基于現(xiàn)存患者信息的放射線照相成像參數(shù)選擇的制作方法
【專利摘要】用于通過使用現(xiàn)存患者信息來自動放射線照相成像參數(shù)生成的系統(tǒng)和方法。將患者信息分類，并且根據(jù)應用于至少一個患者信息類別的選擇的基于知識的模型來選擇和處理放射線照相設備的一個或多個放射線照相成像參數(shù)。輸出針對所選擇的成像參數(shù)的值。根據(jù)處理和優(yōu)化可以自動生成針對若干成像參數(shù)的值。備選地，可以建議將值、值的范圍呈現(xiàn)給臨床醫(yī)生。放射線照相成像參數(shù)的處理和優(yōu)化可以基于患者信息的子集。
【專利說明】
基于現(xiàn)存患者信息的放射線照相成像參數(shù)選擇
技術領域
[0001]本公開的實施例總體上涉及成像設備，并更為具體地涉及放射線照相成像設備。
【背景技術】
[0002]放射治療(RT)是針對癌癥治療的一種普遍且高效的方法，其中離子化的放射被用于意圖殺滅惡性腫瘤細胞或減緩其生長。RT通常與外科手術、化療或激素治療相結合，但也可以被用作主要治療模式。放射治療可以被管理為內部RT或近距離治療，或更為常見的外部射束RT。
[0003]內部RT治療通常包括將一個或多個放射源永久性地或暫時性地放置在指定的治療區(qū)域附近。相反，外部射束RT通常涉及將由位于相對于患者或放射對象外部的源所產生的放射射束引導至受病痛折磨的治療區(qū)域。射束可以包括光子、電子、質子或其他重離子；光子(目前)是最常用的粒子類型。在RT期間惡性細胞被使用的離子化放射破壞。然而，來自放射的破壞并不限于惡性細胞，并且因此，理想地將對治療體積(volume)以外的健康組織的放射的劑量最小化以避免那些組織被類似地破壞。
[0004]傳統(tǒng)RT治療計劃方法學的目的在于設計對目標體積產生盡可能均勻的計量分布的治療方案，而使該體積之外的劑量最小化。通常，諸如X射線設備、計算機斷層影像(CT)、錐形束計算斷層影像(CBCT)或核磁共振成像(MRI)設備之類的成像設備被用于生成一個或多個初始掃描或感興趣的區(qū)域的圖像(例如，預先治療計劃圖像)。通常地，一旦已經取得了圖像，暴露在目標區(qū)域中的關鍵結構(例如，區(qū)域或器官)被特別地標識，以使得治療可以被優(yōu)化地引導。
[0005]通常，在緊鄰治療會話(sess1n)之前，但在治療計劃成像會話之后，將患者成像以確認患者定位并提供針對治療的感興趣的區(qū)域的位置的驗證。將在治療計劃階段所計算的劑量分布與遞送至患者的劑量分布之間的偏差最小化的成功的放射治療是至關重要的。特別地，集成有放射線照相設備的CBCT可以被用于IGRT中的患者定位和驗證，特別是在緊鄰放射治療會話之前。
[0006]通常地，從業(yè)者必選基于從業(yè)者對特定患者歷史的經驗和知識來選擇適當?shù)脑磪?shù)(例如，源電壓和電流，掃描軌跡)和圖像捕獲參數(shù)(例如，幀速率、動態(tài)增益)。盡管利用了人的專業(yè)知識，但這樣的方法還是易于出現(xiàn)人為錯誤、在不同從業(yè)者之間的不一致，以及不能利用關于該患者全部可用信息。

【發(fā)明內容】

[0007]針對患者的定位過程，將成像器源設定(例如，放射線照相設備設定)以及圖像捕獲設定理想地進行優(yōu)化，以便既獲得高質量的圖像又同時將對患者的放射劑量最小化。因此，本公開的實施例使用現(xiàn)存的患者特定的信息一一例如從預先治療計劃CT掃描中得到的患者成像一一以便在緊鄰放射治療之前例如使用kV/MV X射線成像系統(tǒng)來自動生成待被用于將患者成像的一個或多個成像參數(shù)。
[0008]提供該
【發(fā)明內容】
以用簡化形式引入對概念的選擇，其在下面具體實施例中進一步描述。該
【發(fā)明內容】
并不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或重要特征，也不旨在被用于限定所要求保護的主題的范圍。
[0009]根據(jù)本公開的實施例，提供了一種用于通過使用現(xiàn)存的患者信息的自動放射線照相成像參數(shù)生成的系統(tǒng)和方法。將患者信息分類，并且根據(jù)應用于對至少一個患者信息分類選擇的基于知識的模型來選擇和處理放射線照相設備的一個或多個放射線照相成像參數(shù)。輸出針對所選擇的(多個)成像參數(shù)的值。可以根據(jù)處理和優(yōu)化來自動生成針對若干成像參數(shù)的值。備選地，可以建議將值、值的范圍呈現(xiàn)給臨床醫(yī)生。放射線照相成像參數(shù)的處理和優(yōu)化可以基于患者信息的子集。
[0010]更為具體地，本公開的一個方面包括一種用于生成針對患者的放射性照相圖像的一個或多個參數(shù)的方法。該方法包括接收與針對患者的放射線照相圖像有關的患者信息的步驟?；谒邮盏幕颊咝畔⒋_定至少一個成像類別。從若干基于知識的模型中選擇一個或多個基于知識的模型，根據(jù)成像類別做出該選擇。從若干放射性照相成像參數(shù)中選擇一個或多個放射性照相成像參數(shù)，根據(jù)成像類別做出該選擇。根據(jù)一個或多個基于知識的模型處理所選擇的放射性照相成像參數(shù)，以用于優(yōu)化所選擇的放射性照相成像參數(shù)，并且生成所選擇的成像參數(shù)的值作為輸出。
[0011]上述為
【發(fā)明內容】
，并因此必然包含對細節(jié)的簡化、概括和省略；因此，本領域技術人員應當意識到該
【發(fā)明內容】
僅為說明性且并不是旨在以任何方式限定性的。如僅由權利要求書限定的本發(fā)明的其他方面、發(fā)明性特征以及優(yōu)勢將在下面所闡述的非限定性具體實施例中變得清楚。
【附圖說明】
[0012]并入其中并形成本說明書的一部分的附圖圖示了本發(fā)明的實施例，并連同描述一起用于對本發(fā)明的原理進行解釋。
[0013]圖1描繪根據(jù)本公開實施例的示例性放射治療系統(tǒng)。
[0014]圖2描繪根據(jù)本公開實施例的圖示了放射性照相成像參數(shù)生成系統(tǒng)的示例性配置的功能框圖。
[0015]圖3描繪根據(jù)本公開實施例的用于生成針對放射性照相成像設備的成像參數(shù)的方法的流程圖。
[0016]圖4描繪根據(jù)本公開實施例的包括可選的對患者數(shù)據(jù)的子集和/或對基于知識的模型的手動選擇的考慮的、用于生成針對放射性照相成像設備的成像參數(shù)的方法的流程圖。
[0017]圖5描繪根據(jù)本公開實施例的示例性計算環(huán)境。
具體實施例
[0018]現(xiàn)將參考若干實施例。盡管將結合備選實施例來描述主題，但是應當可以理解它們并不旨在將所要求保護的主題限定于這些實施例。相反，所要求保護的主題旨在涵蓋備選、修改以及等同方案，其可以被包括在如隨附的權利要求書所限定的所要求保護的主題的精神和范圍內。
[0019]此外，在下面詳細描述中，闡述多個特定細節(jié)以便提供對所要求保護的主題的全面理解。然而，本領域的技術人員應當認識到，可以在沒有這些特定細節(jié)或其等同方案的情況下實踐實施例。在其他實例中，沒有詳細描述已知的方法、過程以及部件，以便不會不必要地模糊主題的方面和特征。
[0020]針對一種方法呈現(xiàn)并討論下面的具體實施例的部分。盡管在本文的附圖中公開了描述該方法操作的該方法的步驟和順序，但這些步驟和順序為示例性的。實施例非常適于執(zhí)行各種其他步驟或在本文附圖的流程圖中所記載的步驟的變形，并且以不同于本文中所描繪或表述的順序。
[0021]可以在貯存在一些形式的計算機可用介質(諸如程序模塊)上的由一個或多個計算機或其他計算設備執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的通用上下文中討論本文中所描述的實施例。通常，程序模塊包括例程、程序、對象、部件、數(shù)據(jù)結構等，其執(zhí)行特定任務或實施特定抽象數(shù)據(jù)類型。在各種實施例中，程序模塊的功能可以根據(jù)需要被組合或分布。
[0022]通過示例但非限定性方式，計算機可用介質可以包括計算機存儲介質和通信介質。計算機存儲介質包括以用于諸如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模塊或其他數(shù)據(jù)之類的信息的存儲的任意方法和技術實施的易失性的和非易失性的、可刪除的和不可刪除的介質。計算機存儲介質包括但不限于隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)。電可擦除可編程ROM(EEPROM)、閃速存儲器或其他存儲器技術、光盤驅動器(CD-ROM)、數(shù)字多用途光盤(DVD)或其他光存儲設備、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲器或其他磁性存儲器設備，或可被用于存儲所需信息的任意其他介質。
[0023]通信介質可以體現(xiàn)為在諸如載波或其他傳輸機制之類的調制數(shù)據(jù)信號中的計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模塊或其他數(shù)據(jù)，并且包括任意信息遞送介質。術語“調制數(shù)據(jù)信號”表示具有一個或多個特征集合的信號或以將信息編碼在信號中的方式而被改變的信號。通過示例但非限定方式，通信介質包括諸如有線網絡或直接線連接之類的有線介質，以及諸如聲學、射頻(RF)、紅外和其他無線介質之類的無線介質。任意上述內容的組合也應當被包括在計算機可讀介質的范圍內。
[0024]如本文中所使用的，術語“圖像”或“醫(yī)療圖像”可以被互換地使用，并指代由成像系統(tǒng)創(chuàng)建的圖像，成像系統(tǒng)包括但不限于X射線放射線照相、X射線計算斷層(CT)成像、錐形束計算斷層影像的(CBCT)、核磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射斷層(PET)成像、單光子發(fā)射計算斷層掃描(SPET)成像、以及超聲(US)成像。醫(yī)療圖像可以是2D圖像或3D圖像。
[0025]在下面的實施例中，描述了用于自動生成針對患者的放射性照相成像參數(shù)的技術。實施例包括用于基于現(xiàn)存的患者信息以及根據(jù)基于知識的模型來生成一個或多個放射性照相成像參數(shù)的方法。
[0026]示例性放射治療和成像儀
[0027]現(xiàn)參考圖1，描繪了根據(jù)跟公開的一個實施例的示例性放射治療和成像設備100的圖示。在一個配置中，放射治療和成像設備100包括支撐機構(例如，機架101)、包括治療頭部103的放射源(例如，醫(yī)療或臨床線性加速器)。在一個實施例中，治療頭部103被適配以接收(例如，來自電子槍的)主電子射束，其在入射到(常見地由高Z金屬構成的)目標材料時將產生被稱為“韌致福射光子(bremsstrahlung photon)”的物質，并由此生成光子射束，最終從治療源105放射出。
[0028]在另外的實施例中，多個機械臂(例如，機械臂107、108和109)可以被接附到機架并耦合到第二(診斷)放射源111，以及區(qū)域檢測器板113(通常由單點檢測器的網格組成)。根據(jù)一些實施例，附加臂可以被接附到用于接收來自治療源105的放射的傳送門區(qū)域檢測器板118。在另外的實施例中，設備100可以包括患者沙發(fā)椅115。實施例中的沙發(fā)椅115是機械沙發(fā)椅，能夠移動以便改變患者在沙發(fā)椅上的位置。放射治療和成像設備100可以進一步包括可通信地耦合的計算設備117用于處理圖像和/或控制及操控設備100。根據(jù)一些實施例，從治療源105放射出并在傳送門檢測器板118中接收到的放射可以在MV放射(兆伏放射)的范圍內操作，然而從第二放射源111散布的并在區(qū)域檢測器板113中接收到的放射可以在kV放射(千伏放射)的范圍內操作。
[0029]在一個實施例中，定位于患者沙發(fā)椅115之上的機架101的端部被附接到用于生成(例如，用于治療或成像目的的)放射的治療源105?；颊弑欢ㄎ?通常仰臥)在患者沙發(fā)椅115上。通過將放射射束(例如，X射線光子射束)發(fā)送穿過目標體積并在區(qū)域檢測器板113中接收來自源111的射束或在檢測器板118中接收來自源105的射束來放射目標體積(通常被定位在患者對象內或周圍)。
[0030]根據(jù)一個實施例，可以分別使用診斷源111或治療放射源105結合區(qū)域檢測器113或區(qū)域檢測器118來獲取目標體積的圖像。在備選實施例中，X射線檢測器和放射源可以被用于診斷以及與放射性照相領域不相關的其他應用。在實施例中，與針對每個放射性照相圖像接收到的放射能量相對應的數(shù)據(jù)通過計算設備117被存儲。在另一實施例中，包括計算設備117的存儲器基本上是耐放射的，使用基底和/或邏輯方法對本領域的技術人員而言是已知的。
[0031]在其他實施例中，系統(tǒng)可以不包括放射治療設備。而是，系統(tǒng)可以包括放射源和成像器。例如，在其他實施例中，系統(tǒng)可以包括X射線源和平板檢測器。在另外的實施例中，源和成像器可以被安裝或可以不被安裝在旋轉機架(例如，針對CBCT的旋轉機架)上。盡管本文中描述的實施例將包括X射線(光子)射束的生成以及使用，但應當理解，備選實施例非常適于其他粒子和對應的粒子射束的生成和使用。這些備選實施例可以包括但不限于，電子和電子射束;質子和質子射束；以及離子和離子射束。
[0032]根據(jù)本公開的實施例，緊鄰治療過程之前，放射性照相成像參數(shù)被生成用于針對患者的注冊(即，定位)而執(zhí)行的成像。根據(jù)確定的優(yōu)化可以建議或預先選擇成像參數(shù)?？梢詫⒒颊咝畔⒎诸愐员阋龑Х派湫哉障喑上駞?shù)的選擇以用于優(yōu)化。例如，關于患者體重的患者信息、出現(xiàn)的材料(諸如金屬)、要被優(yōu)化的內容(例如，針對兒童的劑量的優(yōu)化，其中誘發(fā)的癌癥是危險，對比于針對軟組織的圖像對比度(其要求更大的放射劑量))全部可以被納入成像參數(shù)生成的因子?？梢愿鶕?jù)對感興趣的區(qū)域(例如，如果目標區(qū)域是骨結構，則可以僅針對定位骨結構(由于針對骨結構的較高的對比度，因此所需的較低的放射劑量)來優(yōu)化被執(zhí)行的成像)的優(yōu)化來建立患者的注冊?；蛘撸绻繕藚^(qū)域是軟組織，則更大的放射劑量是必要的。
[0033]根據(jù)本公開的實施例，設備100的某些放射性照相成像參數(shù)可以被自動校準(或備選地，被建議)以產生或強調所生成的圖像的某些質量。這些參數(shù)可以包括例如，改變光子射束的強度(例如，源電壓和/或源電流)或幾何尺寸(例如，角度或軌跡)，和/或區(qū)域檢測器113或區(qū)域檢測器118的位置。幾何圖像獲取參數(shù)可以包括源和/或檢測器位置、定向、和/或軌跡、掃描軌跡、扇區(qū)類型選擇(例如，半個扇區(qū)或完整扇區(qū))，以及沙發(fā)椅115的位置。額外地，可以控制放射源的射束脈沖長度。在一個方面中，可以自動選擇(或者可選地，建議)成像和/或匹配模式。成像參數(shù)可以包括例如:對捕獲靜態(tài)體積或多個體積(例如，4D-CBCT)的序列的確定;數(shù)字層析X射線照相組合(DTS)設定;CBCT設定;選通設定的確定(例如，成像與患者解剖學移動的同步)；以及圖像重構參數(shù)(例如，圖像切片厚度)，作為非詳盡列表。
[0034]圖像獲取參數(shù)可以包括例如:檢測器幀速率;濾波器和鮑伊(bowtie)選擇;針對準直器片的設定，和/或多葉片準直器(mult1-leaf collimator，MLC)檢測器設定，諸如，增益、暗場和像素混合(binning)。對本領域技術人員已知的其他圖像處理參數(shù)與本公開的精神和范圍已知。此外，根據(jù)本公開的實施例，對外部設備(或多個外部設備)的一個或多個功能的控制與成像設備通信。示例性外部設備功能包括:選通;代用品;運動管理設備；以及外部定位設備。本文中進一步描述了針對這些以及其他放射性照相成像參數(shù)的自動生成的方式，尤其在圖2至圖5的描述中。
[0035]在一個方面中，本公開的實施例采用來自預先治療步驟的全部患者數(shù)據(jù)，以便針對患者定位圖像捕獲來優(yōu)化放射性照相成像參數(shù)。放射性照相成像參數(shù)可以包括源參數(shù)(例如，源電壓)和圖像捕獲參數(shù)(例如，幀速率)兩者。取決于患者案例的本質以及可能期望的結果，“優(yōu)化”可以包含對一個或多個成像參數(shù)的優(yōu)化。
[0036]現(xiàn)參考圖2，功能框圖描繪了根據(jù)本公開實施例的放射性照相成像參數(shù)生成系統(tǒng)200的示例性配置。放射性照相成像參數(shù)200包括實施一個或多個基于知識的模型220的數(shù)據(jù)處理部件210、選擇模塊225、優(yōu)化模塊230。放射性照相成像參數(shù)生成系統(tǒng)200可以可選地進一步包括輸入接口 235和輸出接口 240。系統(tǒng)200整體地或部分地被實施為軟件程序、硬件邏輯，或其組合。
[0037]基于知識的模型220能夠包括專家系統(tǒng)和/或物理模型。專家系統(tǒng)具有特定患者病例的知識，并且取決于病例，該系統(tǒng)建議預設參數(shù)。例如，專家系統(tǒng)可以實施為不同病例的數(shù)據(jù)庫，并且針對每個病例，唯一的參數(shù)被指定。數(shù)據(jù)庫中的每個病例可以包括圖像像素數(shù)據(jù)，該圖像像素數(shù)據(jù)包括解剖信息，諸如解剖結構的輪廓、骨直徑、目前的水分含量、目前的脂肪含量、肺組織的大小、腫瘤輪廓等。通常地，專家系統(tǒng)存在于子系統(tǒng)水平一一即專用于特定金屬存在的金屬(例如選擇來優(yōu)化金屬的成像的參數(shù))，以及對于具有金屬植入物的患者，專用于對應金屬植入物材料的金屬可以被使用。同樣地，存在針對各種類型的軟組織、用于骨組織等的專家。專家模型的不同組合可以一起選擇用于目前病例的成像參數(shù)。
[0038]相較之下，物理模型處理關于成像體積中存在的特定材料的知識(例如在病例的圖像像素數(shù)據(jù)中識別的骨的量、金屬的量、軟組織的量)?；陉P于成像體積中的材料的信息，一個或多個物理模型可以被應用以便確定放射線照相成像參數(shù)(例如源電壓)。
[0039]采用專家和物理模型協(xié)議的組合是可能的。在操作中，現(xiàn)存的患者數(shù)據(jù)205(即在定位成像會話之前存在的患者數(shù)據(jù))(優(yōu)選地經由輸入接口 235)被提供到放射性照相成像參數(shù)生成系統(tǒng)200。輸入患者數(shù)據(jù)205可以包含參數(shù)的任意組合，該參數(shù)可以實際上影響放射性照相成像并且可以被組織為向量或其它數(shù)據(jù)結構?；颊邤?shù)據(jù)205能夠包括各種信息，諸如:患者記錄(例如年齡、疾病類型)；放射治療計劃;預先治療計劃CT數(shù)據(jù);用于治療的身體區(qū)域(例如頭部、胸部、骨盆)；圖像目的和/或應用，僅舉幾例。對本領域技術人員已知的其他患者特定的信息與本公開的精神和范圍一致?；诨颊邤?shù)據(jù)205，用于放射線照相圖像的一個或多個成像類別被確定。一個或多個成像類別可以包括要成像的患者類型(例如兒科患者、肥胖患者)，以及要成像的解剖區(qū)域(例如頭部、胸部、骨盆)。通常地，成像類別能夠被指定使得其在最優(yōu)地生成用于患者的放射線照相成像參數(shù)方面有區(qū)別。即，兒科患者應當具有與成人不同的成像協(xié)議，并且同樣地胸部的圖像(其在成像器件很可能移動)可以要求與頭部圖像不同的協(xié)議。
[0040]成像類別(或者多個類別)的確定使得能夠選擇一個或多個放射線照相成像參數(shù)以被優(yōu)化用于圖像，由選擇模塊225來執(zhí)行該選擇。根據(jù)本公開的實施例，選擇模塊225可以自動地選擇一個或多個放射線照相成像參數(shù)。選擇模塊225還配置為識別和選擇一個或多個基于知識的模型，基于患者數(shù)據(jù)205和所確定的成像類別，所選擇的基于知識的模型用于確定適于目前病例的成像協(xié)議。所選擇的一個或多個放射線照相參數(shù)根據(jù)所選擇的基于知識的模型(例如專家模塊)而被處理，以便生成用于所選擇的放射線照相成像參數(shù)的值，其輸出為(多個)成像參數(shù)215。
[0041]選擇放射線照相成像參數(shù)和基于知識的模型可以對用戶透明，例如治療計劃者或從業(yè)者，以便不需要手動選擇。備選地，如本文描述的(例如附圖3和圖4)，手動選擇用于處理的某些放射線照相成像參數(shù)和基于知識的模型與本公開的精神和范圍一致。在一些實施例中，該系統(tǒng)可以包括用戶接口(例如輸入接口 235和輸出接口 240)，其允許用戶通過用戶限定的約束來縮窄一個或多個放射線照相成像參數(shù)、考慮的患者數(shù)據(jù)、以及使用的基于知識的模型。備選地，該系統(tǒng)可以限制參數(shù)，使得用戶僅可以選擇(根據(jù)計劃知識由系統(tǒng)所確定的)某一范圍內的值。備選地，該系統(tǒng)可以建議參數(shù)(例如基于示出頭部掃描的計劃數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可以生產與頭部協(xié)議相對應的放射線照相成像參數(shù))。在實施例中，該系統(tǒng)200可以“離線”實施，并且確定合適的成像參數(shù)能夠在患者治療之前實現(xiàn)。
[0042]如由本領域技術人員所認識到的，本公開不限于確定成像類別和/或基于患者數(shù)據(jù)的合適的基于知識的模型的任何機制或準則。該選擇可以基于患者數(shù)據(jù)205和專家系統(tǒng)之間的相似性，和/或包括在基于知識的模型220中的物理模型。該選擇可以基于最大相似性，例如僅選擇一個成像類別(或者基于知識的模型)，根據(jù)所選擇的相似性度量的具有最高相似性的那個具有患者數(shù)據(jù)205。備選地，該選擇還可以基于某一可接受的相似性水平，例如所選擇的成像類別(或基于知識的模型)的數(shù)目可以不同，其中具有足夠高的相似性的所有成像類別(或基于知識的模型)被選擇。例如，骨匹配經常被執(zhí)行用于在預先治療中的患者定位成像。對于骨匹配，軟組織對比度不是特別重要，因此可以做出僅基于一個專家模型(或物理模型)的基于知識的模型選擇，該基于知識的模型包括基本上減少放射劑量以便僅獲得骨的圖像的協(xié)議。
[0043]單個基于知識的模型220可以源自具有若干模型以覆蓋不同區(qū)域的診所，或者可以由放射設備提供者來開發(fā)，或者可以在若干診所來共享。該模型可以從由臨病床從業(yè)者提交的公開文獻數(shù)據(jù)或臨病床數(shù)據(jù)獲得。
[0044]放射線照相成像參數(shù)生成
[0045]現(xiàn)在參考附圖3，流程圖300描繪用于基于現(xiàn)存的患者信息來生成用于患者的放射線照相圖像的一個或多個放射性照相成像參數(shù)的方法的實施例。方法300可以實施為系統(tǒng)，例如圖2中圖示的系統(tǒng)200。步驟305-330描述根據(jù)本文描述的各種實施例的流程圖300中描繪的過程的示例性步驟。在實施例中，流程圖300被實施為存儲在計算機可讀介質中的計算機可執(zhí)行指令。
[0046]在步驟305，在系統(tǒng)接收患者信息(例如患者數(shù)據(jù)205)，該系統(tǒng)配置為生成放射線照相成像參數(shù)以被放射線照相設備用于對患者進行成像?；颊邤?shù)據(jù)能夠包括各種信息，諸如:患者記錄(例如年齡、疾病類型)；患者測量結果(例如體重、身高、來自光學系統(tǒng)測量的身體輪廓)；放射治療計劃;預先治療計劃CT數(shù)據(jù);用于治療的身體區(qū)域(例如頭部、胸部、骨盆)；圖像目的和/或應用，僅舉幾例。對本領域技術人員已知的其他患者特定信息與本公開的精神和范圍相一致。
[O O4 7 ] —旦接收到患者數(shù)據(jù)，就在步驟310中確定接收到的患者信息屬于的一個或多個成像類別。如本文描述的，成像類別可以包括要被成像的患者的類型(例如，兒科患者、肥胖患者)，以及要被成像的解剖區(qū)域(例如頭部、胸部、骨盆)。通常地，成像類別能夠被指定使得其在最優(yōu)生成用于患者的放射線照相成像參數(shù)方面有區(qū)別。即，兒科患者應當具有與成人不同的成像協(xié)議，并且同樣地胸部的圖像(其在成像器件很可能移動)可以要求與頭部圖像不同的協(xié)議。
[0048]在步驟315做出對基于知識的模型(例如基于知識的模型220)的選擇，該選擇基于在步驟310確定的基于成像類別。如本文描述的，基于知識的模型可以包括專家系統(tǒng)和/或物理模型?；谥R的(多個)模型可以自動被選擇，并且可以是用于特定子系統(tǒng)的專家模型一一例如放射線照相成像參數(shù)優(yōu)化用于成像的軟組織，或者用于骨組織等。備選地或附加地，基于知識的系統(tǒng)基于物理模型，其中關于材料在成像體積(例如骨的量、金屬的量、軟組織的量等)中存在知識。多個專家模型和物理模型能夠被選擇，并且專家和物理模型的組合也與本公開的精神和范圍相一致。根據(jù)本公開的實施例，選擇基于知識的模型可以是自動的，或者備選地該系統(tǒng)的用戶可以執(zhí)行手動選擇(例如經由輸入接口235)。
[0049]在步驟320，選擇一個或多個放射性照相成像參數(shù)，其中(多個)放射性照相成像參數(shù)使用所確定的成像類別來選擇。有若干因素會影響被使用的成像質量和成像參數(shù)。這些包括圍繞目標圖像體積的結構(如骨、軟組織的高含量，例如骨盆區(qū)域)。附加地，受試者的預期的運動(由于例如呼吸)會影響圖像質量和采集，以及采集方式。對于某些目標區(qū)域，選擇成像參數(shù)以延伸掃描半徑一一例如對于頭部，可以使用具有較小半徑的成像模態(tài)(例如全扇模式)，而對于骨盆，期望更大的視野(例如半扇模式)。
[0050]根據(jù)本公開的實施例，選擇放射線照相成像參數(shù)包括用戶交互(例如經由輸入接口 235)，使得用戶特定的值能夠被用于生成成像參數(shù)。例如，用戶能夠制定用于一個或多個成像參數(shù)的特定值或值的范圍，其他成像參數(shù)在考慮用戶指定的(多個)參數(shù)值的同時被生成。
[0051]在步驟325，所選擇的放射線照相成像參數(shù)根據(jù)一個或多個基于知識的模型而被處理以用于優(yōu)化步驟320選擇的(多個)放射線照相成像參數(shù)?；谥R的模型用于確定用于一個或多個放射性照相成像參數(shù)的值，特別是來自步驟320的放射性照相成像參數(shù)。例如，對于胸部的圖像，假定有胸部的運動，則因此專家系統(tǒng)會確定包括使用4D-CBCT(其考慮呼吸運動)和/或選通(gating)的放射性照相成像參數(shù)。即，為了使患者運動的效果最小化，基于知識的模型將處理患者數(shù)據(jù)以便生成非常短的成像協(xié)議。相反，基于知識的模型可以指示使用選通、采集圖像，例如只要患者在最大吸入階段。如果圖像是患者頭部，則不同的協(xié)議可以由基于知識的模型來選擇/建議。
[0052]在物理模型的情況下，受影響的放射性照相成像參數(shù)可以是成像器幀速率、濾波器/鮑伊(bowie)選擇、源電流/電壓等。在一些實施例中，專家系統(tǒng)能夠確定某些類別的參數(shù)(例如選通、4D-CBCT等)，而物理模型影響幀速率等，如上所述。專家系統(tǒng)和物理模型的組合可以用于確定一套被生成的參數(shù)。
[0053]在步驟330，輸出用于所選擇的放射性照相成像參數(shù)的所生成的值。在實施例中，在步驟315生成用于每個放射性照相成像參數(shù)的一個值。在實施例中，生成用于每個放射性照相成像參數(shù)的值的范圍，或者生成用于多個放射性照相成像參數(shù)的選擇數(shù)目的值的范圍。根據(jù)本公開的實施例，值(或值的范圍)可以是建議的值，或者它們可以自動應用于成像系統(tǒng)(例如放射線照相設備和成像系統(tǒng))。根據(jù)實施例，值可以是排除的值。
[0054]現(xiàn)在參考附圖4，流程圖400描繪生成用于患者的放射線照相圖像的一個或多個放射性照相成像參數(shù)的方法的實施例，包括可選地選擇由選擇的基于知識的模型處理的現(xiàn)存的患者信息的子集。過程400包括可選的用戶對某些成像參數(shù)值的選擇，其他程序參數(shù)關于用戶指定的值而被生成。步驟405-455描述包括根據(jù)本文描述的各種實施例的流程圖400中描繪的過程的示例性步驟。在一個實施例中，流程圖400被存儲在計算機可讀介質中。
[0055]在步驟405，接收到現(xiàn)存的患者數(shù)據(jù)。患者數(shù)據(jù)能夠包括各種信息，諸如:患者記錄(例如年齡、疾病類型)；患者測量結果(例如體重、身高、根據(jù)光學系統(tǒng)測量的身體輪廓)；放射治療計劃;預先治療計劃CT數(shù)據(jù);用于治療的身體區(qū)域(例如頭部、胸部、骨盆)；圖像目的和/或應用，僅舉幾例。對本領域技術人員已知的其他患者特定信息與本公開的精神和范圍相一致。
[0056]在步驟410，確定是否在步驟405僅將考慮接收到的患者數(shù)據(jù)的子集。如果否，則過程繼續(xù)到步驟420并且考慮在步驟405接收到的所有患者數(shù)據(jù)。如果是，則過程繼續(xù)到步驟415，其中選擇由過程400考慮的患者數(shù)據(jù)的子集。該選擇可以由執(zhí)行過程400的系統(tǒng)的操作者例如經由輸入接口 235來做出。備選地，可以預先確定該選擇，并且可以提供患者數(shù)據(jù)的預先選擇的子集。例如，患者數(shù)據(jù)的一個或多個類別可以被標識用于子集選擇(例如患者記錄和放射治療計劃)，而其他可以被標識為忽略(例如圖像目的和患者測量)。以這種方式，患者數(shù)據(jù)的不同方面(例如類別)的相對重要性可以被從業(yè)者或者實施過程400的系統(tǒng)的任意用戶指示。
[0057]一旦確定用于考慮的患者數(shù)據(jù)，就在步驟425確定一個或多個成像類別。如本文描述的，成像類別可以包括要被成像的患者的類型(例如，兒科患者、肥胖患者)，以及要被成像的解剖區(qū)域(例如頭部、胸部、骨盆)。通常地，成像類別能夠被指定使得其在針對患者的最佳生成的放射線照相成像參數(shù)方面有區(qū)別。
[0058]在步驟430，確定是否手動地選擇基于知識的模型(或者多個模型)。如果否，則過程繼續(xù)到步驟440，其中發(fā)生對一個或多個基于知識的模型的自動選擇。如果是，則過程在步驟435繼續(xù)，其中選擇特定的基于知識的模型(或者多個模型)，其將被用于處理來自步驟415或步驟420的患者數(shù)據(jù)。例如，基于知識的模型可以是用于特定子系統(tǒng)的專家模型一一例如優(yōu)化用于成像軟組織或骨組織等的放射性照相成像參數(shù)。備選地或附加地，基于知識的系統(tǒng)是基于物理模型，其中關于材料在成像體積(例如骨的量、金屬的量、軟組織的量等)中存在的知識。多個專家模型和物理模型能夠被選擇，并且專家和物理模型的組合也與本公開的精神和范圍相一致。在實施例中，選擇可以由執(zhí)行過程400的系統(tǒng)的操作者例如經由輸入接口 235來做出。備選地，選擇可以基于例如關于特定歷史的從業(yè)者的知識和定位圖像被規(guī)劃用于的患者的疾病來預先確定。
[0059]可選步驟445包括對一個或多個成像參數(shù)(例如經由輸入接口235)的用戶選擇，使得用戶指定的值能夠被使用。在一個方面，給定成像參數(shù)的用戶指定的值使得過程400生成關于用戶指定的成像參數(shù)的其他成像參數(shù)(在步驟455)。作為非限制示例，全扇圖像捕獲模式的用戶說明(由于例如頸部的掃描)會使得過程400生成圍繞全扇約束的其他成像參數(shù)，引起指定的源/檢測器定向和掃描軌跡。
[0060]跟隨選擇特定的基于知識的(多個)模型，在步驟450，患者數(shù)據(jù)根據(jù)所選擇的基于知識的(多個)模型而被處理。在步驟455，一個或多個放射性照相成像參數(shù)被生成。專家系統(tǒng)的不同組合可以共同選擇用于患者的放射性照相成像參數(shù)。根據(jù)本公開的實施例，從步驟455生成的成像參數(shù)是呈現(xiàn)給用戶的建議(例如經由輸出接口 240)。建議的(多個)成像參數(shù)能夠被用戶確認，或備選地，所建議的成像參數(shù)可以從建議的值變化到用戶指定的值。建議的(多個)成像參數(shù)可以呈現(xiàn)為指定的值(例如在30度定向的源)，或者為值的范圍(例如在60-80mA的源電流)。
[0061]本公開的實施例可以由使用示例性成像病例來理解。在一個示例中，對于年輕人(例如兒科病例)，適于優(yōu)化放射性照相成像參數(shù)使得減少的放射劑量被遞送。適于在該病例中選擇的成像參數(shù)是較低源電壓以及較低源電流的設定。附加地，較短的射束脈沖長度可以自動地被選擇(或在一些實施例中被建議)O如果更高的軟組織對比度被(例如由從業(yè)者)指示，則這些放射性照相成像參數(shù)的優(yōu)化可以包括一個或多個這些參數(shù)值的增加。
[0062]在一個示例中，對于肥胖患者，可以做出圖像參數(shù)選擇和優(yōu)化以避免圖像截斷。截斷會出現(xiàn)在小于100%的目標成像體積被成功成像的情況下。從包括患者的計劃CT的患者數(shù)據(jù)205，可以知道患者的體重，身體輪廓等?；颊邤?shù)據(jù)205包括在患者記錄中陳述的體重，以及關于將被成像的身體部分的信息。這些可以用于估計對身體部分成像的所需要的劑量。也可能通過選擇和優(yōu)化例如包括移動病床(例如病床115)的參數(shù)來避免階段。備選地或附加地，檢測器(例如檢測器113和/或檢測器118)可以被移動以便改變成像體積。減少的檢測器運動還可以引起更快速地采集圖像，因為所成像的體積會被減少。相反地，移動檢測器允許對更大體積成像，代價是耗費更多時間。附加地，對于是機械病床的病床115，患者可以被四周移動以被放置在最優(yōu)位置。因此成像的體積可以經由成像參數(shù)被改變，該成像參數(shù)包括檢測器移動、病床移動、以及檢測器移動和病床移動的組合。
[0063]另一示例性病例涉及指示分段治療的治療計劃(例如根據(jù)患者數(shù)據(jù)205)。經常，治療被分段為若干分段。例如，全治療方案可以被分解成30個分段，使得對于全部30個單位的劑量，每分段有一個(I)劑量單位。每個分段可以在給定的天執(zhí)行一一因此對于30個分段，治療可以在30天中完成。對于分段的治療計劃，劑量遞送所要求的準確度取決于在分段數(shù)目上的程度。對于大的數(shù)目的分段(高度分段)，由于會存在更多放射遞送的發(fā)生，每個單個放射遞送被減少，并且伴隨需要用于遞送的準確度會被放松。相反地，如果使用很少分段，則每個分段有更大劑量，并且需要對目標區(qū)域的劑量遞送中的伴隨的更大的準確度。這意味著在以下意義上預先治療成像被影響:當使用更少分段時，更多時間和/或更大劑量可以被用于放置圖像，并且當使用更多分段時，更少時間和/或更低劑量可以被用于放置圖像。根據(jù)實施例，輸入到系統(tǒng)200的參數(shù)包括可以是那些用于成像劑量的容差。
[0064]本公開的系統(tǒng)和方法的功能是提供防止圖像錯誤，例如由于操作者錯誤的圖像曝光過度。如果操作者施加了太多劑量(例如當最大體積沒有出現(xiàn)時，施加了用于最大體積的劑量)，則圖像會被曝光過度。來自患者數(shù)據(jù)205的被成像的體積的知識使得能夠在用于該圖像的特定劑量范圍上進行引導。根據(jù)本公開的實施例能夠在施加的劑量上放置限制以避免曝光過度/曝光不足。
[0065]示例性計算設備
[0066]如圖5所呈現(xiàn)的，本公開實施例可以在其上實施的示例性系統(tǒng)包括通用目的計算系統(tǒng)環(huán)境，諸如計算系統(tǒng)500。在其最基本配置中，計算系統(tǒng)500通常包括至少一個處理單元501和存儲器，以及用于傳達消息的地址/數(shù)據(jù)總線509(或其他接口)。取決于計算系統(tǒng)環(huán)境的精確配置和類型，存儲器可以是易失性的(諸如RAM502)、非易失性的(諸如R0M503、閃存等)、或者這兩者的一些組合。在一些實施例中，存儲器基本上是耐輻射的，使用本領域技術人員已知的基板和/或邏輯方法。
[0067]計算系統(tǒng)500還可以包括可選的圖形子系統(tǒng)505用于將信息呈現(xiàn)給計算機用戶，例如通過在由視頻線纜511連接的附接的顯示設備510上顯示信息。根據(jù)本公開的實施例，圖形子系統(tǒng)505可以通過視頻線纜511直接耦合到顯示設備510。用于控制在計算機系統(tǒng)500中執(zhí)行的醫(yī)療線性加速器的應用的圖形用戶接口可以例如在圖形子系統(tǒng)505中生成，并在顯示設備510中被顯示給用戶。在備選實施例中，顯示設備510可以集成到計算系統(tǒng)(例如膝上型電腦或上網本顯示面板)中并且不要求視頻線纜511。
[0068]附加地，計算系統(tǒng)500還可以具有附加的特征/功能。例如，計算系統(tǒng)500還可以包括附加的存儲裝置(可移除和/或非可移除)包括但不限于，磁盤或光盤或磁帶。這樣的附加的存儲器通過數(shù)據(jù)存儲器設備507而被圖示在圖5中。計算機存儲器介質包括實施在用于存儲諸如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模塊或其他數(shù)據(jù)的信息的任意方法或技術中的易失性的和非易失性的、可移除的和非可移除的介質。RAM 502,ROM 503和數(shù)據(jù)存儲器設備507都是計算機存儲器介質的示例。
[0069]在實施例中，計算機系統(tǒng)500包括用于執(zhí)行根據(jù)本公開的各方面的過程的治療，其中指令可以存儲在RAM 502,ROM 503和/或數(shù)據(jù)存儲器設備504上。例如，計算機系統(tǒng)500可以包括放射性照相成像參數(shù)生成指令513，其中根據(jù)本公開的實施例，放射性照相成像參數(shù)生成指令513包含使得計算機系統(tǒng)500執(zhí)行生成用于從現(xiàn)存的患者信息自動地生成一個或多個放射性照相成像參數(shù)的值的過程(例如過程300，400)的指令。
[0070]計算機系統(tǒng)500還包括可選的字母數(shù)字的輸入設備506，可選的鼠標控制或引導設備507，以及一個或多個信號通信接口(輸入/輸出設備，例如網絡接口卡)509?？蛇x的字母數(shù)字的輸入設備506可以向中央處理器501傳達消息或命令選擇?？蛇x的鼠標控制或引導設備507被耦合到用于向中央處理器501傳達輸入消息或命令選擇的總線509。也耦合到總線509的信號通信接口(輸入/輸出設備)509可以是串行端口。通信接口509還可以包括無線通信機制。使用通信接口 509，計算機系統(tǒng)500可以經由通信網絡(諸如因特網或內聯(lián)網(例如局域網))通信地耦合到其他計算機系統(tǒng)，或者可以接收數(shù)據(jù)(例如數(shù)字電視信號)。
[0071]盡管已經以對結構特征和/或方法動作特定的語言描述了本主題，但應理解的是在所附權利要求中限定的主題并不必須限定于特定特征或以上描述的特征。相反，特定特征和以上描述的動作被描述為實施權利要求的示例形式。
【主權項】
1.一種生成放射線照相成像參數(shù)的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括: 接收與針對患者的放射線照相圖像有關的患者信息； 基于所接收的患者信息確定成像類別； 使用所確定的成像類別選擇至少一個基于知識的模型； 使用所確定的成像類別從放射線照相設備的多個放射線照相成像參數(shù)中選擇至少一個放射線照相成像參數(shù)； 根據(jù)所述基于知識的模型處理所接收的患者信息以用于優(yōu)化至少一個所選擇的放射線照相參數(shù)；以及 輸出至少一個所選擇的放射線照相成像參數(shù)的值。2.根據(jù)權利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中所述患者信息基于下列各項中的至少一項:治療計劃成像會話數(shù)據(jù);患者健康記錄;放射治療計劃;預先治療計劃計算斷層圖像參數(shù);所述患者的身體區(qū)域。3.根據(jù)權利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中所述基于知識的模型包括專家系統(tǒng)和物理模型中的至少一個。4.根據(jù)權利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中所述多個放射線照相成像參數(shù)包括:放射線照相設備成像模式；圖像捕獲參數(shù);幾何圖像采集參數(shù);所述患者的身體區(qū)域;放射線照相設備源電壓和放射線照相設備源電流中的至少一個;在放射線照相設備外部的設備的控制操作。5.根據(jù)權利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中所述輸出值包括針對所選擇的放射線照相成像參數(shù)的建議值。6.—種體現(xiàn)指令的非易失性計算機可讀存儲介質，所述指令在由處理設備執(zhí)行時，使得所述處理設備執(zhí)行以下方法: 接收與針對患者的放射線照相圖像有關的患者信息； 基于所接收的患者信息確定成像類別； 使用所確定的成像類別選擇至少一個基于知識的模型； 使用所確定的成像類別從放射線照相設備的多個放射線照相成像參數(shù)中選擇至少一個放射線照相成像參數(shù)； 根據(jù)所述基于知識的模型處理所接收的患者信息以用于優(yōu)化所述至少一個所選擇的放射線照相參數(shù);以及 輸出至少一個所選擇的放射線照相成像參數(shù)的值。7.根據(jù)權利要求6所述的非易失性計算機可讀存儲介質，其中所述患者信息基于下列各項中的至少一項:治療計劃成像會話數(shù)據(jù)；患者健康記錄;放射治療計劃;預先治療計劃計算機斷層圖像參數(shù);所述患者的身體區(qū)域。8.根據(jù)權利要求6所述的非易失性計算機可讀存儲介質，其中所述多個放射線照相成像參數(shù)包括:放射線照相設備成像模式；圖像捕獲參數(shù)；圖像捕獲的幾何定向；所述患者的身體區(qū)域;放射線照相設備源電壓和放射線照相設備源電流中的至少一個;在放射線照相設備外部的設備的控制操作。9.根據(jù)權利要求8所述的非易失性計算機可讀存儲介質，其中所述輸出值包括將所述至少一個所選擇的放射線照相成像參數(shù)限制到值的范圍。10.根據(jù)權利要求6所述的非易失性計算機可讀存儲介質，其中所述基于知識的模型包括多個基于知識的模型，并且所述多個基于知識的模型中的所述基于知識的模型被自動地選擇用于處理接收到的患者信息。11.一種放射治療設備，包括: 多個放射源； 多個成像器，用于從所述多個放射源接收放射，并且被配置為生成表示包括多個解剖結構的目標圖像的數(shù)據(jù)；以及 計算設備，被配置為訪問與針對患者的放射線照相圖像有關的患者信息，所述計算設備被配置為基于所述患者信息來確定成像類別，并且基于所確定的成像類別來選擇基于知識的模型，并且從所述放射治療設備的多個放射線照相成像參數(shù)中選擇至少一個放射線照相成像參數(shù)，所述放射線照相成像參數(shù)選擇基于所述成像類別，其中所述計算設備被配置為根據(jù)所述基于知識的模型來處理所接收的患者信息以用于優(yōu)化并且生成所述至少一個所選擇的放射線照相成像參數(shù)的值。12.根據(jù)權利要求11所述的放射治療設備，其中所述患者信息基于以下各項中的至少一項:治療計劃成像會話數(shù)據(jù)；患者健康記錄;放射治療計劃;預先治療計劃計算斷層圖像參數(shù);所述患者的身體區(qū)域。13.根據(jù)權利要求11所述的放射治療設備，其中所述基于知識的模型包括以下各項中的至少一項:專家系統(tǒng)，以及物理模型。14.根據(jù)權利要求11所述的放射治療設備，其中所述多個成像參數(shù)包括以下各項中的至少一項:所述多個放射源的源電壓、以及所述多個放射源的源電流。15.根據(jù)權利要求11所述的放射治療設備，其中所述多個成像參數(shù)包括所述多個成像器的圖像捕獲參數(shù)。
【文檔編號】A61B6/03GK105832356SQ201610077923
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】P·佩桑, A·格拉夫
【申請人】瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)國際股份公司