[发明专利]用于在放射治疗期间使用质量指标进行靶追踪的系统和方法

说明书

提供用于在放射治疗的治疗期间使用质量指标进行靶追踪的系统和方法。示例性方法可以包括确定多个图像中的靶的位置的定位结果，所述多个图像代表在放射治疗的治疗分次中采集的图像。所述方法还可以包括针对每个定位结果确定质量指标。所述方法可以进一步包括从每个定位结果中提取一个或更多特征。另外，所述方法可以包括使用定位结果和所提取的一个或更多特征来训练分类器。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年6月30日提交的申请号为62/186,743美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入文中。

技术领域

本公开总体涉及放射治疗或放射疗法。更具体地，本公开涉及用于在放射治疗期间确定靶器官的追踪的系统和方法。

背景技术

放射疗法用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症和其它疾病。一种这样的放射疗法技术是“伽马刀”，通过“伽马刀”，患者被以高强度和高精度汇聚到靶(例如肿瘤)处的大量低强度的γ射线照射。在另一个实施例中，使用直线加速器提供放射疗法，由此肿瘤被高能粒子(例如电子、光子、质子、离子等)照射。必须准确地控制放射束的放置和剂量以确保肿瘤接收处方的放射，并且射束的放置应当使得对周围健康组织(通常被称为“危及器官”(OAR))的损害最小化。此外，在又一个实施例中，可以通过近距放射疗法来提供放射治疗，其允许将高剂量的放射置于体内的特定区域。

当使用外部放射治疗时，放射束可以诸如通过使用多叶准直器而被成形为匹配肿瘤的形状(例如，多叶准直器包括可以彼此独立地移动以创建定制的放射束形状的多个钨叶)。(放射被称为“处方的”，因为医师为肿瘤和周围的器官开出了类似于药物处方的预定义的放射量)。

传统上，对于每个患者，可以使用基于临床和剂量测定目标和约束(例如，对肿瘤和关键器官的最大、最小和平均放射剂量)的优化技术来创建放射疗法治疗计划(“治疗计划”)。治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)，并且识别肿瘤附近的关键器官。每个结构(例如，靶、肿瘤、OAR等)可以离散成被称为体素的有限数量的体积立方体。治疗计划的创建可能是一个耗时的过程，其中，计划者试图遵守各种治疗目标或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)目标)，考虑它们各自的重要性(例如，权重)以产生临床上可接受的治疗计划。这个任务可以是被各种危及器官(OAR)复杂化的耗时的试错过程，因为随着OAR的数量增大(例如，对于头颈部治疗高达十三处或更多)，该过程的复杂性也将增大。远离肿瘤的OAR可以更容易地免于放射，但靠近靶肿瘤或与靶肿瘤重叠的OAR可能难以免于放射。

传统上，计算机断层摄影(CT)成像用作用于放射治疗的治疗计划的图像数据的主要来源。CT图像提供患者几何形状的准确表示，并且CT值可以直接转换为用于放射剂量计算的电子密度(例如，亨斯菲尔德单位)。然而，使用CT导致患者暴露于附加的放射剂量。除CT图像之外，磁共振成像(MRI)扫描由于它们相比于CT图像的较好的软组织对比度而可以被用于放射治疗。MRI没有电离放射，并且可以被用于捕捉诸如组织代谢和功能性的人体的功能信息。

可以使用诸如计算机断层摄影(CT)、超声、荧光透视、以及核磁共振成像(“MRI”)的成像系统来确定靶的位置并追踪靶(例如，组织、肿瘤等)。由于MRI可以在不使用如CT所使用的电离放射的情况下提供极好的软组织对比度，因而可以使用MRI。与成像系统集成的放射治疗系统的示例可以包括MRI-Linac，其可以使用靶(例如肿瘤)的三维(3D)图像。MRI-Linac的MRI设备可以提供对应于患者的组织中氢核的局部图的多个图像。该患者图像可以在一维(1D)线、二维(2D)平面或三维体积中获取。由于器官和肿瘤在患者体内移动，因此对靶进行快速和准确的3D定位是重要的。例如，靶器官或肿瘤可能由于多种类型的运动(例如，呼吸、心跳、蠕动或其它类型的患者运动)而移动。