[发明专利]机器人立体定向放射外科治疗中的数字化层析X射线合成成像

说明书

技术领域

以下描述的实施例大致涉及用于传送放射治疗的系统。更具体地 说，某些实施例致力于结合这种传送使用的治疗检验系统。

背景技术

传统的放射治疗系统将一束光子、质子、中子或其它放射线引导 向病人的靶区。放射线通过在细胞中引起电离或其它放射引发的细胞 损伤而摧毁靶区中的细胞。

等中心放射治疗通常由集成在可旋转的台架中的治疗性的放射 源进行传送。台架围绕水平轴线旋转，使得治疗性的放射源中所发射 出的放射束在各个旋转角度下穿过相同体积的空间(即等中心)。因此 病人的靶区在射束发射和台架旋转之前是等中心定位的。由于物理限 制，等中心治疗特别适合于定位在胸部区域以上的靶区。

多关节的机器人臂通常用于传送非等中心的放射治疗。这种臂包 括集成的治疗性的放射源，并提供相对于病人更为柔性的定位，以便 将任何角度的治疗放射线传送到实际上定位在病人任何地方的靶区 上。因此相比于等中心放射治疗期间所使用的外部位置而言，非等中 心放射治疗可从更少的外部位置照射靶区。因此，为了避免照射敏感 的健康结构可能需要非等中心治疗。

在等中心和非等中心治疗模式中，靶区和放射源必须在三维空间 中彼此对准，从而确保传送根据治疗计划的放射线。放射线传送中的 误差可能导致对肿瘤的低照射和对敏感的健康组织的高照射。定位精 度在非等中心治疗的情形中可能有特别问题，因为可能需要得到高达 六个自由度。所有六个自由度对于从任意方向定向(偏转、俯仰、滚动) 照射靶区中的某一空间位置(x，y，z)可能都是必要的。

Elekta伽玛刀放射治疗系统采用固定在空间中的钴-60放射源。 解剖目标(例如，病人头部中的靶区)移动并与放射源的焦点对准。这 种情形需要将病人的头颅刚性地固定在基于销的立体定向框架中，对 病人造成极大的不舒适。基于预计算的放射计划，通过将框架重定位 在系统中，可反复将病人的头颅相对于固定的放射参照框架进行重新 定位。

某些放射外科治疗系统通过利用病人上的外部标记以及病人内 部标记而避免这种固定框架定位。通过显示两组标记的X射线图像可 建立在外部标记和内部标记之间的空间相关性。在治疗期间跟踪外部 标记的位置，并基于预定的空间相关性而确定相对应的内部标记的位 置。后者确定的精度由于在外部和内部标记之间的实际的相关性的差 异而是有限的。

所需要的是改进机器人立体定向放射外科治疗系统中的靶位置 的确定。

发明内容

为了解决前述问题，某些实施例提供了一种能够以至少四个自由 度移动的支架、联接在该支架上的治疗性的放射源、多个彼此以固定 关系设置的放射源、和检测器，从而基于从所述多个放射源的其中一 个放射源发射出的放射线而获得投影图像，所述多个放射源可按固定 关系以至少四个自由度而移动。包含的处理器对检测器所获得的投影 图像和多个其它投影图像执行数字化层析X射线合成成像，从而产生 了横截面图像，其代表从治疗性的放射源看去的平面。

所述多个放射源可联接在支架上，并且检测器可联接在以至少四 个自由度移动的第二支架上。根据某些方面，所述多个放射源联接在 以至少四个自由度移动的第二支架上，并且检测器联接在支架上。某 些实施例还提供了多个联接在支架上的其它检测器，其中所述多个其 它检测器将基于从所述多个放射源的其中一些放射源中各自所发射 出的放射线而获得多个其它投影图像。

某些方面可包括能够以至少四个自由度而移动的第二支架和能 够以至少四个自由度而移动的第三支架上，其中所述多个放射源联接 在第二支架上，检测器联接在第三支架上。

其它方面可包括使治疗性的放射源通过至少四个自由度而移动 到第一位置，使多个按固定关系设置的放射源通过至少四个自由度而 移动到第二位置，并使检测器通过至少四个自由度而移动到第三位置 的方法。在第二位置，从所述多个放射源的其中一个放射源中发射出 放射线，在第三位置，利用检测器基于所发射出的放射线而获得投影 图像，并对投影图像和多个其它投影图像执行数字化层析X射线合成 成像，以产生横截面图像，其代表从治疗性的放射源的第一位置看去 的平面。

然而，附属权利要求并不局限于所公开的实施例，本领域中的技 术人员可以很容易地修改这里的细节描述，以创造其它实施例和应 用。

附图说明