[发明专利]基于心脏组织表面轮廓的放射外科手术治疗方案设计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年7月17日提交的美国临时专利申请No.61/226,613(律师案No.021902-002100US)的权益，其全部公开内容通过引用结合于此。

背景

已使用放射外科手术成功地治疗了头部、脊柱、腹部和肺部中的肿瘤以及其他目标。在放射外科手术期间，一系列电离放射光束通常从患者外部定向以会聚在靶区处，其中放射光束通常包括从不同位置和方向发射的MeV X射线光束。光束可通过中间组织定向到目标组织，以改变肿瘤的生态。光束轨迹帮助将放射暴露限制于中间组织以及其他附带(collateral)组织，同时在目标处的累积放射剂量可治疗肿瘤。CYBERKNIFE放射外科手术系统(Accuray公司)和TRILOGY放射外科手术系统(瓦里安(Varian)医疗系统)是两种已知放射外科手术治疗系统。

现代放射外科手术系统将成像结合到治疗系统中以验证目标组织的位置并适应微小的患者运动。一些系统还具有治疗在呼吸期间运动的组织的能力，并且该特征已显著地增加了可从放射外科手术受益的患者数量。

还提出了对进行生理运动的其他组织的放射外科手术治疗，包括将放射定向到心脏的所选区域以治疗心房颤动以及其他心律不齐。在心房颤动期间，心房丧失其有组织的脉动(pumping)作用。按照健康的窦性心律，心房收缩、瓣膜打开，并且血液填充心室或下分庭。随后，心室收缩以完成每一心跳的有组织循环。相反，心房颤动已被表征为跨心房传送的一阵电能，以使心脏的上分庭抖动或颤抖。在心房颤动期间，血液不能随着每一心跳从心房充分地腾空进入心室。通过基于适当的病灶图案(lesion pattern)将电离放射定向到心脏，所得疤痕组织可阻止再循环电信号并且由此减少或消除心房颤动。

在肿瘤等的标准放射外科手术治疗中，计算机断层摄影(CT)成像提供一系列平面X射线扫描。对于邻近肿瘤的X射线，方案设计(planning)医生绘制目标组织的边界，其中该边界被绘制在穿过肿瘤的扫描片(scan)上且该边界环绕肿瘤(并且通常出于安全起见包括所治疗组织的一些附加的偏移量或余量)。由于肿瘤通常包含在一个器官内(但是可替换地延伸超出器官表面至相邻器官)，因此经方案设计的治疗边界与组织/组织界面轮廓完全无关。因此，治疗方案通常被草拟为包围其中肿瘤可见的每一CT扫描片上的肿瘤的一系列圆圈。

难以使用标准放射外科手术方案设计界面来绘制用于形成常规平面CT扫描片上的图案的适当的心律不齐病灶治疗方案。医生必须评估多个CT扫描片，并且在心脏的每一平面切片上绘制表示治疗方案的适当的线和/或圆圈。医生必须能够从每一平面扫描片目测预期治疗区域。尽管这表现为唯一的不便，但与本发明有关的工作指示，鉴于心脏的几何形状使用现有放射外科手术治疗方案设计工具来有效地建立心律不齐治疗方案惊人地困难。

概述

以下呈现了本发明的一些实施例的简化概述以提供对本发明的基本理解。该概述不是本发明的广泛概览。它既不旨在标识本发明的关键/重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些实施例，作为稍后呈现的更加详细的描述的序言。

根据一个实施例，一种系统生成心脏的组织表面的三维模型，具体地生成内表面(血液/心脏组织界面)的三维模型。在该表面上，例如医生使用用户界面来绘制一条或多条图案线，以指示该表面上的预期病灶用于抑制收缩通道。根据图案线，病灶的三维体积可使用已知约束来确定(诸如从内心脏组织提供足够厚度来使病灶在整个心壁上延伸，提供足够宽度来阻止收缩跨病灶传播等)。有利的是，三维体积所生成的一系列边界可被投影回各个CT扫描片上，其随后可被传递到标准放射外科手术方案设计工具。

放射外科手术方案设计工具可使用现有轨迹计算例程来生成具有若干放射外科手术轨迹或轮廓的放射外科手术方案。一旦轨迹已被标识为形成预期病灶，“剂量云”就可被输出到具有提供组织表面处的区域(例如，血液/心脏组织界面)的显示器的新方案设计工具，该区域将接收足够的放射来形成病灶。

为了便于对放射外科手术治疗进行方案设计，医生通常将标识在三维组织表面上图形化的位置，其中点和线卡合到组织表面的模型。可计算输出病灶指示，作为沿组织表面的简单的等剂量轮廓。