[发明专利]移动目标的动态追踪

权利要求书

1.一种用于动态追踪解剖区域中一个或多个目标以便于在解剖区域的运动期间将治疗辐射释放到目标的装置，解剖区域包括一个或多个参考结构，该装置包括：

目标定位器，配置用以实时确定目标相对于参考结构的三维(3D)位置，其中该目标定位器包括：

4D模型生成器，配置用以产生4D数学模型，所述4D数学模型将目标与参考结构的相对3D位置关联为周期性循环中时间的函数，其中所述周期性循环表征所述解剖区域的周期性运动；

图像对准子系统，配置用以将参考结构的近实时x-射线投影图像对准参考结构的数字重建射线照片，由此确定参考结构的位置；

一个或多个运动传感器，配置用以监视解剖区域的周期性运动并且测量周期性循环，以产生表示一个或多个所需时间点在周期性循环中的相对位置的时间位置数据；

目标位置计算机，配置用以通过使用4D数学模型将目标的位置与由图像对准子系统确定的参考结构的已知位置相关联，并且通过使用时间位置数据来确定每个所需时间点在周期性循环中的相对位置，而实时计算在一个或多个所需时间点的目标位置，

该装置还包括4D治疗计划生成器，该4D治疗计划生成器配置用以为移动解剖区域产生作为时间的函数的4D治疗计划，该治疗计划规定了将实时释放到目标的所需辐射剂量分布，并且考虑了运动期间移动解剖区域的变形。

2.根据权利要求1的装置，其中目标定位器包括：

a)3D扫描器，配置用以在周期性循环中一连串时间点t_j(j＝1，...p)的每一个，产生解剖区域的多幅3D图像I_j(j＝1，...p)；

b)数字重建射线照片生成器，配置用以在每个时间点t_j，通过投射假设射线通过体积3D扫描数据并且沿着每条射线求3D扫描数据的积分，而从3D扫描数据中重建数字重建射线照片；

c)x-射线成像系统，配置用以产生解剖区域中目标和参考结构的近实时2D x-射线投影图像。

3.根据权利要求2的装置，

其中4D模型生成器包括变形模型构建器，变形模型构建器配置用以构建数学模型，所述数学模型描述了解剖区域作为周期性循环中时间位置的函数的变形和运动；

其中变形模型构建器配置用以从由3D扫描器产生的多幅图像I_j中提取包含关于解剖区域的变形和运动的信息的变形数据；以及

其中变形模型构建器配置用以使用该变形数据和时间位置数据，对每个时间点t_j，将时间点t_j在周期性循环中的相对位置与在时间点t_j的目标的变形和运动数学相关。

4.根据权利要求2的装置，其中解剖区域的运动包括呼吸，而周期性循环包括呼吸循环。

5.根据权利要求4的装置，其中运动传感器包括呼吸传感器。

6.根据权利要求2的装置，其中解剖区域的运动包括心跳，周期性循环包括心跳循环，而运动传感器包括心跳监视器。

7.根据权利要求2的装置，其中在时间点t_j获得的多幅图像包括下列至少之一：3D CT扫描图像；3D磁共振成像扫描图像；3D正电子发射断层摄影扫描图像；或3D超声扫描图像。

8.根据权利要求1的装置，还包括：

治疗束生成器，配置用以根据辐射剂量分布将治疗辐射实时释放到目标，同时解剖区域经历周期性运动。

9.根据权利要求2的装置，其中传感器包括下列至少之一：

表面标记器；

激光扫描器；

视频系统；

超声扫描器；或

心电图。

10.根据权利要求2的装置，其中选择时间点t_j(j＝1，...，p)以充分包围解剖区域的周期性运动的完整范围。

11.根据权利要求10的装置，其中时间点至少包括：对应于周期性循环的波峰的第一时间点和对应于周期性循环的波谷的第二时间点。

12.根据权利要求3的装置，其中从多幅图像中提取变形数据的动作包括：

将在周期性循环中时间点t_j获取的每幅图像，对准到在周期性循环中相继时间点t_j+1获取的相继图像上。