图像引导放射治疗的X射线图像与锥束CT扫描的精密配准方法和装置
专利汇可以提供图像引导放射治疗的X射线图像与锥束CT扫描的精密配准方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种用于图像引导的放射 外科学 的 X射线 图像与锥束CT扫描的精密配准的方法，该方法包括获得感兴趣区域的2-D 治疗 前X射线图像(802)；获得在近似的治疗期间的感兴趣区域的2-D X射线图像(804)；将该2-D X射线图像与对应的2-D治疗前X射线 图像配准 以获得在近似的治疗期间的2-D配准结果(806)；以及将所述2-D配准结果转换为3-D 跟踪 结果以跟踪感兴趣区域(807)。，下面是图像引导放射治疗的X射线图像与锥束CT扫描的精密配准方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种用于图像引导的放射线治疗的方法，该方法包括：
在近似的治疗期间获得感兴趣区域的二维X射线图像，其中所述二维X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像；以及
在所述近似的治疗期间将所述二维X射线图像与对应的二维治疗前X射线图像相配准以获得二维配准结果，该所述二维治疗前X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在所述近似的治疗期间将所述二维配准结果转换为三维跟踪结果以跟踪所述感兴趣区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述二维治疗前X射线图像对应于在所述近似的治疗期间的所述感兴趣区域的二维X射线图像的期望范围。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述二维X射线图像的期望范围对应于在所述近似的治疗期间的患者位置的期望范围。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述近似的治疗期间将所述二维X射线图像与所述对应的二维治疗前X射线图像相配准，该配准包括计算平面内平移、平面内旋转以及平面外旋转。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述二维治疗前X射线图像包括足够数量的感兴趣区域的图像以构成用于诊断和治疗计划的CT容积。
7.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括采用计算机轴向X射线断层摄影术扫描来实现三维治疗计划。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述二维治疗前X射线图像和所述二维X射线图像对应于不同的成像几何关系，所述方法进一步包括在所述近似的治疗期间缩放所述二维X射线图像以校正所述不同的成像几何关系。
9.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括处理所述二维治疗前X射线图像以提取用于在近似的治疗期间将该二维治疗前X射线图像与所述二维X射线图像相配准的图像特征。
10.一种用于图像引导的放射线治疗的装置，该装置包括：
成像系统，该成像系统用于在近似的治疗期间获得感兴趣区域的二维X射线图像，其中所述二维X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像；
处理设备，该处理设备与所述成像系统耦合以控制该成像系统，该处理设备在所述近似的治疗期间将所述二维X射线图像与对应的二维治疗前X射线图像相配准，并获得二维配准结果，该二维治疗前X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像。
11.根据权利要求10所述的装置，所述处理设备用于在所述近似的治疗期间将所述二维配准结果转换为三维跟踪结果以跟踪所述感兴趣区域。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述二维治疗前X射线图像对应于在所述近似的治疗期间的所述感兴趣区域的二维X射线图像的期望范围。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述二维X射线图像的期望范围对应于在所述近似的治疗期间患者位置的期望范围。
14.根据权利要求10所述的装置，其中所述处理设备用于在近似的治疗期间通过计算平面内平移、平面内旋转以及平面外旋转而将所述一个或多个二维X射线图像与所述对应的二维治疗前X射线图像相配准。
15.根据权利要求10所述的装置，其中所述二维治疗前X射线图像包括足够数量的感兴趣区域的图像以构成用于诊断和治疗计划的CT容积，所述处理设备用于将所述二维配准结果转换为三维跟踪结果。
16.根据权利要求10所述的装置，其中所述二维治疗前X射线图像和所述二维X射线图像对应于不同的成像几何关系，所述装置进一步包括与所述成像系统和处理设备相耦合的第一图像处理器，该第一图像处理器用于在所述近似的治疗期间缩放所述二维X射线图像以校正所述不同的成像几何关系。
17.根据权利要求16所述的装置，该装置进一步包括第二图像处理器，该第二图像处理器用于处理所述二维治疗前X射线图像以提取用于在所述近似的治疗期间将该二维治疗前X射线图像与所述二维X射线图像相配准的图像特征。
18.根据权利要求10所述的装置，该装置进一步包括：
治疗传送系统，该治疗传送系统用以传送治疗计划；以及
控制器，该控制器与所述治疗传送系统、成像系统和处理设备相耦合，所述控制器响应于来自所述处理设备的命令来调节所述治疗传送系统和所述成像系统的操作。
19.一种图像引导的三维治疗传送系统，该系统包括：
用于在近似的治疗期间获得感兴趣区域的二维X射线图像的装置，其中所述二维X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像；以及
用于在所述近似的治疗期间将所述二维X射线图像与对应的二维治疗前X射线图像相配准以获得二维配准结果的装置，所述二维治疗前X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像；
该系统进一步包括用于在所述近似的治疗期间将所述二维配准结果转换为三维跟踪结果以跟踪所述感兴趣区域的装置。
20.根据权利要求19所述的图像引导的三维治疗传送系统，该系统进一步包括用于以计算机轴向X射线断层摄影术扫描来实现三维治疗计划的装置。
21.一种用于图像引导的放射线治疗的方法，该方法包括：
从直接产生二维治疗前X射线图像而不需要中间转换的第一成像系统接收二维治疗前X射线图像，其中所述二维治疗前X射线图像包括感兴趣区域的多对投影图像；和在近似的治疗期间从第二成像系统接收感兴趣区域的二维治疗中X射线图像，其中所述二维治疗中X射线图像包括所述感兴趣区域的多对投影图像；以及
在所述近似的治疗期间将所述二维治疗中X射线图像与对应的二维治疗前X射线图像相配准以获得二维配准结果。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一成像系统是锥束计算机X射线断层摄影扫描机，并且其中所述锥束计算机X射线断层摄影扫描机在患者周围旋转一对或多对X射线源和检测器来产生投影的二维X射线图像，并且其中所述方法还包括：
接收所述锥束计算机X射线断层摄影扫描机所获得的治疗前锥束计算机X射线断层摄影扫描容积；
从所述治疗前锥束计算机X射线断层摄影扫描容积中选择所述二维治疗前X射线图像；
预处理所述二维治疗前X射线图像以提取治疗前X射线图像特征；以及
处理所述二维治疗中X射线图像以提取实时X射线图像特征。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述二维治疗前X射线图像和所述二维治疗中X射线图像对应于不同的成像几何关系，该方法还包括缩放所述二维治疗中X射线图像以校正所述第一成像系统和所述第二成像系统之间的不同成像几何关系。
24.根据权利要求22所述的方法，该方法还包括：
执行几何关系转换以将所述二维治疗中X射线图像转换成三维治疗中容积；以及对照所述治疗前锥束计算机X射线断层摄影扫描容积来跟踪所述三维治疗中容积。
图像引导放射治疗的X射线图像与锥束CT扫描的精密配准
方法和装置
技术领域
背景技术
具体实施方式
509的末端以提供多(例如5个或更多)自由度的运动以便放置LINAC，从而使该LINAC以从患者周围的操作容积(例如，球体)中的多个角度传送的高度校准射束来照射肿瘤组织。
治疗可以引入具有单个标准中心、多个标准中心或无等深通路的路径(例如射束仅需要与目标肿块相交且并不需要会聚在目标范围内的单个点或标准中心上)。治疗可以在单个部分(单一片断)或在治疗计划期间确定的一定数量的部分(低速分割)中传送。 [0024] 作为选择地，还可以使用治疗传送系统的其他类型。一个实例是基于构台(标准中心)的调强适形放射线疗法(IMRT)系统。在基于构台的系统中，放射源(例如LINAC)被安装在旋转构台上从而使该放射源对应于患者的轴切片而在固定的平面内旋转。放射线之后被从旋转平面内的多个角度位置传送。在IMRT中，放射线射束的形状由多叶准直器定义，该多叶准直器允许部分射束被阻挡，从而使入射到患者身上的余下的射束具有预定义的形状。在IMRT计划中，治疗计划算法选择主射束的子集并确定每个辅助射束的暴露时间量以达到全部放射线剂量约束。治疗传送系统的其他实例包括伽马射线传送系统(例如使用钴同位素作为放射源)。
502身上的感兴趣的区域，以下对此进行了详细的描述。如上所述，机器人臂509可以在定位LINAC 501中提供六自由度(即三个笛卡尔坐标加围绕每个坐标的旋转)。LINAC 501可以被定位在围绕机器中心505的近似半球区域504中的任意点。成像X射线源506-A和
506-B可以被安装在LINAC 501的运动范围的外侧且被校准以照亮两个正交放置的X射线探测器507-A和507-B。来自源506-A和506-B的X射线波束可以用于定义机器中心505，该机器中心505在分别来自X射线源506-A和506-B的轨迹射线508-A和508-B的交叉点上，在图6中以“×”表示，且轨迹射线508-A和508-B为其各自的探测器507-A和507-B的法线。机器中心505可以作为治疗前X射线图像和治疗中X射线图像配准的参考点。应该注意的是可以使用可替换的成像配置和几何关系。例如，X射线探测器507-A和507-B之间的夹角可以大于或小于90度。在其他实施方式中，可以使用另外的X射线源和探测器以定义一个或多个另外的机器中心。
在系统处理器404中将2-D实时X射线图像与位于对应的2-D治疗前X射线图像相配准以获得2-D配准结果(步骤806)；在系统处理器404中执行几何关系转换以将2-D实时X射线图像转换为3-D实时容积(步骤807)；以及对照治疗前CT容积来跟踪该3-D实时容积(步骤808)。
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