CN104519959B - 辐射治疗处置系统以及控制患者移动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于对患者(20)的辐射治疗处置的系统和方法。所述系统包括：用于接收所述患者(20)的患者承载体(11)、用于监测(12)所述患者(20)的至少两个不同的身体部分的位置的器件、处理器(14)和反馈器件(13)。所述处理器(14)被耦合到所述用于监测(12)位置的器件并且能分析被监测的位置，以针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分来确定相应的身体部分相对于特定的期望位置的位移。所述反馈器件(13)被耦合到所述处理器(14)，以用于与所述患者(20)交互并且提供关于相应的身体部分的所述位移的反馈。

Description

辐射治疗处置系统以及控制患者移动的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于患者的辐射治疗处置的系统，所述系统包括用于接收患者的患者承载体、用于监测患者的器件以及被耦合到用于监测的器件的处理器。

本发明还涉及包括监测患者的控制患者移动的方法。

本发明还涉及用于在这样的方法中使用的计算机程序产品。

背景技术

辐射治疗(也称为辐射肿瘤学和放射治疗)总体上被用作癌症处置的部分，以控制或杀死恶性细胞。辐射治疗使用破坏暴露组织的DNA并且从而引起细胞死亡的电离辐射。辐射可以由身体外部的机器来递送(外部射束辐射治疗)，或者辐射可以来自被放置到肿瘤中或肿瘤附近的辐射性种子 (内部射束辐射治疗，更通常地被称为近距离辐射性治疗)。

外部射束辐射治疗是辐射治疗最常用的形式，并且其被使用线性加速器(LINAC)来递送。线性加速器使用微波技术来加速电子，并且接着允许这些电子与重金属靶碰撞。碰撞的结果是从靶产生高能量的X射线。这些高能量的X射线在它们离开机器时被成形，以符合患者肿瘤的形状，并且定制的射束被引导到患者的肿瘤。

患者躺在可移动的处置榻上，并且激光被用来确保患者在适当的位置中。射束从可以围绕患者旋转的称为机架的加速器的部分中出来。可以通过旋转机架并且移动处置榻来从任何角度向肿瘤递送辐射。在处置期间，辐射治疗师通过闭路电视监视器来连续地观察患者。通常在处置室中还有麦克风，以使得患者可以在需要的情况下对治疗师说话。成像工具被定期检查，以确保射束位置不从初始规划变化。

为了辐射治疗系统的有效操作，有必要将肿瘤周围的正常组织边缘包括起来，以允许日常设置和内部肿瘤移动中的不确定性。这些不确定性可以是由内部移动引起的，例如由呼吸引起。在图像引导的辐射治疗(IGRT) 中，二维和三维成像被用来帮助更好地向癌性肿瘤递送辐射治疗。在例如 Lecchi等人的“Current concepts on imaging inradiotherapy”中，MRI、PET 或CT图像被用于监测呼吸动作。该文章公开了三种用于处理这些呼吸动作的方法。在一种方法中，患者被要求在处置递送期间屏住呼吸，以用于获得静态肿瘤位置。当使用呼吸门控时，CT图像被用于使得仅在呼吸循环的明确限定的部分递送处置成为可能。第三种方法是肿瘤跟踪，其中，4D图像数据(3D+时间)被用于使处置射束跟随肿瘤。

身体位置的大范围变化甚至可以引起疗程中断，从而阻碍辐射治疗工作流。身体位置变化(姿势/移动)可以自愿地和非自愿地发生。非自愿变化的范例包括呼吸(即我们通常不假思索地呼吸)、不安腿、以及在PC后面的办公室工作者经常整天“恶化”(然后再纠正)他们的姿势。目前，辐射治疗中针对患者移动/姿势的预防措施包括患者-工作人员的沟通(在辐射治疗之前，患者被告知或被提醒躺着不懂是重要的)和物理支承(例如头枕、膝盖垫)。

尽管有所述预防措施，但与身体位置相关的的疗程中断(例如源于患者焦虑)是在辐射治疗中经常被报告的问题。比如，Clover等人(“Disruptiopn to radiation Therapysession due to anxiety among patients receiving dariation therapy to the headand neck area can be predicted using patient self-report measures”，Psychooncology，2010)最近发现，与焦虑相关的疗程中断出现在大量的辐射治疗患者中：11％在基准疗程期间，并且甚至24％在处置疗程1期间。

此外，辐射治疗的具体问题是，在辐射期间，患者在榻上保持稳定位置的同时LINAC机架绕患者环形运动。这可以以不同的方式来触发患者动作。患者的视野中的动作可能引起对自运动的感知(一种被称为“相对运动错觉”的现象)。相对运动错觉接着可能引起补偿移动和预想移动。此外，相对运动错觉可能引起动作病(“眩晕”)，还可能触发不期望的患者动作。尤其是老年人易受基于相对运动错觉的自运动的影响。

WO2012/095172 A1公开了一种数据处理方法，其用于在辐射治疗领域中使用并且用于确定相对于由处置设备发出的处置射束的至少一个位置的实际布置的处置身体部分的位置，所述位置被称为监测组织位置，并且所述处置身体部分是患者的解剖结构的软组织部分；所述数据处理方法被构成为由计算机来执行，并且包括以下步骤：提供描述解剖结构的三维CBCT 图像的CBCT数据，所述三维CBCT图像表示在被称为预对准时间的时间点上的、在被称为组织-骨骼预对准位置的彼此的相对位置中的处置身体部分和骨骼结构；提供X射线数据，其描述关于相对于在被称为监测时间的处置期间的时间点上的实际布置的、被称为监测骨骼位置的骨骼结构的位置的信息，所述监测时间在所述预对准时间之后；基于由CBCT图像数据表示的组织-骨骼预对准位置、基于由X射线数据描述的关于监测骨骼位置的信息、并且基于在预对准时间的处置身体部位和骨骼结构之间的第一相对位置与在监测时间的处置身体部位和骨骼结构之间的第二相对位置之间的预定关系，确定相对于实际布置的处置身体部位的监测组织位置。

本发明的目的是减少与患者移动相关的问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，该目的是通过提供一种用于对患者的辐射治疗处置的系统来实现的，所述系统包括：用于接收所述患者的患者承载体；用于监测所述患者的至少两个不同的身体部分的位置的器件；被耦合到所述用于监测位置的器件的处理器，所述处理器能分析被监测的位置，以针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分来确定相应的身体部分相对于特定的期望位置的位移；以及被耦合到所述处理器的反馈器件，以用于与所述患者交互从而提供关于相应的身体部分的所述位移的反馈用于通知所述患者相应的身体部分的所述位移。

通过将身体分为单独的段，并且通过提供关于独立的段的位置或移动的反馈，所述患者不被身体位置的不利变化干扰处置的能力显著提高。详细的反馈使得采取期望位置并保持不动比仅指令不动更容易。例如，当仅指令保持不动时，几乎不可能防止由环形运动的机架引起的在视觉上引发的自运动。然而，当告诉所述患者专注于具体身体部位时，对于所述患者更容易保持或保有正确的姿势。详细的反馈也帮助使得所述患者意识到他之前尚未意识到的移动。例如，系统可以在用户紧张地敲他的手指时警告用户。用户对他的姿势和移动的意识的整体提高可以减少在视觉上引发的自运动的量。反馈可以被直接提供给所述患者或医生或所述系统的操作者，所述系统的操作者接着指令所述患者做出或抑制特定的移动。所述患者承载体通常是所述患者被定位在其上以便于接受处置的桌台、榻或椅子状物体。在下文中，当使用词语桌台时，应当注意，这只是适合的患者承载体的一个范例。

可以通过例如通知患者关于相应的身体部分的位移或者通过移动相应的身体部分以撤消所述位移来实现交互。对所述患者的通知可以例如是经由视觉、声音或触觉器件而发生的。监测器可以提供文本指令或在所述患者的可视化表示中突出显示相关身体部分。可以经由耳机或扬声器系统来提供可听指令。振动元件可以提供对相关身体部分的直接触觉反馈。反馈器件可以直接通知所述患者或者可能通知处置医生，所述处置医生解释该信息并且接着通知所述患者。作为对仅提供信息的替代，所述反馈器件可以根据检测到的位移被布置为限制相应的身体部分或者甚至是移动相应的身体部分的移动自由度，以撤消所述位移。这可以例如通过扣紧带子、升起分割墙或对气囊充气来实现。

在实施例中，所述处理器还能确定对于补偿相应的身体部分的运动的需要，并且所述反馈器件被布置用于传输对于补偿相应的身体部分的移动的所述需要。所述需要可以被以简单的和指令性的方式传输，例如“移动你的左臂到这个位置”。备选地，所述需要被以更平缓的和警告的方式传输，例如“左臂稍微超出位置(阈值的40％)。如果事情变得更糟，你将必须移动它”。

如果对于补偿移动的需要被传输，则所述处理器还能确定补偿移动的期望方向，并且所述反馈器件可以被布置用于指示所述期望方向。所述处理器还能确定补偿移动的期望范围，并且所述反馈器件可以被布置为用于指示所述期望范围。例如，在所述患者承载体中的振动元件可以向具体身体部位提供触觉反馈。通过改变例如振动的频率，所述系统可以指示所述身体部分是否更加靠近或更加远离理想位置。

在优选实施例中，所述反馈器件包括显示器件，所述显示器件用于显示身体表示图，并用于针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分通过在视觉上突出显示所述身体表示图中的所述至少两个身体部分中的相应的一个来指示对于所述补偿移动的所述需要。当看到针对具体身体部分的他自己的移动、需要的移动或期望的位置时，用户获得对他的位置的提高了的控制。突出显示左腿意味着左腿应该被移动。突出显示头部意味着头部应该被移动。当然，当显示器被定位在所述患者对面时，左和右可以被互换以便于获得对患者及其移动的镜像样的可视化。

在该实施例中，所述处理器还能确定所述补偿移动的期望范围，并且所述显示器件可以被布置用于使用用于指示所述期望范围的颜色编码。橙色手臂例如可以指示需要小的手臂移动，而红色手臂指示需要较大的移动。这样的指示帮助患者不会对较早的不期望的动作进行过度补偿或不足的补偿。可以例如使用箭头、身体部分在其期望位置处的轮廓来指示所需要的移动方向。可听指令也可以被用于指示方向和范围：“请移动你的左臂稍微接近你的身体”。也可以使用视觉指令和可听指令的组合。

所述系统还可以包括被耦合到所述处理器的、用于存储被监测的位置的存储单元，所述处理器被布置为使用存储的被监测位置以用于确定相应的身体部分即将发生的位移，所述反馈器件被布置为用于提供关于相应的身体部分即将发生的位移的反馈。如果例如所述系统知道机架的特定的移动将导致头部的不期望的转动，则所述反馈器件可以已经警告用户不要移动他的头，或甚至可以建议沿相反方向轻微移动。如果所述系统知道用户典型地对他被指令来校正的移动进行过度补偿，则所述系统可以决定传输比实际需要更小的补偿移动。预测可以基于关于所述患者承载体上的所述患者本身的存储的信息，或基于关于所有先前患者或其子集的通用综合信息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制患者移动的方法，所述方法包括：监测所述患者的至少两个不同的身体部分的位置、分析被监测的位置以针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分来确定相应的身体部分相对于特定的期望位置的位移、并且提供关于相应的身体部分的所述位移的反馈以用于通知所述患者相应的身体部分的所述位移。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并且将参考下文描述的实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。

附图说明

在附图中：

图1示意性地示出了用于辐射治疗处置的系统，

图2示出了在使用图1的系统期间显示的示范性图像，并且

图3示出了控制患者移动的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于辐射治疗处置的系统。所述系统包括用于接收患者20的患者承载体。这里，所述患者承载体是桌台11，但也可以使用如椅子或榻的其他承载体物体。在该示意图中未示出的是在处置期间围绕患者20环形运动的线性加速器(LINAC)和LINAC机架。LINAC本身没有被示出，这是因为实际发明不涉及处置本身，而是仅涉及在处置的准备中或在处置期间患者20的位置和姿势。应当注意到，用于控制患者的位置和姿势的相同的系统在其他治疗和/或诊断系统(例如MRI、PET或CT扫描系统)中也是有用的。另外，应当注意到，辐射治疗系统可以包括这样的成像系统中的一个或多个。

系统包括用于监测患者20的至少两个不同的身体部分的位置的器件 12。在该范例中，监测器件是摄像机12，但可以采用许多备选的位置测量器件。例如，桌台中的压力传感器或热传感器可以检测与患者20的接触，或者如MRI、PET和CT扫描设备的诊断成像工具可以监测患者的位置和/ 或姿势。因为基于PET和CT的定位器件通常已经被集成在例如用于跟随肿瘤位置的LINAC辐射治疗系统中，所以对用于监测不同的身体部分的位置的PET和/或CT扫描设备的使用是非常适合的选择。最为对监测位置的补充或替代，还可以使用用于测量身体部分的移动或速率的设备，这是因为其与测量位置变化本质上是相同的。

摄像机12被耦合到用于控制动作控制系统的计算机17的处理器14。计算机17可以被提供为用于实现对患者20的动作和位置的控制的专用计算机17，或者也可以用于其他目的，例如控制处置。计算机17还包括也被耦合到处理器14的存储单元15和用户接口16。用户接口16可以包括如键盘或指点设备的输入器件。优选地，显示器屏幕18被提供并且也被耦合到处理器14，以用于提供关于系统的操作的信息。

处理器14能分析来自摄像机12的视频数据和/或来自其他位置监测器件的输入数据。对于这种分析，可以使用公知的模式识别方法。身体标记可以被用于帮助对不同的身体部分的识别和定位。优选地，来自多个不同的位置监测器件的输入数据被组合以提高分析的准确度。数据分析揭示了患者20的不同的身体部分的位置是否正确以及这些身体部分是被移动还是保持位置。原始输入数据和/或数据分析的结果可以被暂时地或永久地存储在存储单元15上。接着将患者20的位置和移动以及患者20的不同的身体部分与例如期望位置和根据期望位置的最大允许偏差进行比较。当位移超过特定的阈值时，可以提供警告，指示用户应当停止移动对应的身体部分。阈值可以仅涉及最大允许位移，但也可以是位置和移动的当前方向的组合。当分析得出偏差在某种程度上过大的结论，但身体部分已经沿正确的方向移动时，可以完全不需要反馈。类似的，如果偏差仍在可以接受的限度内，但身体部分正沿错误的方向移动，则可能已经提供了警告。身体部分的移动的速度还可以被确定并且被与特定的允许余量进行比较。

如果所述分析示出了患者位置应当被校正，则被耦合到处理器14的反馈器件13被指示来传输对于补偿移动的需要。在该范例中，反馈器件13 包括显示器13，显示器13对于躺在桌台11上的患者20是可见。备选地，显示器13可以仅对控制处置过程的医生可见，并且医生接着可以向患者20 提供适合的指令。当然，显示器13也可以对患者20和医生两者都可见，或者可以为患者20和医生提供单独的显示器13。对于医生，反馈可以被示出在计算机17的显示器18上。

在优选实施例中，环境体验系统被用于提供反馈。飞利浦使用环境体验系统以创建安心的环境并且减少处置期间患者的焦虑。环境体验系统可以使用例如光、声音和视频以创建愉快的气氛。环境体验系统中的显示器件可以被用于提供关于需要的补偿移动的反馈。

反馈还可以由一个或多个扬声器以可听的形式来提供，或者例如由被定位在要被(不被)移动的不同的身体部分处或靠近要被(不被)移动的不同的身体部分的振动元件以触觉形式来提供。

图2示出了在对图1的系统的使用期间被显示的示范性图像。所述图像包括对患者200的示意性表示，所述表示被分成六个单独的身体部分 201-206。在该图像中，表示了头201、右臂202、左臂203、右腿204、左腿205和躯干206。右臂202和右腿204被突出显示以用于指示它们不在它们各自的期望位置处。颜色编码可以被用于指示位移的范围。例如，显示较大位移的右臂202可以被着色为红色，显示较小位移的右腿204可以被着色为橙色。在其正确位置中的身体部分可以例如被着色为绿色。任选地，显示了被错误地放置的身体部分在其期望位置中的轮廓212、214，以更好地通知患者20需要的补偿移动。备选地，箭头222可以指示期望移动方向。箭头222的长度、宽度或颜色可以指示需要的移动范围。

系统还可以使用提供关于患者20的位置和移动的反馈的备选方式。例如，对患者20的位置和移动的分析可以被用来计算指示患者20将他的期望位置保持得多好的分数。所述分数可以连续地被指示为例如条形图210，以提供针对患者20的额外的刺激，从而尽量不保持期望的姿势。分数可以指示患者20在当前时刻被定位得多好，或者可以提供他在处置期间整体被定位得多好的累积测量。应当注意到，也可以以许多其他方式来提供关于患者20的位置和姿势的反馈。

图3示出了控制患者移动的方法的流程图。所述方法从用于监测患者 20的至少两个不同的身体部分的移动的监测步骤31开始。例如可以以相对于图1的以上描述的不同的方式来实现监测。分析步骤32在监测步骤31 之后，在分析步骤32中分析来自监测器件的数据，以便于确定患者20是否在正确的位置和姿势中。对于每个身体部分，相对于期望位置的位移被计算出来。在传输步骤33中，向患者20和/或医生或系统的操作者传输所述位移。这三个步骤都由例如在图1和图2所示的系统来执行。在反馈在传输步骤33中被传输之后，在校正步骤34中患者20可以移动相应的身体部分，并且监测继续进行，其中，结果是新的反馈消息。如果患者不移动任何身体部分，则监测也将继续进行。

应该意识到，本发明还扩展到计算机程序，尤其是在载体上或载体中的适用于实践本发明的计算机程序。程序可以是源代码、目标代码、例如以部分编译形式的代码中间源和目标代码的形式，或者以适合于在根据本

发明的方法的实现方式中使用的任何其他形式。还将意识到，这样的程序可以具有许多不同的架构设计。例如，实现根据本发明的方法或系统的功能的程序代码可以被细分为一个或多个子例程。将功能分布在这些子例程当中的许多不同方式对于技术人员将是显而易见的。子例程可以一起存储在一个可执行文件中以形成自含程序。这样的可执行文件可以包括计算机可执行指令，例如处理器指令和/或解释器指令(例如Java解释器指令)。备选地，子例程中的一个或多个或全部可以存储在至少一个外部库文件中并且静态地或动态地与主程序链接(例如在运行时间时)。主程序含有对子例程中的至少一个的至少一个调用。子例程还可以包括对彼此的函数调用。涉及计算机程序产品的实施例包括与本文中阐述的方法中的至少一个的每个处理步骤相对应的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/ 或存储在可以静态或动态地链接的一个或多个文件中。涉及计算机程序产品的另一个实施例包括与本文中阐述的系统和/或产品中的至少一个的每个单元相对应的计算机可执行指令。计算机程序的载体可以是能够承载程序的任何实体或者设备。例如，载体可以包括存储介质，例如ROM(例如 CD ROM或半导体ROM)或者磁记录介质(例如软盘或硬盘)。另外，载体可以是诸如电信号或光学信号的可传输载体，所述可传输载体可以经由电缆或者光缆或者通过无线电或其他器件来传达。当以这样的信号来实现程序时，载体可以由这样的电缆或者其他设备或器件来构成。备选地，载体可以是其中嵌入程序的集成电路，所述集成电路适于执行相关方法或者在执行相关方法中使用。

应当注意到，以上提到的实施例对本发明进行说明而不是做出限制，并且本领域的技术人员将能够在不脱离权利要求的范围的情况下设计许多备选的实施例。在权利要求中，位于括号中的任何附图标记都不得被解释为对权利要求的限制。动词“包括”和其变化形式的使用不排除除权利要求中阐明的那些外的元件或者步骤的存在。在元件前面的量词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。可以借助于包括若干独特元件的硬件并且借助于被适合地编程的计算机来实现本发明。在枚举若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干可以通过硬件的同一个项目来具体化。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (12)

1.一种用于对患者(20)的辐射治疗处置的系统，所述系统包括：

-患者承载体(11)，其用于接收所述患者(20)，

-用于监测(12)所述患者(20)的至少两个不同的身体部分的位置的器件，

-处理器(14)，其被耦合到所述用于监测(12)位置的器件，所述处理器(14)能分析被监测的位置，以针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分来确定相应的身体部分相对于特定的期望位置的位移，以及

-反馈器件(13)，其被耦合到所述处理器(14)，以用于与所述患者(20)交互从而提供关于相应的身体部分的所述位移的反馈用于通知所述患者(20)相应的身体部分的所述位移，

其中，所述反馈器件被布置用于移动相应的身体部分以便于撤销所述位移。

2.如权利要求1所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述反馈器件被布置用于根据所述位移来限制相应的身体部分的移动自由度。

3.如权利要求1所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述处理器(14)还能确定对于补偿相应的身体部分的移动的需要，并且其中，所述反馈器件(13)被布置用于传输对于相应的身体部分的所述补偿移动的所述需要。

4.如权利要求1所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述反馈器件(13)被布置用于提供视觉、声音和/或触觉反馈。

5.如权利要求3所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述处理器(14)还能确定所述补偿移动的期望方向，并且其中，所述反馈器件(13)被布置用于指示所述期望方向。

6.如权利要求3所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述处理器(14)还能确定所述补偿移动的期望范围，并且其中，所述反馈器件(13)被布置用于指示所述期望范围。

7.如权利要求3所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述反馈器件包括显示器件(13)，所述显示器件(13)用于显示身体表示图，并且用于针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分通过在视觉上突出显示所述身体表示图中的所述至少两个身体部分中的相应的一个来指示对于所述补偿移动的所述需要。

8.如权利要求6所述的用于辐射治疗处置的系统，其中，所述反馈器件包括显示器件(13)，并且所述处理器(14)还能确定所述补偿移动的期望范围，并且其中，所述显示器件(13)被布置用于使用用于指示所述期望范围的颜色编码。

9.如权利要求1所述的用于辐射治疗处置的系统，还包括存储器件(15)，所述存储器件(15)被耦合到所述处理器(14)，以用于存储被监测的位置，所述处理器(14)被布置用于使用存储的被监测的位置以确定相应的身体部分即将发生的位移，所述反馈器件(13)被布置用于提供关于相应的身体部分所述即将发生的位移的反馈。

10.一种控制患者移动的方法，所述方法包括：

-监测所述患者的至少两个不同的身体部分的位置，

-分析被监测的位置以针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分来确定相应的身体部分相对于特定的期望位置的位移

-提供关于相应的身体部分的所述位移的反馈，以用于通知所述患者(20)相应的身体部分的所述位移，并且

-移动相应的身体部分以便于撤销所述位移。

11.一种控制患者移动的装置，所述装置包括：

-用于监测所述患者的至少两个不同的身体部分的位置的单元，

-用于分析被监测的位置以针对所述至少两个身体部分中的每个身体部分来确定相应的身体部分相对于特定的期望位置的位移的单元，

-用于提供关于相应的身体部分的所述位移的反馈以通知所述患者(20)相应的身体部分的所述位移的单元，以及

-用于移动相应的身体部分以便于撤销所述位移的单元。

12.一种计算机存储介质，包括存储在其中的程序，所述程序运行用于使得处理器执行如权利要求10所述的方法。