[发明专利]具有实时磁共振监测的辐射治疗系统

说明书

技术领域

本申请涉及医疗领域、成像领域、磁共振领域及相关领域。本申请尤其应用于辐射治疗中并特别参考其加以描述。

背景技术

在辐射治疗中，将电离辐射的空间靶向剂量施加于包含癌组织或有害组织的肿瘤或其他区域。与正常细胞相比，成长中且迅速繁殖的癌细胞常常对来自于电离辐射的损伤更为敏感，所以通过由适当规划施予的更高剂量加强，所施加的辐射优先杀死癌组织或有害组织。尽管如此，电离辐射对有害组织和健康细胞都是有害的，因此为了限制对健康组织的附带损伤，辐射的精确空间靶向定位是重要的。通常，通过在持续于几天、几星期或几个月的一系列治疗中进行辐射治疗来控制对健康组织的损伤，期望在数次处置疗程之间的时间间隔内对健康组织的辐射损伤可以得到恢复。

在辐射治疗中，在受检者周围的多个角位置上施加辐射束，使得它们组合起来生成集中在要处置的肿瘤或其他区域上的靶向总辐射剂量空间分布。可以利用分布在受检者周围的几个静止辐射源，或在受检者周围转动诸如直线加速器(linac)的辐射源(即断层放射治疗)可以实现角覆盖。基于用计算断层摄影(CT)、磁共振(MR)成像或另一种适当的成像模态采集的特定受检者的成像数据，针对该受检者预先规划辐射治疗。为了实现充分精确的辐射靶向定位，利用为要治疗的特定受检者采集的图像进行规划。在图像中，连同必须限制辐射剂量的重要器官或区域的绘示一起，绘示了肿瘤或其他标靶。使用计算机模拟或其他电子计算优化辐射束的空间分布和强度，以将辐射集中在标靶中，同时使重要但可能正常的器官或区域受到的曝光最小化。

在大部分现有辐射治疗设施中，用于规划的CT、MR或其他成像系统与包括一个或多个电离辐射源的辐射治疗系统物理分离。然后，必须利用如粘贴到受检者身上的指示符标记将成像的空间参照系与辐射治疗系统的空间参照系配准。配准误差导致辐射治疗靶向定位较差，这能够减小其在治疗癌症时的有效性并能够增大对健康组织的附带损伤。另一个问题是，规划数据采集和辐射处置之间的时间可以是很多天，甚至更长。在中间期间，由于膀胱充满、肠部运动、重量减轻或增大等，患者的解剖结构可能会偏移或变化。

再者，尽管在辐射治疗处置进行期间通常受检者是不动的，但在辐射治疗期间仍然可能发生各种受检者运动，例如呼吸、受检者的整体运动等。

考虑到这些问题，已经认识到，使用与辐射治疗系统物理连接的成像模态对受检者成像将是有利的。已经提出了多种这样的“混合式”系统，其将CT或MR系统与辐射处置系统组合。在一些基于MR成像的布置中，MR扫描器磁体被分成两半，界定容纳辐射治疗系统或允许辐射治疗束通过的轴向间隙(参见例如，Demsey，美国公开申请No.2005/0197564 A1；Green，美国公开申请No.2001/0001807 A1；Fallone等人，WO 2007/045076 A1；Lagendijk等人，WO 2004/024235 A1)。可以类似地分割或布置其他MR扫描器部件，例如梯度线圈和射频线圈以位于间隙外部，或者可以做得充分薄或用适当材料做成，使得治疗射束能够通过部件而没有很大衰减。在这样的系统中，成像模态和辐射治疗模态都共享同一坐标系，这样消除或简化了辐射治疗规划过程的配准部件。此外，可以在每次辐射治疗之前立即进行辐射治疗规划，从而使由于患者解剖结构在规划和治疗之间发生变化导致的误差最小化。

为了解决辐射治疗期间受检者的可能运动问题，曾经想到过使用这种混合式系统在辐射治疗期间进行成像，以便检测到受检者的运动。不过，在执行同时成像和辐射治疗时出现了困难。计算断层摄影(CT)扫描器不是很适合这种同时操作，因为它难以或不可能物理地布置CT扫描器的x射线束同时探查经受辐射治疗的空间区域。已经发现MR是用于同时成像的更好候选成像模态。然而，迄今为止，已经发现辐射治疗系统导致的干扰有碍于在辐射治疗期间采集到高质量的MR图像。

Fallone等人的WO 2007045076提出通过在MR采集窗口期间阻止直线加速器(linac)脉冲工作来交错MR成像操作和辐射治疗操作。这意味着在成像期间不进行辐射治疗。即使对于快速实时三维成像序列，成像数据采样时段的数目也充分大，使得这种方法中辐射源的占空比被相当大拉大，从而延长了治疗疗程。

本申请提供了能够克服上述和其他问题的新的改进的设备和方法。

发明内容