于所述运动数据，确定替代物（18、20、22、24）的当前位置和/或形状，并且确定所述当前位置和/或形状与参考位置和/或形状之间的偏差。基于所述剂量测定数据，将递送剂量分布与规划剂量分布进行比较，并且确定其间的偏差。从所述运动数据和/或所述剂量测定数据确定的偏差用于自适应规划、对准、处置后分析和安全。

Description

一种治疗规划系统及治疗系统
技术领域
本申请总体上涉及辐射治疗。本申请具体应用于与片段间和片段中运动的估计相结合，并且将参考其对本申请加以描述。然而，应当理解，也可以将其应用于其他使用方案，并且未必局限于上文提到的应用。
背景技术
在辐射治疗中，将空间靶向的辐射剂量施加到靶上，诸如，施加到患者的含有癌变或恶性组织的肿瘤上。与正常细胞相比，生长并快速倍增的癌细胞倾向于更易受到来自辐射的损伤，从而使根据适当规划给予的剂量优先杀死癌变或恶性组织。辐射治疗中的当前临床工作流程通常涉及使用单个三维或四维图像集来制定详细的处置规划，包括围绕靶和危及器官(OAR)的轮廓线、辐射束方向、能量、剂量限制等。之后，通过多个片段(fraction)递送该处置规划。
针对辐射治疗的一个挑战是片段间运动(即，片段之间的运动)和片段内运动(即，片段期间的运动)。理想地，将处置规划的全部剂量递送至靶，但是不向周围正常组织和/或危及器官递送任何剂量。然而，由于片段间运动和片段中运动的原因，这一点通常是不可能的，并且被递送到患者的辐射剂量和规划辐射剂量之间的偏差是常见的。因而，处置规划通常包括靶周围的裕量，以确保靶受到充分辐照。
为了缓解片段间运动的影响，通常在片段之前将患者在处置卧榻上对准。然而，在片段过程中通常不再重新对准。研究人员已经研究了在递送期间捕获靶运动并使该信息重新与处置规划相关联以实现运动补偿(离线地以及实时地)的不同方式。
也能够将所述运动信息用于低片段划分(即，降低片段的数量)。调强辐射治疗(IMRT)优化技术的进步已经使在给定详细运动信息的情况下降低裕量成为可能。降低裕量有利地允许剂量逐步加大，并减少片段数量。 但是，对于低片段划分必须要小心谨慎，以确保运动信息是足够详细的。否则，靶会剂量不足，而周围的正常组织和/或危及器官会剂量过大。
检索运动信息的方案能够是基于图像的，也能够是不基于图像的。基于图像的方案的范例包括锥形射束计算机断层摄影(CBCT)、荧光透视、磁共振成像(MRI)、超声等。不基于图像的方案的范例包括对事先植入到靶内的应答器进行电磁(EM)跟踪等。EM跟踪对植入到患者体内的无源EM应答器进行跟踪。
查询运动的已知的基于图像的方案通常具有提供高空间分辨率的优点。然而，它们也具有各种缺陷。由于CBCT是在片段递送之前使用的，因此它仅提供片段间运动信息。此外，由于与其使用相关联的额外剂量沉积的原因，其使用通常是很节制的，诸如，在每周的基础上。因而，其提供不良时间分辨率。荧光透视提供高时间分辨率的可能性。然而，与CBCT类似，其与额外剂量沉积相关联，并且有节制地使用。因此，其也提供不良的时间分辨率。超声是实时的，并且具有足够的空间采样，但是其受到相对较差的图像质量的影响。MRI提供高空间分辨率和时间分辨率，但是价格高昂。
查询运动的已知的不基于图像的方案通常具有提供高时间分辨率的优点。然而，它们也具有各种缺陷。EM跟踪提供了大约10Hz的时间分辨率。但是，由于其通常使用一个到三个之间的应答器来收集靶的空间信息，其受到不良空间分辨率。此外，其不提供有关周围正常组织和/或危及器官的任何空间信息。
考虑到用于检索运动信息的已知方案的上述缺陷，需要一种这样的方案，即，其提供在处置期间始终在空间上和时间上都得到充分采样的运动信息。本申请提供了克服上述问题和其他问题的新的且改进的系统和方法。
发明内容
根据一个方面，一种治疗系统包括至少一个处理器。所述处理器被编程为接收受试者的区域的规划图像。受试者包括靶和/或危及器官(OAR)，并且所述受试者与至少一个替代物(surrogate)和/或剂量计相关联。所述替代物充当所述靶和/或OAR的替代物。所述剂量计测量被递送至靶和/或 OAR的剂量。针对靶和/或OAR中的每个，确定规划图像中的参考位置和形状，并且从规划图像中确定所述替代物和/或剂量计中的每个的参考位置和/或形状。所述处理器还被编程为确定所述替代物的参考位置和/或形状与所述替代物的当前位置和/或形状以及规划剂量分布与递送剂量分布中的一个或多个之间的偏差，所述递送剂量分布是从所述剂量测定数据以及所述剂量计的参考位置和/或形状中确定的。
根据另一方面，一种治疗系统包括携带一个或多个剂量计的结构，所述剂量计被定位为测量被递送到受试者的靶和/或危及器官(OAR)的剂量。所述系统还包括至少一个处理器，其被编程为：从剂量计接收指示被递送至所述靶和/或OAR的剂量的剂量测定数据；并且确定规划剂量分布和递送剂量分布之间的偏差，所述递送剂量分布是从所述剂量测定数据中确定的。
根据另一方面，一种用于辐射治疗的方法包括接收受试者的区域的规划图像。受试者包括靶和/或危及器官(OAR)，并且所述受试者与至少一个替代物和/或剂量计相关联。所述替代物充当所述靶和/或OAR的替代物，所述剂量计测量被递送至所述靶和/或OAR的剂量。确定针对所述靶和/或OAR中的每个在所述规划图像中的参考位置和形状。从规划图像中确定所述替代物和/或所述剂量计的每个的参考位置和/或形状。确定(1)所述替代物的参考位置和/或形状与所述替代物的当前位置和/或形状；和(2)规划剂量分布与递送剂量分布中的一个或多个之间的偏差。从所述剂量测定数据以及所述剂量计的参考位置和/或形状中确定所述递送剂量分布。
根据另一方面，一种治疗系统包括携带一个或多个剂量计和至少一个处理器的结构。所述剂量计被定位为与治疗递送设备的射束一致，并且所述处理器被编程为：(1)从剂量计接收指示被递送至所述靶和/或OAR的剂量的剂量测定数据；以及(2)确定规划剂量分布和递送剂量分布之间的偏差。从所述剂量测定数据中确定所述递送剂量分布。
根据另一方面，一种治疗系统包括至少一个处理器，其被编程为接收受试者的区域的规划图像。所述受试者包括靶和/或危及器官(OAR)，以及定义充当所述靶和/或所述OAR的替代物的光纤结构(OFS)的植入光纤。确定所述靶和/或OAR中的每个在所述规划图像中的参考位置和形状。接 收指示所述OFS的参考位置和形状的参考光学运动数据，并从所述参考光学运动数据中确定所述OFS在所述规划图像中的参考位置和形状。接收指示所述OFS的当前位置和形状的当前光学运动数据，并从所述当前光学运动数据中确定所述OFS在所述规划图像中的当前位置和形状。确定所述OFS的确定的参考位置和形状与所述OFS的确定的当前位置和形状之间的偏差。
一个优点在于对靶和/或危及器官的跟踪更加精确。
另一个优点在于对具有高时间分辨率的靶和/或危及器官进行跟踪。
另一个优点在于对具有高空间分辨率的靶和/或危及器官进行跟踪。
另一个优点在于低片段划分(降低片段的数量)。
另一个优点在于降低了裕量。
另一个优点在于对被递送至患者的剂量分布进行了检验。
在阅读和理解以下详细描述之后，本领域技术人员将认识到本发明的其他优点。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件布置以及各种步骤和步骤布置。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为限制本发明。
图1图示了根据本公开的各个方面的治疗系统。
图2图示了充当靶的替代物的光纤。
图3图示了充当靶和危及器官的替代物的光纤。
图4图示了被定位在靶上的收缩包(shrink wrap)。
图5图示了光纤和纤维布拉格光栅。
图6图示了使用光纤来估计片段间和片段中运动的方法。
图7和图8图示了患者穿着的背心上的剂量计排布。
图9图示了患者穿着的背心上的剂量计布置和射束方向。
具体实施方式
参考图1，治疗系统10包括用于采集患者体内的靶和/或危及器官的图像的一个或多个成像模态12。所述成像模态12适当地包括计算机断层摄影 (CT)扫描器、正电子发射断层摄影(PET)扫描器、磁共振(MR)扫描器、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)扫描器、锥形射束计算机断层摄影(CBCT)扫描器等中的一个或多个。将从成像模态12采集的图像存储到一个或多个图像存储器14中。
治疗系统10的规划系统16接收患者的靶和/或危及器官的一幅或多幅规划图像，诸如，三维和/或四维图像集。通常，经由图像存储器14从成像模态14接收规划图像，但是也可以设想其他来源。如下文讨论的，规划系统16采用规划图像来生成和/或更新处置规划。
如图2-4中所示，在生成患者的规划图像之前，通常向患者体内植入一个或多个替代物18、20、22、24和/或一个或多个剂量计26、28。替代物18、20、22、24以定义运动结构(MS)的模式被植入到患者体内。MS的形状是由替代物18、20、22、24的形状和/或替代物18、20、22、24之间的空间关系定义的。替代物18、20、22、24充当患者的靶30和/或一个或多个危及器官(OAR)32、34的替代物。靶30是含有要由辐射射束处置的肿瘤的器官或其他组织区域。例如，剂量计26、28能够是硅二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)及其他，如电子点剂量计。MOSFET剂量计能够具有大约2mm的足迹(footprint)。例如，替代物18、20、22、24能够是光纤18、20和/或电磁(EM)应答器22、24。光纤18、20中的每个包括处于光纤端部的反射镜36、38。
在一些实施例中，光纤18、20包括多条光纤，每条光纤表示患者的靶和/或一个或多个OAR。此外，在一些实施例中，光纤18、20包括多条光纤的一个或多个光纤组，每组表示患者的靶和/或一个或多个OAR。手术困难程度水平和光纤18、20的属性导致光纤18、20的空间定位和形状。可以设想直径为10-15mm或30-50mm的纤维环。
参考图2和图3的范例，光纤18、20以定义MS的模式被植入到患者体内，并且充当靶30和/或OAR 32、34的替代物。更具体而言，图2图示了光纤18充当靶30的替代物的范例，并且图3图示了光纤20充当靶30和OAR 32、34的替代物的范例。此外，还能够植入额外的替代物(例如，光纤和/或EM应答器)和/或剂量计。
参考图4的范例，EM应答器22、24被植入到患者体内，并且充当靶 30和/或OAR 32、34的替代物。此外，剂量计26、28生成针对靶30和/或OAR 32、34的剂量测定数据。更具体而言，图4示出了EM应答器22、24充当OAR 34的替代物并且剂量计26、28生成针对OAR 34的剂量测定数据的范例。此外，还能够植入额外的替代物(例如，光纤和/或EM应答器)和/或剂量计(例如，用于OAR 32和/或靶30)。
更普遍地，返回参考图2-图4，在一些实施例中，还将无线发射器40植入到患者体内，以发射由剂量计26、28生成的剂量测定数据。剂量测定数据包括实时瞬态或累积的剂量测定。在这样的实施例中，无线发射器40是适当地自包含的。换言之，其包括电源，诸如电池。
替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28以及无线发射器40能够被直接附着至靶30、OAR 32、34以及接近靶30和/或OAR 32、34的组织中的一个或多个。例如，光纤18、20能够被包裹在靶30和/或OAR 32、34的周围。然而，在一些实施例中，替代物18、20、22、24、剂量计26、28和无线发射器36中的至少一些使用被植入到患者体内的通常为基于丝织物的膜的收缩包42被附着，图4中图示了这种做法的范例。
收缩包42能够全部或局部覆盖靶30、OAR 32、34以及接近靶30和/或OAR 32、34的组织中的一个或多个。例如，在前列腺癌中，能够使收缩包42包覆前列腺或者前列腺、膀胱和直肠的某种组合。此外，收缩包42能够是连续的和/或由多个离散的片44、45、46、47、48形成。就前者而言，收缩包42能够包裹靶30和/或OAR 32、34中的至少一个的全部或部分。就后者而言，无线发射器40通常由片44、45、46、47、48共享。
尽管能够采用任何方案来植入收缩包42，但是收缩包42的植入通常是通过压缩收缩包42并通过腹腔镜技术(即，最低侵入性的穿过会阴的技术)将其引入到体内而得以实施的。在光学或其他引导下将收缩包42导航到期望的解剖学位置之后，能够使收缩包42包裹或顺应靶30、OAR 32、34以及接近靶30和/或OAR 32、34的组织中的一个或多个(完全地或部分地)。在收缩包42是基于丝织物的膜时，这一操作是通过使其与盐水发生接触而执行的。生物－非生物分界面的毛细力将确保围绕组织的高度适形包裹。
替代物18、20、22、24、剂量计26、28和无线发射器40中的至少一些能够在植入收缩包42之前和/或之后被附着至收缩包42。就后者而言， 能够采用腹腔镜技术执行植入。
返回参考图1，规划系统16除了接收规划图像之外通常接收剂量测定数据和/或运动数据。规划系统16从剂量计26、28接收剂量测定数据。剂量测定数据通常是以无线的方式从(例如)无线发射器40接收的，但是也可以设想所述剂量测定数据是从与剂量计26、28的物理连接接收的。此外，规划系统16从采用替代物18、20、22、24来生成所述运动数据的一个或多个运动传感器50接收运动数据。根据替代物18、20、22、24的类型，运动传感器50能够与替代物18、20、22、24以物理和/或无线方式对接。例如，运动传感器50通常与光纤18、20以物理方式对接，并且与EM应答器22、24以无线方式对接。
如图2中所示，运动传感器50以可拆卸的方式连接至光纤18，以确定光纤18的位置和形状。所述运动传感器包括照射光纤18的多谱光源52。光由光纤18的反射镜36反射，并通过分束器54被引导至光探测器56，并且通过分析电路58加以分析。分析电路58通过对反射光的分析生成指示光纤18的位置和形状的运动数据。运动传感器50是与光纤对接的运动传感器50中的每个的范例。
在一些实施例中，规划系统16使用规划图像以及分别由替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28生成的运动数据和/或剂量测定数据生成和/或更新针对患者的处置规划。就该方面而言，规划系统16能够用于自适应规划。为了便于处置规划，规划系统16包括分割模块60、显示模块62、优化模块64、运动模型66和剂量测定模块68中的一个或多个。
采用分割模块60来识别并描绘规划图像内的包括靶30以及任选的OAR 32、34的区域。如果规划图像定义四维图像集，则在规划图像的所有阶段内都对所述区域进行识别和描绘。通常由围绕所述区域的轮廓线描绘所述区域。能够手动和/或自动地执行所述识别和描绘。就前者而言，分割模块60与显示模块62协作，以允许临床医生手动实施区域之间的识别和描绘。就后者而言，能够采用计算机算法。
在一些实施例中，诸如在采用替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28时，还采用分割模块60来识别并描绘规划图像中的替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28。如果规划图像定义四维图像集，则在规划图像的 所有阶段内都对所述区域进行识别和描绘。根据替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28的结构尺寸，能够使用(例如)基于点的标记物和/或轮廓线在规划图像中描绘替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28。例如，能够采用轮廓线来描绘光纤18、20，并且能够采用基于点的标记物来描绘剂量计26、28和/或EM应答器22、24。如上所述，能够手动和/或自动地执行识别。就前者而言，通过与显示模块62的协作实施识别。就后者而言，使用计算机算法来实施识别。
一种用于自动地或半自动地识别规划图像中的替代物18、20、22、24的方案采用运动数据。患者被安排到处置卧榻70上，并在合适的情况下，运动传感器50被连接至替代物18、20、22、24。例如，运动传感器50被连接至光纤18。之后，接收针对替代物18、20、22、24的运动数据，并且之后采用所述运动数据在不同的平面(即，横截面、矢状面和冠状面)上确定替代物18、20、22、24的位置和/或形状。所述运动数据是在接近规划图像的生成的时间上适当收集的。替代物18、20、22、24的位置和/或形状的确定根据替代物的类型而变化。然而，能够使用公知的技术(诸如，三角测量)来确定EM应答器的位置，并且使用纤维布拉格光栅(FBG)原理来确定光纤的位置和形状。
能够采用FBG原理的任何实施方式，例如，包括波分多路复用分布式感测、时波分多路复用分布式感测、干涉量度检测、基于幅度的固有散射等。例如，沿光纤长度的任何空间位置上的光纤的形状取决于在光纤中产生的内应变，并且布拉格波长对该应变敏感。因而，能够使用具有类似的位置和布拉格波长的三个对应FBG中的应变来计算局部弯曲，其中，在一组的三条光纤中的每条光纤中有一个所述FBG。将其扩展至沿所述光纤组的长度使用不同布拉格波长的其他对应FBG组，由此通过分析电路58确定沿光纤组的长度的大量位置上的局部弯曲。将所述局部弯曲与沿所述光纤组的长度的FBG位置的先验知识相结合，估计光纤组的形状。参考图5，其图示了光纤72，所述光纤具有沿其长度的多个FBG 74。
FBG允许至少40μm的空间分辨率和至少200Hz的时间分辨率。此外，其允许在距源1m的距离处实现小于或等于0.5mm的准确度，所述准确度随着与源的距离的缩小而线性提高。与EM跟踪相比，光纤感测在空间分 辨率和时间分辨率方面都存在优势。由于使用有限数量的EM应答器(诸如，三个)，因此EM跟踪应用中的空间分辨率通常非常低。此外，EM跟踪的时间分辨率通常为10Hz左右，其低于光纤感测。EM跟踪的跟踪精确度通常为1mm左右。
一旦识别替代物18、20、22、24的位置和/或形状，则确定从运动传感器50的坐标框架向规划图像的坐标框架的一个或多个变换。在具有多个运动传感器，每一传感器具有不同的坐标框架的情况下，确定对应于所述运动传感器50的多个变换。通常采用配准算法自动确定所述变换。然而，也可以设想能够手动和/或半自动地确定所述变换。在确定所述变换之后，替代物18、20、22、24的位置和/或形状被变换至规划图像的坐标框架。
通过识别规划图像中的替代物18、20、22、24的位置和/或形状，能够确定所述MS的参考位置和形状。如上文所述，MS的形状是由替代物18、20、22、24的形状和/或替代物18、20、22、24之间的空间关系定义的。在替代物18、20、22、24包括EM应答器的情况下，至少部分地通过EM应答器之间的空间关系定义所述MS的形状。该空间关系定义所述MS的EM结构(EMS)。在替代物包括光纤的情况下，至少部分地通过每组光纤的形状定义所述MS的形状。所述光纤组的形状定义所述MS的光纤结构(OFS)。
在一些实施例中，在识别并描绘规划图像中的替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28之后，确定替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28(诸如光纤18、20)与规划靶体积(PTV)之间的空间关系。类似地，在识别并描绘规划图像中的替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28之后，确定替代物18、20、22、24和/或剂量计26、28与对应的靶和/或危及器官之间的空间关系。
再次参考图1，显示模块62允许临床医生进行基于点的标记物和/或轮廓线的生成、修改和查看中的至少一个操作。就该方面而言，在一些实施例中，显示模块62在显示装置76上显示图像和对应的基于点的标记物和/或轮廓线。之后，临床医生能够使用一个或多个用户输入装置78在图像上生成和/或修改基于点的标记物和/或轮廓线。例如，临床医生能够采用鼠标对轮廓线进行缩放，或移动基于点的标记物。额外地或备选地，显示模块 62允许临床医生输入和/或定义规划参数，诸如，针对描绘轮廓的区域的剂量。
优化模块64至少接收针对靶30和/或OAR 32、34的轮廓线以及规划参数作为输入，其通常是由分割模块60和/或显示模块62生成的。优化模块64任选地接收其他相关输入，诸如，指示辐射吸收的衰减图、针对靶30和/或OAR 32、34的累计运动模式、递送剂量分布等。基于所述输入，优化模块64生成和/或更新符合所述规划参数和任何其他相关输入的处置规划。所述处置规划适当地包括多个处置片段和要辐射的PTV。由所述优化模块64生成和/或更新的处置规划被适当地存储到一个或多个治疗存储器80中。
在一些实施例中，在接收运动数据和/或剂量测定数据的情况下，优化模块64采用低片段划分方案生成处置规划。例如，低片段划分方案能够跨越5-6个处置片段，由于在每个处置片段中递送的剂量的量值更高，每个片段假定比在典型的片段划分方案中具有更高的重要性。光纤感测和/或实时剂量测定的高时间和空间分辨率允许收集有关靶运动模式和/或递送剂量分布的详细信息。继而这允许降低处置规划的裕量，这对于低片段划分是很重要的，因为在低片段划分方案中运动引发的递送误差(如果有的话)将相对较高。与包括30-35个片段的标准处置规划相比，在处置规划的持续期间由于植入物(诸如，光纤18、20)对患者引起的身体不适将降至最低。
在一些实施例中，运动模块66结合其他模块一起工作，以便于生成运动补偿处置规划。患者被安排到处置卧榻70上，并且在合适的情况下，运动传感器50被连接至替代物18、20、22、24。例如，运动传感器50被连接至光纤18。之后，在预定时间段内(诸如，10分钟)，如上所述周期性地和/或连续地确定所述MS的位置和形状。临床医生选择预定时间段，这是临床医生认为观察患者的运动模式所需的时间量。在一些实施例中，所述预定时间段是患者特异性的。
之后，针对每个确定，估计所述MS的刚性运动。其适当地包括将所确定的所述MS的位置和形状与所述MS的参考位置和形状进行比较，以估计其间的运动。例如，刚性运动包括平移和旋转。在一些实施例中，额 外地或备选地采用非刚性运动。所述运动估计被应用于规划图像中的每个靶或OAR的位置，以产生运动补偿位置。针对每个靶和/或OAR的累计运动模式(例如，概率密度函数)是通过累计其运动补偿位置来确定的。对所述MS的位置和形状的确定越多，所述累计运动模式就越准确。
一旦生成累计运动模式，则将其提供给优化模块64，以生成和/或更新处置规划。例如，优化模块64采用累计运动模式来规划针对每个处置片段的运动补偿剂量分布。能够通过使规划剂量分布与对应的累计运动模式卷积而生成运动补偿剂量分布。例如，将针对某一片段的剂量分布与对应于所要辐射的靶的累计运动模式进行卷积。
在一些实施例中，运动模块66进一步结合其他模块一起工作，以便于生成被递送给患者的剂量的运动补偿估计。患者被安排到处置卧榻70上，并且在合适的情况下，运动传感器50被连接至替代物18、20、22、24。在执行处置规划的同时，如上文讨论的，周期性地和/或连续地确定所述MS的位置和形状。之后，如上文讨论的，针对每个靶和/或OAR生成具有片段特异性的累计运动模式。在一些实施例中，所述累计运动模式考虑在处置递送之前收集的样本。
之后，将累计运动模式与对应的规划剂量分布进行卷积。例如，将针对片段的累计运动模式与针对该片段的规划剂量分布进行卷积。之后，累计运动补偿剂量分布，以得到被递送给患者的剂量的运动补偿估计。可以设想，在执行处置规划或在执行处置规划之后确定所述运动补偿估计。如果在执行处置规划期间确定运动补偿估计的范围内，则将针对当前片段的累计运动模式与针对已经执行的片段的量做出调整的规划剂量分布进行卷积。
被递送至患者的剂量的运动补偿估计能够用于处置后分析。例如，能够将估计的或递送的剂量分布与规划剂量分布进行比较。此外，被递送至患者的剂量的运动补偿估计能够用于便于更新处置规划。例如，递送剂量分布的运动补偿估计能够被传送至优化模块64，以重新优化处置规划。可以设想在执行处置片段期间、在处置片段之后或在执行处置规划的任何其他点上实时地执行更新。
剂量测定模块68能够用于确定递送剂量分布的估计。在递送处置片段 期间，剂量测定模块68从剂量计26、28接收实时剂量测定数据。可以设想，能够在处置片段期间连续地和/或周期性地接收所述剂量测定数据。使用剂量计在规划图像中的已知位置，能够做出对递送剂量分布的估计。如上文所讨论的，也可以设想所述估计能够是针对运动的补偿。
对递送剂量分布的估计能够用于处置后分析。通过将规划剂量分布与对递送剂量分布的估计进行比较，能够确定剂量递送的效果。对递送剂量分布的估计也能够用于生成和/或更新处置规划。例如，对递送剂量分布的估计能够被传送至所述优化模块64，以重新优化处置规划。可以设想在执行处置片段期间、在处置片段之后或在执行处置规划的任何其他点上实时地执行更新。
所述剂量测定模块68能够进一步用于在处置片段期间使来自运动传感器50的运动数据与来自剂量计26、28的剂量测定数据相关。例如，可以采取连续地、以处置片段期间的预定次数以及以处置片段期间的预定频率的方式中的一个或多个来确定对递送剂量分布的估计以及MS的对应位置和形状。之后，使用(例如)时间戳使所述估计与所述当前位置和形状相关。
采用所述相关的估计以及当前位置和形状，能够确定导致与处置规划的最大剂量测定偏差的器官位置。例如，MS的当前位置和形状能够用于生成对递送剂量分布的运动补偿估计。之后，能够将对递送剂量分布的这些运动补偿估计与规划剂量分布进行比较，以确定导致最大剂量测定偏差的器官位置。通过对所述相关组(通常为多个)的至少一个内的剂量测定偏差求和，并且从高到低对所述总和进行阈值处理或排序，能够确定导致最大剂量测定偏差的器官位置。
使用相关的估计以及当前位置和形状，能够确定具体的运动模式和得到的与初始处置规划的剂量测定偏差之间的患者特异性关系。所述关系能够生成和/或更新对产生不可接受的剂量测定偏差的那些运动模式敏感的处置规划。
优化模块64能够使用所述器官位置和/或所述患者特异性关系来生成和/或更新处置规划。例如，器官位置和/或患者特异性关系能够被添加至数据库，并且用于改进针对对应的患者和/或类似的患者的处置规划的生成和 /或更新。能够基于人口统计和/或地点(诸如，地区、国家等)对相似度进行评估。
在针对患者的治疗会话的排定日期和时间上，治疗递送设备82向患者递送治疗。诸如消融治疗和/或近距离治疗的治疗能够包括涉及x射线、质子、高强度聚焦超声(HIFU)等中的一个或多个的辐射。根据任选在处置片段之间和/或在处置片段期间更新的处置规划，通过治疗控制系统84适当地控制治疗递送设备82。例如，能够从(例如)治疗存储器80接收治疗处置规划。
在一些实施例中，治疗控制系统84包括对准模块86，以便于使用从运动传感器50和/或剂量计26、28接收的运动数据和/或剂量测定数据来将患者与对应的处置规划的坐标框架的对准。可以设想，离线地(例如，在处置片段之前)和/或实时地(例如，在处置片段期间)执行对准。额外地或备选地，治疗控制系统84包括安全模块88，其便于在患者失去对准时中止处置片段。
为了便于将患者与对应的处置规划的坐标框架进行对准，患者被安置到处置卧榻70上，并且在适当的情况下，运动传感器50被连接至替代物18、20、22、24。如上文讨论的，确定所述MS的当前位置和形状。能够响应于事件(例如，由用户输入装置90或周期性计时器触发的事件)或连续地确定所述当前位置和形状。通常，在以离线方式执行对准时，通常只确定一次所述MS的当前位置和形状。此外，通常在实时地执行对准时，周期性地或连续地确定所述MS的当前位置和形状。
在确定所述MS的当前位置和形状后，将所述当前位置和形状与所述MS的参考位置和形状进行比较和匹配。能够自动地和/或手动地执行所述比较。就后者而言，所述当前位置和形状以及参考位置和形状能够被图形表示在显示装置92上。在一些实施例中，使用(例如)不同颜色、线条式样等覆盖所述图形表示和/或对其编码。在周期性地或连续地确定所述MS的当前位置和形状时，同样周期性地或连续地更新所述图形表示。
额外地或备选地，为了便于实施处置片段的同时实时地将患者对准，将如上文描述的从剂量计26、28的剂量测定数据中确定的当前递送剂量分布与规划剂量分布进行比较。能够响应于事件(诸如，由用户输入装置90 或周期性计时器触发的事件)或连续地确定当前递送剂量分布。能够自动地和/或手动地执行所述比较。就后者而言，所述当前剂量分布和所述规划剂量分布能够被图形表示在显示装置92上。在一些实施例中，使用(例如)不同颜色、线条式样等覆盖所述图形表示和/或对其编码。在周期性地或连续地确定当前剂量分布时，同样周期性地或连续地更新所述图形表示。
所述MS的当前位置和形状与所述MS的参考位置和形状之间的偏差和/或所述当前剂量分布与规划剂量分布之间的偏差是靶30和/或OAR 32、34已经从其在规划图像中的位置移动的指示。这会是由于患者运动(诸如，呼吸)导致的，或者因为患者在处置卧榻70上变得未对准。显著的且重现的偏差可以指示需要重新成像以及重新规划。相应地，基于所述比较，使患者重新对准。在一些实施例中，提供有关如何使患者重新对准的听觉和/或视觉提示。例如，可以在显示装置92上显示指示需要将患者向左移动的视觉提示。此外，在一些实施例中，自动地使患者重新对准。这能够包括移动处置卧榻70或移动递送治疗的治疗递送设备82。在这两种情况下，能够采用电动机、液压装置等中的一个或多个。
为了在患者失去对准时便于中止处置片段，如上文讨论的，将MS的当前位置和形状与MS的规划位置和形状进行手动或自动比较。额外地或备选地，将如上文描述的从剂量计26、28的剂量测定数据中确定的当前递送剂量分布与规划剂量分布进行比较。在执行手动比较时，轮到给予处置片段的临床医生使用用户输入装置90使其中止。假设执行自动比较，在偏差超过给予治疗的临床医生设置的阈值时，能够手动或自动地中止处置片段。所述阈值与对患者造成伤害、无法向靶30或OAR 32、34递送规划剂量的风险等成比例。在一些实施例中，临床医生将所述阈值设置到他们认为可接受的风险水平上。在其他实施例中，所述阈值是可基于剂量图可变的。例如，如果在某一方向的运动的不如另一方向关键，则所述阈值在那个方向能够更大。就手动中止而言，可以设想有关何时中止所述片段的听觉和/或视觉提示。例如，可以在显示装置92上显示指示必须通过用户输入装置90中止所述片段的视觉提示。
在一些实施例中，规划靶和/或OAR与当前靶和/或危及器官之间的空间关系。从所述MS的当前位置和形状中确定所述靶30和OAR 32、34的 当前位置和形状。如果所述空间关系偏离超出预定阈值，则中止所述处置片段。所述预定阈值是由临床医生适当设置的，并且与辐照OAR或给予靶的剂量不足的风险成比例。因而，所述临床医生将所述预定阈值设置到允许风险的最大水平上。有利地，这样的空间比较允许在靶被认为脱离PTV或OAR进入PTV的情况下进行介入。
治疗射束被聚焦到靶30和/或OAR 32、34的规划位置上。呼吸以及其他形式的患者运动导致靶30和/或OAR 32、34的实际位置不同于规划。例如，靶30部分或完全在辐射射束外，并且OAR 32、34部分或完全移动到辐射射束内。从MS的当前位置和形状中确定靶和OAR位置。在一个实施例中，只要靶30部分地移出所述辐射射束或者OAR 32、34部分地移入所述射束超出预定容限，则断开所述辐射射束。在靶30移回射束迹线中或者OAR 32、34移出射束迹线时，重新导通所述射束。在另一实施例中，调制辐射射束的强度，而不是ON/OFF门控。在另一实施例中，实时调整所述辐射射束迹线，以保持聚焦在靶30上，并且避开OAR 32、34。
射束强度和以下中的一个或多个：(1)使用剂量测定数据确定的对递送剂量分布的估计；以及(2)使用运动数据确定的所述MS的当前位置和形状(因而靶30和OAR 32、34的位置)被提供给所述规划系统16，以计算描绘在处置片段期间实际被递送至靶30和/或OAR 32、34的辐射剂量的递送剂量分布。通过将递送剂量分布与规划剂量分布进行比较，规划系统16计算对用于后续片段或相同片段的剩余部分的处置规划的调整。
所述规划系统16和治疗控制系统84包括一个或多个存储器94、96以及一个或多个处理器98、100。存储器94、96存储用于实施与规划系统16和治疗控制系统84相关联的功能的可执行指令，所述功能包括与分割模块60、显示模块62、优化模块64、运动模块66、剂量测定模块68、对准模块86和安全模块88相关联的那些功能。处理器98、100执行被存储在存储器94、96上的可执行指令。在某些实施例中，规划系统16和/或治疗控制系统84包括通信单元102、104，所述通信单元102、104用于经由通信网络和/或数据总线(诸如，局域网或因特网)与(例如)图像存储器14、治疗存储器80等彼此通信。
在递送处置规划之后，将植入物(诸如，替代物18、20、22、24、剂 量计26、28和无线发射器40)从患者体内移出。能够使用腹腔镜技术(即，最小侵入性的穿过会阴的技术)执行该操作。在采用收缩包42的情况下，收缩包42通常是可生物降解的，因而不需要将其移出。然而，如果其不是可生物降解的，则将其与植入物一起移出。
参考图6，提供了一种用于使用由OFS构成的MS进行治疗规划的方法150。规划系统16和/或治疗控制系统84的处理器98、100适当地执行方法150。从(例如)成像模态12中生成152靶和/或一个或多个OAR的一幅或多幅规划图像。还从(例如)运动传感器50中接收154指示被植入到患者内的至少一条光纤的位置和形状的光学运动数据。所述至少一条光纤充当靶和/或OAR的替代物。确定156规划图像上的OFS与所述光学运动数据之间的空间关系。从这些关系中确定所述靶和/或OAR的位置、形状和空间对应性。
基于所述规划图像以及任选的所述OFS的位置和形状，使用(例如)优化模块64来生成158、160规划剂量图和处置规划。之后，使用治疗递送设备82实施162生成的处置规划的处置片段，以递送治疗(通常是辐射治疗)的规划剂量。此外，在实施所述处置片段的同时，使用光学运动数据来确定164当前OFS、靶和OAR的位置和形状。
在一些实施例中，所确定的位置和形状用于结合所述规划剂量图和处置规划来计算166考虑实施处置片段期间的运动的递送剂量图。将递送剂量图与规划剂量图进行比较168，并且所述递送剂量图用于在递送处置规划期间重新生成160处置规划。此外，在一些实施例中，还将所确定的位置和形状与规划位置和形状进行比较170，并且做出有关所述治疗射束是否落在靶上的确定172。如果所述治疗射束未落在靶上，则断开174辐射束，直到其重新回到靶上，或者适当地调整174射束的轨迹。如果治疗射束处于靶上，则当前处置片段继续176。
参考图7-图8，将配备有一个或多个剂量计202、204、206、208、210、212的背心200配合到患者214身上。这里使用的“背心”表示可附着到患者的构造，诸如，衣物、裹覆物等。图7图示了从第一观察点看去的背心200的第一面。图8图示了从与图7的观察点相反的观察点看去的与所述第一面相反的所述背心200的第二面。背心200基本上能够是任何形状，诸 如，带状(如图所示)。
背心200的剂量计202、204、206、208、210、212与图1-图5的植入的剂量计26、28基本相同。此外，将背心200与图1-图5的治疗系统10适当地结合使用。在治疗系统10内，由植入的剂量计26、28生成的剂量测定数据能够被由背心200的剂量计202、204、206、208、210、212生成的剂量测定数据替代。因而，来自背心200的剂量计202、204、206、208、210、212的剂量测定数据能够用于患者安置和定位和/或自适应处置规划和递送。相对于植入的剂量计26、28，背心200的剂量计202、204、206、208、210、212有利地不需要处置前侵入过程。
通常，背心200的剂量计202、204、206、208、210、212包括一个或多个对，以测量从治疗递送设备82(如图1所示)(诸如，线性粒子加速器(LINAC))发出的特定辐射射束的入射和出射剂量。此外，每个对通常包括处于背心的相对的两侧(诸如，前面和背面)的剂量计。例如，如图7和图8中图示的，剂量计202与剂量计208成对，剂量计204与剂量计210成对，并且剂量计206与剂量计212成对。由于射束通常会处于前后和左右正交方向之间的任何角度上，因此在直径上相对的剂量计202、204、206、208、210、212需要是成对的。使用背心200，治疗控制系统84确保准确地向患者递送规划剂量。例如，图1-图5的对准模块86和安全模块88能够采用由背心200的剂量计202、204、206、208、210、212生成的剂量测定数据。
能够使背心200和/或剂量计202、204、206、208、210、212的定位适应于患者214的靶30和/或OAR 32、34。例如，一个或多个剂量计(通常为一个或多个对)能够被分组成对应于靶30和/或OAR 32、34的排布。之后，能够使排布适应于对应的靶和/或OAR。在图7和图8的范例中，使第一排布适应于患者214的前列腺。为了便于针对患者214进行定制，剂量计202、204、206、208、210、212通常是以可拆卸的方式连接至背心200的。例如，能够使用(例如)尼龙搭扣带和/或机械扣件将剂量计202、204、206、208、210、212连接至背心200。也可以设想，经由允许剂量计容易地从一个位置滑到另一位置的联锁轨道的系统将剂量计202、204、206、208、210、212固定到背心200上。
如上文提到的，剂量计202、204、206、208、210、212通常被布置为测量辐射射束的入射和/或出射剂量。因而，剂量计202、204、206、208、210、212通常被布置为与来自治疗递送设备82的射束方向一致。为了确定剂量计202、204、206、208、210、212的位置，采用上文描述的离线对准过程。即，将治疗递送设备82的坐标框架与规划图像的坐标框架进行配准。使用该配准，辐射射束的任何姿态能够被准确地映射到规划图像的空间上。因而，每个射束的入射和出射的准确位置能够被映射到患者的身体上，并且可以用于定位剂量计202、204、206、208、210、212。能够自动和/或手动地执行剂量计202、204、206、208、210、212的定位。就前者而言，剂量计202、204、206、208、210、212能够被连接至对剂量计202、204、206、208、210、212进行适当定位的电动机。例如，所述电动机能够沿背心200中的轨道滑动剂量计202、204、206、208、210、212。
如果将剂量计202、204、206、208、210、212放置到射束的路径中降低由靶接收的剂量，因而带来了问题，则剂量计202、204、206、208、210、212仅能够被放置到每个射束的出射路径中。此外，可以设想，仅针对当前生效的射束的出射路径安排一个剂量计，或者仅针对当前生效的射束的入射和出射路径安排一对剂量计。根据当前生效的射束的角位置，所述(一个或多个)剂量计能够被连接至沿背心200滑动或以其他方式定位所述(一个或多个)剂量计以根据需要将其定位的电动机。使用公知技术，能够将电动机的坐标框架与治疗递送设备82的坐标框架进行配准。
参考图9，提供了背心200的另一范例。背心200被定位在要处置的患者的靶前列腺的周围。所述背心包括剂量计216、218、220、222、224、226、228、230、232。此外，将射束方向叠加到前列腺剂量规划234的两个横截图上，其中，剂量计216、218、220、222、224、226、228、230、232被定位在每个射束的出射路径中。前列腺剂量规划234的不同颜色对应于不同的剂量水平，其中，剂量水平从所述前列腺剂量规划234的外围到所述前列腺剂量规划234的中心提高。在递送所述前列腺剂量规划期间，剂量计216、218、220、222、224、226、228、230、232测量进入和离开患者的剂量。使用已知的射束方向以及剂量计216、218、220、222、224、226、228、230、232的已知位置，如上文描述的，能够确定被递送至靶前列腺的 剂量。
如文中使用的，存储器包括以下中的一个或多个：非暂态计算机可读介质；磁盘或其他磁性存储介质；光盘或其他光学存储介质；随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他电子存储装置或芯片或在操作上互连的芯片组；可以经由互联网/内联网或局域网向其检索存储的指令的互联网/内联网服务器；等等。此外，如文中使用的，处理器包括微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等中的一个或多个；用户输入装置包括鼠标、键盘、触摸屏显示器、一个或多个按钮、一个或多个开关、一个或多个触发器(toggle)中的一个或多个；并且，显示装置包括LCD显示器、LED显示器、等离子体显示器、投影显示器、触摸屏显示器等中的一个或多个。
已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解以上详细描述之后会想到修改和变更。例如，规划系统16和治疗控制系统84能够是相同系统。应当将本发明解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们在所附权利要求或其等价方案的范围内。

Claims (15)

1.一种治疗规划系统(16)，包括：
至少一个处理器(98、100)，其被编程为：
接收受试者的区域的规划图像，所述受试者包括靶(30)和/或危及器官(OAR)(32、34)，并且所述受试者与至少一个替代物(18、20、22、24)和/或剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)相关联，所述替代物(18、20、22、24)充当针对所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的替代物，并且所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)测量被递送至所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的剂量；
确定针对所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)中的一个或多个在所述规划图像中的参考位置和形状；
从所述规划图像中确定所述替代物(18、20、22、24)和/或所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)的每个的参考位置和/或形状；
确定以下中的一个或多个之间的偏差：
所述替代物(18、20、22、24)的所述参考位置和/或形状与所述替代物(18、20、22、24)的当前位置和/或形状；以及，
规划剂量分布与递送剂量分布，所述递送剂量分布是从剂量测定数据以及所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)的所述参考位置和/或形状中确定的；
其中，所述受试者包括植入的光纤(18、20)，所述植入的光纤定义光纤结构(OFS)，所述替代物(18、20、22、24)为所述植入的光纤(18、20)。
2.根据权利要求1所述的治疗规划系统(16)，其中，所述替代物(18、20、22、24)和/或所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)被植入到所述受试者内，并且被直接固定到所述靶(30)、所述OAR(32、34)以及接近所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的组织中的至少一个上和/或被间接固定到所述靶(30)、所述OAR(32、34)以及接近所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的组织中的所述至少一个上。
3.根据权利要求2所述的治疗规划系统(16)，其中，所述替代物(18、20、22、24)和/或所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)被植入到所述受试者内，并且使用收缩包(42)被间接固定到所述靶(30)、所述OAR(32、34)以及接近所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的组织的所述至少一个上。
4.根据权利要求1所述的治疗规划系统(16)，其中，所述受试者包括所述替代物(18、20、22、24)，并且所述处理器(98、100)还被编程为：
确定针对所述替代物(18、20、22、24)的所述参考位置和/或形状；
接收指示所述替代物(18、20、22、24)的所述当前位置和/或形状的运动数据；并且
确定所述替代物(18、20、22、24)的所述参考位置和/或形状与所述替代物(18、20、22、24)的所述当前位置和/或形状之间的偏差。
5.根据权利要求4所述的治疗规划系统(16)，其中，所述处理器(98、100)还被编程为：
从所述替代物(18、20、22、24)的所述参考位置和形状与所述替代物(18、20、22、24)的当前位置和形状之间的偏差中确定所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)在所述规划图像中的所述当前位置和形状；并且，
确定所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的所述当前位置和形状与所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的所述参考位置和形状之间的偏差。
6.根据权利要求4和5中的任一项所述的治疗规划系统(16)，其中，所述处理器(98、100)还被编程为：
在治疗的递送期间接收指示针对所述替代物(18、20、22、24)在所述规划图像中的当前位置和/或形状的运动数据；并且，
执行以下中的一个或多个：
基于所述替代物(18、20、22、24)的偏差，调整所述治疗的所述递送所基于的处置规划；以及，
从所述运动数据中生成对被递送至所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的辐射的运动补偿估计。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的治疗规划系统(16)，其中，所述处理器(98、100)还被编程为：
接收预定时间段内的多个运动数据样本和/或多个剂量测定数据样本，所述运动数据样本中的每个指示针对所述替代物(18、20、22、24)在所述规划图像中的位置和/或形状，并且所述剂量测定数据样本中的每个指示被递送至所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的剂量；并且，
执行以下中的一个或多个：
从所述多个运动数据样本中生成针对所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的累计运动模式；以及，
通过使所述多个运动数据样本和所述多个剂量测定数据样本相关并对其分析，执行以下中的一个或多个：
确定具有最大剂量测定偏差的所述靶(30)和/或所述OAR(32)的位置；以及，
确定运动模式与剂量测定偏差之间的患者特异性关系。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的治疗规划系统(16)，其中，所述处理器(98、100)还被编程为：
接收指示所述OFS的参考位置和形状的参考光学运动数据；
从所述参考光学运动数据中确定所述OFS在所述规划图像中的所述参考位置和形状；
接收指示所述OFS的当前位置和形状的当前光学运动数据；
从所述当前光学运动数据中确定所述OFS在所述规划图像中的所述当前位置和形状；并且，
确定所确定的所述OFS的参考位置和形状与所确定的所述OFS的当前位置和形状之间的偏差。
9.根据权利要求1-5中的任一项所述的治疗规划系统(16)，其中，所述替代物(18、20、22、24)是光纤(18、20)，并且以下中的一个或多个是沿所述光纤(18、20)的长度使用具有不同布拉格波长的纤维布拉格光栅(74)来确定的：(1)所述替代物(18、20、22、24)的所述参考位置和/或形状；以及(2)所述替代物(18、20、22、24)的所述当前位置和/或形状。
10.根据权利要求1-5中的任一项所述的治疗规划系统(16)，其中，所述受试者包括所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)，并且所述处理器(98、100)还被编程为：
确定针对所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)的所述参考位置和/或形状；
从所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)接收指示被递送至所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的剂量的剂量测定数据；并且，
确定所述规划剂量分布与所述递送剂量分布之间的偏差。
11.根据权利要求1-5中的任一项所述的治疗规划系统(16)，其中，所述偏差用于治疗的递送，所述治疗包括消融治疗、近距离治疗、x射线治疗、质子治疗和高强度聚焦超声(HIFU)治疗中的一个。
12.一种治疗系统(10)，包括：
结构(42、200)，其携带一个或多个剂量计(202、204、206、208、210、212)，所述剂量计(202、204、206、208、210、212)被定位为测量被递送至受试者的靶(30)和/或危及器官(OAR)(32、34)的剂量，所述结构(42、200)包括：
植入的收缩包(42)，其包括所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)中的至少一些，所述收缩包(42)将至少一些的所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)定位于所述靶(30)、所述危及器官(32、34)以及接近所述靶(30)和/或所述危及器官(32、34)的组织中的一个；以及，
至少一个处理器(98、100)，其被编程为：
从所述剂量计(202、204、206、208、210、212)接收指示被递送至所述靶(30)和/或所述OAR(32、34)的剂量的剂量测定数据；并且，
确定规划剂量分布与递送剂量分布之间的偏差，所述递送剂量分布是从所述剂量测定数据中确定的。
13.根据权利要求12所述的治疗系统(10)，其中，所述结构(42、200)还包括：
背心(200)，其包括所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)中的至少额外一些，所述剂量计(26、28、202、204、206、208、210、212)中的所述至少额外一些被定位在所述背心(200)上，以与治疗递送设备(82)的射束方向一致。
14.根据权利要求13所述的治疗系统(10)，其中，所述剂量计(202、204、206、208、210、212)的所述至少额外一些包括至少一个对，每对包括被定位在特定射束的入射处的剂量计和/或被定位在所述特定射束的出射处的剂量计。
15.根据权利要求12-14中的任一项所述的治疗系统(10)，其中，所述处理器(98、100)还被编程为：
执行以下中的一个或多个：
响应于所述规划剂量分布与所述递送剂量分布之间的偏差超过选定标准，停止治疗的递送；
基于所述规划剂量分布与所述递送剂量分布的偏差，将所述受试者在处置卧榻(70)中对准；以及，
基于所述规划剂量分布与所述递送剂量分布的偏差，调整所述治疗的递送所基于的处置规划。
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9833637B2 (en) 2011-05-02 2017-12-05 Radiadyne Llc Skin patch dosimeter
CN111282164A (zh) * 2012-03-26 2020-06-16 皇家飞利浦有限公司 用于规划辐射处置治疗的系统
US9649508B2 (en) 2012-09-13 2017-05-16 Emory University Methods, systems and computer readable storage media storing instructions for determining patient specific treatment planning margins
JP6494534B2 (ja) * 2013-05-31 2019-04-03 ランダウアー インコーポレイテッド 職業および環境用線量計のための集積放射線センサおよびエネルギーハーベスタを用いる、ワイヤレス、動作および位置センシングの方法
EP3030317B1 (en) 2013-08-07 2018-02-21 Koninklijke Philips N.V. Therapy planning
ES2768659T3 (es) 2013-09-27 2020-06-23 Mevion Medical Systems Inc Exploración de haces de partículas
ES2886148T3 (es) * 2013-11-27 2021-12-16 Univ Dalhousie Sistema y procedimiento de fabricación de un bolo para radioterapia utilizando una impresora tridimensional
US10675487B2 (en) 2013-12-20 2020-06-09 Mevion Medical Systems, Inc. Energy degrader enabling high-speed energy switching
US9962560B2 (en) 2013-12-20 2018-05-08 Mevion Medical Systems, Inc. Collimator and energy degrader
US9661736B2 (en) 2014-02-20 2017-05-23 Mevion Medical Systems, Inc. Scanning system for a particle therapy system
JP2015169761A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 ソニー株式会社 光コネクタとケーブルおよび光通信装置
WO2015169498A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Koninklijke Philips N.V. Treatment planning system
KR20220065894A (ko) * 2014-07-28 2022-05-20 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 수술중 세그먼트화를 위한 시스템 및 방법
DE102014218795B4 (de) * 2014-09-18 2016-08-04 Siemens Healthcare Gmbh Applikatorvorrichtung zur Durchführung einer Brachytherapie und/oder einer Magnetresonanzbildgebung
GB201420950D0 (en) 2014-11-25 2015-01-07 Sck Cen Mask for radiation dosimetry
EP3256215B1 (en) 2015-02-11 2023-10-04 ViewRay Technologies, Inc. Planning and control for magnetic resonance guided radiation therapy
GB2539261A (en) * 2015-06-12 2016-12-14 Elekta ltd Improvements in Dosimetry Techniques for Radiotherapy
GB2543731A (en) * 2015-06-12 2017-05-03 Elekta ltd Improvements in dosimetry techniques for radiotherapy
EP3361978A4 (en) 2015-10-16 2019-05-29 Dalhousie University SYSTEMS AND METHOD FOR MONITORING THE PATIENT MOVEMENT THROUGH CAPACITIVE POSITION DETECTION
US10786689B2 (en) 2015-11-10 2020-09-29 Mevion Medical Systems, Inc. Adaptive aperture
WO2017081768A1 (ja) * 2015-11-11 2017-05-18 三菱電機株式会社 粒子線治療装置及び治療計画補正方法
US11110298B2 (en) * 2015-12-22 2021-09-07 Koninklijke Philips N.V. Intensity modulated proton therapy (IMPT) plan optimization based at least on internal organ anticipated movement and/or expected deformation
US10744344B2 (en) * 2016-03-30 2020-08-18 Koninklijke Philips N.V. Adaptive radiation therapy planning
US10925147B2 (en) 2016-07-08 2021-02-16 Mevion Medical Systems, Inc. Treatment planning
US11103730B2 (en) 2017-02-23 2021-08-31 Mevion Medical Systems, Inc. Automated treatment in particle therapy
US10688320B2 (en) 2017-05-30 2020-06-23 Reflexion Medical, Inc. Methods for real-time image guided radiation therapy
EP3641884B8 (en) 2017-06-22 2024-01-03 RefleXion Medical, Inc. Methods for calculating bounded dose-volume histograms (dvh) for evaluating a treatment plan
US10653892B2 (en) 2017-06-30 2020-05-19 Mevion Medical Systems, Inc. Configurable collimator controlled using linear motors
JP7195646B2 (ja) * 2017-07-26 2022-12-26 リフレクション メディカル， インコーポレイテッド 放射線療法のグラフィック表示
JP7171285B2 (ja) * 2018-07-20 2022-11-15 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 放射線治療支援装置及びプログラム
US11224396B2 (en) 2018-11-30 2022-01-18 Accuray, Inc. Method and apparatus for improving scatter estimation and correction in imaging
WO2020150505A1 (en) 2019-01-16 2020-07-23 Reflexion Medical, Inc. Methods for setup corrections in radiation therapy
CN113811356A (zh) 2019-03-08 2021-12-17 美国迈胜医疗系统有限公司 用于粒子治疗系统的准直器和射程调节器
JP2022541003A (ja) 2019-07-12 2022-09-21 リフレクション メディカル， インコーポレイテッド 放射線療法のための多標的治療計画および送達および仮想位置照合
CN111388879B (zh) * 2020-03-19 2022-06-14 上海联影医疗科技股份有限公司 一种放射剂量确定系统、装置及存储介质
KR102522408B1 (ko) * 2021-04-30 2023-04-14 연세대학교 산학협력단 방사선량 측정 자동 평가 방법 및 장치
US11794039B2 (en) 2021-07-13 2023-10-24 Accuray, Inc. Multimodal radiation apparatus and methods
US11854123B2 (en) 2021-07-23 2023-12-26 Accuray, Inc. Sparse background measurement and correction for improving imaging

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101209367A (zh) * 2006-12-25 2008-07-02 深圳市海博科技有限公司 一种放射治疗中病人靶区剂量反演的方法
WO2011009087A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Cyberheart, Inc. Heart treatment kit, system, and method for radiosurgically alleviating arrhythmia

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4972836A (en) 1989-12-18 1990-11-27 General Electric Company Motion detector for high-resolution magnetic resonance imaging
CA2073162C (en) 1991-07-31 1999-06-29 Lee A. Danisch Fiber optic bending and positioning sensor
US5241300B1 (en) 1992-04-24 1995-10-31 Johannes Buschmann Sids detection apparatus and methods
US6256090B1 (en) 1997-07-31 2001-07-03 University Of Maryland Method and apparatus for determining the shape of a flexible body
US6431175B1 (en) * 1997-12-30 2002-08-13 Remon Medical Technologies Ltd. System and method for directing and monitoring radiation
WO2001013060A1 (en) 1999-08-13 2001-02-22 Advanced Sensor Technologies Llc Probe position sensing system for use in a coordinate measuring machine
US6495819B1 (en) 2000-08-08 2002-12-17 Southwest Research Institute Dual-interferometer method for measuring bending of materials
US6846286B2 (en) 2001-05-22 2005-01-25 Pentax Corporation Endoscope system
US7557353B2 (en) * 2001-11-30 2009-07-07 Sicel Technologies, Inc. Single-use external dosimeters for use in radiation therapies
US6888623B2 (en) 2003-02-26 2005-05-03 Dynamic Technology, Inc. Fiber optic sensor for precision 3-D position measurement
US7440087B2 (en) 2004-02-24 2008-10-21 Luna Innovations Incorporated Identifying optical fiber segments and determining characteristics of an optical device under test based on fiber segment scatter pattern data
US20060013523A1 (en) 2004-07-16 2006-01-19 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
US7772541B2 (en) 2004-07-16 2010-08-10 Luna Innnovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
JP4798476B2 (ja) * 2005-02-22 2011-10-19 独立行政法人放射線医学総合研究所 線量計装着ウェア、これを用いた体表面被曝線量分布測定装置
EP1709905A1 (en) 2005-04-06 2006-10-11 Deutsches Krebsforschungszentrum Stiftung des öffentlichen Rechts Belt system for measuring respiration dependent girth change during magnetic resonance imaging
JP2009502255A (ja) * 2005-07-22 2009-01-29 トモセラピー・インコーポレーテッド 治療プランのデリバリにおける品質保証基準を評価するための方法およびシステム
JP4484789B2 (ja) * 2005-08-22 2010-06-16 国立大学法人 東京大学 球状蛍光ガラス線量測定素子の積算吸収線量測定方法、球状蛍光ガラス線量測定素子、及び積算吸収線量測定用装置
US7930065B2 (en) 2005-12-30 2011-04-19 Intuitive Surgical Operations, Inc. Robotic surgery system including position sensors using fiber bragg gratings
CN102599875B (zh) 2006-03-22 2015-03-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 医疗器械系统
US8146874B2 (en) 2007-02-02 2012-04-03 Hansen Medical, Inc. Mounting support assembly for suspending a medical instrument driver above an operating table
US20080262390A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-23 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Fiducials for placement of tissue closures
US20090018403A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Sicel Technologies, Inc. Trackable implantable sensor devices, systems, and related methods of operation
US20100316259A1 (en) * 2009-06-16 2010-12-16 Wu Liu Using a moving imaging system to monitor anatomical position as a function of time
US20130033700A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Abdelbasset Hallil Radiation dosimeter with localization means and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101209367A (zh) * 2006-12-25 2008-07-02 深圳市海博科技有限公司 一种放射治疗中病人靶区剂量反演的方法
WO2011009087A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Cyberheart, Inc. Heart treatment kit, system, and method for radiosurgically alleviating arrhythmia

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