[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2702316C1 - Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора - Google Patents

Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора Download PDF

Info

Publication number
RU2702316C1
RU2702316C1 RU2018137859A RU2018137859A RU2702316C1 RU 2702316 C1 RU2702316 C1 RU 2702316C1 RU 2018137859 A RU2018137859 A RU 2018137859A RU 2018137859 A RU2018137859 A RU 2018137859A RU 2702316 C1 RU2702316 C1 RU 2702316C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
pixels
ray
filter
patient
Prior art date
Application number
RU2018137859A
Other languages
English (en)
Inventor
Тенгиз Константинович Лобжанидзе
Степан Александрович Полихов
Тарас Владимирович Бондаренко
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА")
Priority to RU2018137859A priority Critical patent/RU2702316C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702316C1 publication Critical patent/RU2702316C1/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4035Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/161Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к радиационным методам контроля, а именно к рентгенографическому способу, и может быть использовано при верификации положения пациента относительно изоцентра аппарата для дистанционной лучевой терапии. Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии заключается в укладке пациента таким образом, чтобы контролируемый участок тела пациента располагался в исходном положении относительно потока рентгеновского излучения аппарата для дистанционной лучевой терапии, разделении прошедшего сквозь участок тела пациента излучения на низкоэнергетическую и высокоэнергетическую составляющие рентгеновского спектра посредством фильтра, регистрации прошедшего излучения на плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения и обработке данных с детектора после завершения экспонирования, при этом фильтр закреплен на торце плоскопанельного детектора рентгеновского излучения, поглощает низкоэнергетическую составляющую рентгеновского спектра и перекрывает половину пикселей детектора в шахматном порядке или посредством параллельных ламелей, половина пикселей детектора регистрирует излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, и образует первую группу пикселей, а другая половина пикселей детектора регистрирует излучение, прошедшее через фильтр, и образует вторую группу пикселей, при этом обеспечивается условие регистрации излучения, когда комбинация четырех рядом стоящих пикселей состоит из двух пикселей первой группы, регистрирующих излучение, не взаимодействующее с фильтром и представляющее полный спектр рентгеновского излучения, и двух пикселей второй группы, регистрирующих излучение, прошедшее через фильтр и представляющее высокоэнергетическую составляющую спектра рентгеновского излучения, при обработке данных в каждой из групп пикселей проводят сложение сигналов, вычитают сигнал второй группы пикселей из первой и получают информацию о низкоэнергетической составляющей спектра рентгеновского излучения, полученной для четырех пикселей первой и второй групп, которую относят к средней координате пикселей, после чего определяют границы контролируемого участка тела пациента и совмещают их с данными из системы планирования дистанционной лучевой терапии. Устройство для осуществления способа содержит аппарат для дистанционной лучевой терапии, фильтр, выполненный с возможностью разделения прошедшего сквозь область тела пациента излучения на низкоэнергетическую и высокоэнергетическую составляющие рентгеновского спектра, и плоскопанельный детектор рентгеновского излучения. Использование группы изобретений позволяет улучшить качество получаемых 2D изображений, в том числе в случаях, когда исследуемая область пациента находится в процессе движения, связанного с дыханием или иными физиологическими процессами организма. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиационным методам контроля, а именно к рентгенографическому способу, и может быть использовано при верификации положения пациента относительно изоцентра аппарата для дистанционной лучевой терапии.
Известен способ верификации с использованием спирального компьютерного томографа, расположенного в одной комнате с аппаратом лучевой терапии, при этом стол обеспечивает позиционирование пациента в терапевтическом и в диагностическом аппарате за счет получения 3-мерной томограммы [1].
Также известен способ контроля укладки пациента с использованием магнитно-резонансного томографа, который может располагаться как в отдельной комнате, так и в совмещении с аппаратом лучевой терапии [2], [3].
Известны способы и методы верификации укладки пациента и использования мегавольтных (MB) систем получения изображения, основанных на получении теневых проекций исследуемой области пациента терапевтическим пучком и регистрации этого пучка плоскопанельным детектором, расположенным после пациента, как с введенными в пациента маркерами, так и без них. При этом совмещение исходных данных из системы планирования происходит как по планарным данным, так и по томографическим [4], [5].
Наиболее близким по технологии и конструктивному исполнению является способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии, реализующий получение кВ -изображений с использованием рентгеновской трубки с рабочими напряжениями в диапазоне 80 - 140 кВ и регистрации прошедшего через тело пациента излучения плоскопанельным детектором. При этом верификация может проводиться как с использованием рентгеноконтрастных маркеров, введенных в околоопухолевое пространство, так и по совмещению костных структур или мягких тканей тела пациента [6], [7].
Недостатком перечисленных методов верификации является низкая точность позиционирования, обусловленная малой контрастностью изображения, что в свою очередь является следствием ограниченного динамического диапазона применяемых систем визуализации.
Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение качества получаемых 2D изображений, в том числе, в случаях, когда исследуемая область пациента находится в процессе движения, связанного с дыханием или иными физиологическими процессами организма. Улучшение качества изображений заключается в более четком определении границ мишени для дальнейшего совмещения с данными из системы планирования. Это обеспечивает более корректную верификацию укладки пациента при дистанционной лучевой терапии.
Указанный технический результат достигается за счет разделения низкоэнергетической и высокоэнергетической составляющих рентгеновского спектра, поглощенного в детекторе, за счет того, что профиль системы фильтрации прошедшего излучения создает такой поток излучения, что часть пикселей детектора регистрирует излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, а другая половина пикселей регистрирует излучение, прошедшее через фильтр. При этом должно обеспечиваться условие, что комбинация четырех рядом стоящих пикселей состоит из двух пикселей, регистрирующих излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, и двух пикселей, регистрирующих излучение, прошедшее через фильтр.
Для реализации способа представлена схема устройства (фиг. 1 и 2), содержащего: рентгеновский аппарат 1, создающий направленный поток рентгеновского излучения 2 изучаемой области тела пациента 3, через которое проходит направленный поток рентгеновского излучения, плоскопанельный детектор рентгеновского излучения 5 с закрепленным на его торце фильтром 4, расположенным на минимально возможном расстоянии до сцинтиллятора и перекрывающим половину пикселей детектора в шахматном порядке (фиг. 2а) или в виде параллельных ламелей (фиг. 2b).
Устройство работает следующим образом: устройство устанавливается в помещение с аппаратом для дистанционной лучевой терапии и помещается непосредственно на аппарат лучевой терапии или рядом с ним. При этом необходимо знать информацию о взаимном расположении центров аппарата и устройства. Контролируемый участок тела пациента 3 располагается в исходном положении, после чего рентгеновский аппарат 1 создает поток рентгеновского излучения, направленный на контролируемый участок тела пациента. Прошедшее сквозь пациента излучение попадает на фильтр рентгеновского излучения 4. Часть излучения, а именно, низкоэнергетическая составляющая спектра, поглощается в фильтре. В дальнейшем детектор рентгеновского излучения осуществляет детектирование всего поля рентгеновского излучения, как прошедшего, так и не прошедшего через фильтр 5.
После завершения экспонирования происходит обработка данных с детектора. Суть обработки данных заключается в следующем: берутся данные с четырех близлежащих пикселей, два из которых регистрируют излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, т.е. полный спектр излучения (группа 1), а два других пикселя регистрируют излучение после взаимодействия с фильтром, т.е. высокоэнергетическую часть спектра излучения (группа 2). Далее происходит сложение сигналов в каждой из групп пикселей и вычитание сигнала второй группы пикселей из первой, что дает информацию о низкоэнергетической составляющей спектра. Информация о низкоэнергетической составляющей спектра, полученной в группе из четырех пикселей, приписывается к средней координате этих пикселей.
Литература
[1] Chrysi Papalazarou, Gijsbert J. Klop, Maaike T. W. Milder, Johannes P.A. Marijnissen, Vikas Gupta, Ben J. M. Heijmen, Joost J.M.E. Nuyttens, Mischa S. Hoogeman "CyberKnife with integrated CT-on-rails: system description and first clinical application for pancreas SBRT". Med Phys. 2017 Sep;44(9):4816-4827. DOI: 10.1002/mp. 12432. Epub 2017 Aug 2.
[2] Robba Rai, MHlthSc, Shivani Kumar, MPH, Vikneswary Batumalai, PhD, Doaa Elwadia, BAppSc, Lucy Ohanessian, BAppSc, Ewa Juresic, MMagResonTech, Lynette Cassapi, BSc, Shalini K. Vinod, MD, Lois Holloway, PhD, Paul J. Keall, PhD, & Gary P. Liney, PhD "The integration of MRI in radiation therapy: collaboration of radiographers and radiation therapists". Collaboration of radiographers and radiation therapists. Journal of Medical Radiation Sciences, February 2017, 64 61-68. DOI: 10.1002/jmrs.225
[3] Benjamin W. Fischer-Valuck MD, Lauren Henke MD, "Two-and-a-half-year clinical experience with the world's first magnetic resonance image guided radiation therapy system". Adv Radiat Oncol. 2017 Jun l;2(3):485-493. DOI: 10.1016/j.adro.2017.05.006. eCollection 2017 Jul-Sep.
[4] Nithya Kanakavelua, E. James Jebaseelan Samueld "Assessment and evaluation of MV image guidance system performance in radiotherapy". Rep Pract Oncol Radiother. 2015 May-Jun;20(3): 188-97. doi: 10.1016/j.rpor.2015.01.002. Epub 2015 Feb 7.
[5] Olivier Morin B.S.E., Amy Gillis M.D., Josephine Chen Ph.D, Michele Aubin M.S.E.E., M. Kara Bucci M.D., Mack Roach III M.D., Jean Pouliot Ph.D. "Megavoltage cone-beam CT: System description and clinical applications". Med Dosim. 2006 Spring;31(1):51-61. DOI: 10.1016/j.meddos. 2005.12.009.
[6] Peter H. Goff MD, PhD, Louis B. Harrison MD, FASTRO, Eli Furhang PhD, Evan Ng MBBS, FRANZCR, Stephen Bhatia RTT, Frieda Trichter DSc, Ronald D. Ennis MD "2D kV orthogonal imaging with fiducial markers is more precise for daily image guided alignments than soft-tissue cone beam computed tomography for prostate radiation therapy". Adv Radiat Oncol. 2017 May 4;2(3):420-428. DOI: 10.1016/j.adro. 2017.05.001. eCollection 2017 Jul-Sep.
[7]
Figure 00000001
Figure 00000002
, Stine Korreman, Peter Meidahl Petersen "Comparison of the accuracy and precision of prostate localization with 2D-2D and 3D images". Radiother Oncol. 2011 Feb;98(2).175-80. doi: 10.1016/j.radonc.2010.11.012. Epub 2010 Dec 21.

Claims (2)

1. Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии, заключающийся в укладке пациента таким образом, чтобы контролируемый участок тела пациента располагался в исходном положении относительно потока рентгеновского излучения аппарата для дистанционной лучевой терапии, разделении прошедшего сквозь участок тела пациента излучения на низкоэнергетическую и высокоэнергетическую составляющие рентгеновского спектра посредством фильтра, регистрации прошедшего излучения на плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения и обработке данных с детектора после завершения экспонирования, отличающийся тем, что фильтр закреплен на торце плоскопанельного детектора рентгеновского излучения, поглощает низкоэнергетическую составляющую рентгеновского спектра и перекрывает половину пикселей детектора в шахматном порядке или посредством параллельных ламелей, половина пикселей детектора регистрирует излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, и образует первую группу пикселей, а другая половина пикселей детектора регистрирует излучение, прошедшее через фильтр, и образует вторую группу пикселей, при этом обеспечивается условие регистрации излучения, когда комбинация четырех рядом стоящих пикселей состоит из двух пикселей первой группы, регистрирующих излучение, не взаимодействующее с фильтром и представляющее полный спектр рентгеновского излучения, и двух пикселей второй группы, регистрирующих излучение, прошедшее через фильтр и представляющее высокоэнергетическую составляющую спектра рентгеновского излучения, при обработке данных в каждой из групп пикселей проводят сложение сигналов, вычитают сигнал второй группы пикселей из первой и получают информацию о низкоэнергетической составляющей спектра рентгеновского излучения, полученной для четырех пикселей первой и второй групп, которую относят к средней координате пикселей, после чего определяют границы контролируемого участка тела пациента и совмещают их с данными из системы планирования дистанционной лучевой терапии.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее аппарат для дистанционной лучевой терапии, фильтр, выполненный с возможностью разделения прошедшего сквозь область тела пациента излучения на низкоэнергетическую и высокоэнергетическую составляющие рентгеновского спектра, и плоскопанельный детектор рентгеновского излучения, отличающееся тем, что фильтр закреплен на торце плоскопанельного детектора рентгеновского излучения, выполнен с возможностью поглощения низкоэнергетической составляющей рентгеновского спектра и перекрытия половины пикселей детектора рентгеновского излучения в шахматном порядке или посредством параллельных ламелей, при этом детектор установлен таким образом, что половина его пикселей регистрирует излучение, не взаимодействовавшее с фильтром, и образует первую группу пикселей, а другая половина пикселей детектора регистрирует излучение, прошедшее через фильтр, и образует вторую группу пикселей, и выполнен таким образом, что обеспечивается условие регистрации излучения, когда комбинация четырех рядом стоящих пикселей состоит из двух пикселей первой группы, регистрирующих излучение, не взаимодействующее с фильтром и представляющее полный спектр рентгеновского излучения, и двух пикселей второй группы, регистрирующих излучение, прошедшее через фильтр и представляющее высокоэнергетическую составляющую спектра рентгеновского излучения.
RU2018137859A 2018-10-26 2018-10-26 Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора RU2702316C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137859A RU2702316C1 (ru) 2018-10-26 2018-10-26 Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137859A RU2702316C1 (ru) 2018-10-26 2018-10-26 Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702316C1 true RU2702316C1 (ru) 2019-10-07

Family

ID=68170911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018137859A RU2702316C1 (ru) 2018-10-26 2018-10-26 Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2702316C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468392C2 (ru) * 2007-04-23 2012-11-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Детектор с частично прозрачной подложкой сцинтиллятора
US20130329851A1 (en) * 2011-02-22 2013-12-12 Koninklijke Philips N.V. Detection apparatus
US20140046212A1 (en) * 2012-07-20 2014-02-13 Heinrich Deutschmann Patient positioning and imaging system
US20140226783A1 (en) * 2013-02-11 2014-08-14 University Of Rochester Method and apparatus of spectral differential phase-contrast cone-beam ct and hybrid cone-beam ct
US20160209518A1 (en) * 2013-08-22 2016-07-21 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo "Intersoft Evraziya" Ionizing radiation sensor
US20180172849A1 (en) * 2016-09-09 2018-06-21 Minnesota Imaging And Engineering Llc Structured detectors and detector systems for radiation imaging

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468392C2 (ru) * 2007-04-23 2012-11-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Детектор с частично прозрачной подложкой сцинтиллятора
US20130329851A1 (en) * 2011-02-22 2013-12-12 Koninklijke Philips N.V. Detection apparatus
US20140046212A1 (en) * 2012-07-20 2014-02-13 Heinrich Deutschmann Patient positioning and imaging system
US20140226783A1 (en) * 2013-02-11 2014-08-14 University Of Rochester Method and apparatus of spectral differential phase-contrast cone-beam ct and hybrid cone-beam ct
US20160209518A1 (en) * 2013-08-22 2016-07-21 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo "Intersoft Evraziya" Ionizing radiation sensor
US20180172849A1 (en) * 2016-09-09 2018-06-21 Minnesota Imaging And Engineering Llc Structured detectors and detector systems for radiation imaging

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11896851B2 (en) Radiation therapy system using a digital tomosynthesis process for near real-time localization
Dang et al. Image-guided radiotherapy for prostate cancer
US7853308B2 (en) System and method for patient positioning for radiotherapy in the presence of respiratory motion
US9604077B2 (en) Visualizing radiation therapy beam in real-time in the context of patient's anatomy
US11160537B2 (en) Apparatus and method for real-time tracking of tissue structures
Berbeco et al. A technique for respiratory-gated radiotherapy treatment verification with an EPID in cine mode
US20150080634A1 (en) Tracking external markers to internal bodily structures
Rottmann et al. A multi-region algorithm for markerless beam's-eye view lung tumor tracking
Wang et al. Dosimetric comparison of stereotactic body radiotherapy using 4D CT and multiphase CT images for treatment planning of lung cancer: evaluation of the impact on daily dose coverage
Mao et al. Fast internal marker tracking algorithm for onboard MV and kV imaging systems
Chen et al. A review of image-guided radiotherapy
Fahmi et al. Respiratory motion estimation of the liver with abdominal motion as a surrogate
JP7397909B2 (ja) 肺癌放射線のためのガイダンス
Omari et al. Preliminary results on the feasibility of using ultrasound to monitor intrafractional motion during radiation therapy for pancreatic cancer
Heinz et al. Feasibility study on image guided patient positioning for stereotactic body radiation therapy of liver malignancies guided by liver motion
RU2702316C1 (ru) Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора
Ali et al. An algorithm to extract three‐dimensional motion by marker tracking in the kV projections from an on‐board imager: four‐dimensional cone‐beam CT and tumor tracking implications
Farzaneh et al. Gated radiotherapy development and its expansion
Takamatsu et al. Reproducibility of diaphragm position assessed with a voluntary breath-holding device
US20130079625A1 (en) Ct - mri hyrbrid apparatus and method of implementing the same
Kim et al. Interfractional diaphragmatic position variation according to stomach volume change during respiratory‐gated radiotherapy for hepatocellular carcinoma
Tsai et al. Tumor phase recognition using cone‐beam computed tomography projections and external surrogate information
Cho et al. Development of a real-time internal and external marker tracking system for particle therapy: a phantom study using patient tumor trajectory data
Hatamikia et al. Intra-fractional lung tumor motion monitoring using arbitrary gantry angles during radiotherapy treatment
Juraszczyk et al. Preliminary Study of Computer Aided Diagnosis Methodology for Modeling and Visualization the Respiratory Deformations of the Breast Surface

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211215