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1、10申请公布号CN104145295A43申请公布日20141112CN104145295A21申请号201280071164222申请日20120305G06T7/20200601A61B19/00200601A61N5/00200601A61N5/10200601A61B6/0020060171申请人博医来股份公司地址德国费尔德基兴72发明人斯特凡维尔斯迈尔74专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限公司11372代理人吴大建刘华联54发明名称使用不同指示器来确定放射治疗目标的位置变化57摘要本发明涉及一种用于确定称为目标变化数据并能用于执行放射治疗的数据的方法，所述目标变化数据描述了包含在患。
2、者体内的目标的位置变化的信息，其中该方法通过计算机来执行并且包括以下步骤获取描述映射规则的确定规则数据，其中所述映射规则用于将指示器变化集合映射到所述目标变化数据上，所述指示器变化集合是包括多于一个元素的集合，所述指示器变化集合的元素分别表示指示器位置的各个变化的信息，至少两个指示器分别指示称为指示器结构的不同身体结构的位置变化；获取描述所获取的指示器变化集合的集合数据；以及通过将映射规则应用于所获取的指示器变化集合上，基于确定规则数据和集合数据来确定目标变化数据。85PCT国际申请进入国家阶段日2014090486PCT国际申请的申请数据PCT/EP2012/0537182012030587。
3、PCT国际申请的公布数据WO2013/131547EN2013091251INTCL权利要求书3页说明书14页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书14页附图3页10申请公布号CN104145295ACN104145295A1/3页21一种用于确定称为目标变化数据并能用于执行放射治疗的数据的方法，所述目标变化数据描述了包含在患者体内的目标的位置变化的信息，其中所述方法通过计算机来执行并包括以下步骤获取描述映射规则的确定规则数据，其中所述映射规则用于将指示器变化集合映射到所述目标变化数据上，所述指示器变化集合是包括多于一个元素的集合，所述指示器变化集合的元素。
4、分别表示指示器位置的各个变化的信息，至少两个指示器分别指示称为指示器结构的不同身体结构的位置变化，获取描述所获取的指示器变化集合的集合数据；以及通过将所述映射规则应用于所获取的指示器变化集合上，基于所述确定规则数据和所述集合数据来确定所述目标变化数据。2根据前述权利要求所述的方法，其中，所确定的目标集合数据描述了以下至少一项A所述目标的位置变化；B所述目标的位置变化和变化前的目标位置；以及C变化后的目标位置。3根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，关于指示器位置的各个变化的信息描述了变化发生时的指示器位置变化和指示器位置，其中所述映射规则取决于所述指示器位置，和/或还包括获取目标位置数据的。
5、步骤，所述目标位置数据描述了目标位置变化之前的目标位置，并且所述映射规则取决于所述目标位置数据；和/或其中，关于指示器位置的各个变化的信息描述指示器的位置变化以及在所述指示器经历往复移动的情况下的位置变化的最大振幅和/或位置变化的频率，其中所述映射规则取决于指示器的位置变化和所述位置变化的最大振幅和/或所述位置变化的频率。4根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述映射规则包括所获取的、待映射的指示器变化集合的元素之间的数学关系。5根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述映射规则基于以下至少一项A个体指示器目标对应数据，其描述患者的多个不同的指示器变化集合与相应的目标变化数据之间的对。
6、应关系，所述对应关系已通过分析待治疗的患者身体而产生；和B通用指示器目标对应数据，其描述了多个不同的指示器变化集合与相应的目标变化数据之间的对应关系，所述对应关系已通过分析多个不同患者的身体而产生。6根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，嵌有目标的身体结构称为目标结构，并且所述目标结构的位置变化和/或几何构造变化称为目标结构变化，并且所述映射规则还基于个体目标结构对应数据，其描述了多个不同的指示器变化集合与相应的目标结构变化之间的对应关系，所述个体目标结构对应数据已通过分析待治疗的患者身体而产生；并且其中，所述目标结构变化基于所获取的指示器变化集合和所述个体目标结构对应数据来确定，以及其中。
7、，所述映射规则还基于描述了将所确定的目标结构变化映射到所述目标变化数据权利要求书CN104145295A2/3页3上的规则的子规则；以及其中，所述目标变化数据基于所确定的目标结构变化和所述子规则来确定。7根据权利要求15中任一项所述的方法，其中，嵌有目标的身体结构称为目标结构，并且所述目标结构的位置变化和/或几何构造变化称为目标结构变化，并且所述映射规则还基于通用目标结构对应数据，其描述了多个不同的指示器变化集合与相应的目标结构变化之间的对应关系，所述通用目标结构对应数据已通过分析多个不同患者的身体而产生；并且其中，所述目标结构变化基于所获取的指示器变化集合和所述通用目标结构对应数据来确定，以。
8、及其中，所述映射规则还基于描述了将所确定的目标结构变化映射到所述目标变化数据上的规则的子规则；以及其中，所述目标变化数据基于所确定的目标结构变化和所述子规则来确定。8根据权利要求6或7所述的方法，包括以下步骤获取目标位置数据，所述目标位置数据描述了变化之前的所述目标结构中的目标位置；所述子规则包括描述了目标结构的物理参数的目标结构模型，所述物理参数规定了由于所述目标结构的边界变化所导致的所述目标结构的内部结构的变化，所述模型基于目标数据模仿了由于所述内部结构的变化所导致的所述目标结构中的目标位置的变化；并且其中，所述目标变化数据的确定还基于所述目标数据。9根据上述提及子规则的任一项权利要求所述。
9、的方法，其中，所述子规则基于将表示目标结构变化前含有所述目标的目标结构的目标结构图像弹性融合到根据所确定的目标结构变化而产生的目标结构图像中。10根据上述提及子规则的任一项权利要求所述的方法，其中，所述子规则基于描述了目标结构变化与相应的目标变化数据之间的对应关系的目标结构对应数据。11根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，由所获取的变化集合的元素来表示其移动的指示器包括以下指示器中的至少两个根据隔膜运动而移动的第一指示器、根据假肋而移动的第二指示器、根据真肋而移动的第三指示器、根据心脏跳动而移动的第四指示器以及根据肠运动而移动的第五指示器。12一种程序，当运行于计算机200上或加载到计算。
10、机200上时使得所述计算机200执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的方法步骤，和/或一种存储有所述程序的程序存储介质，和/或一种运行所述程序或其中的存储器加载有所述程序的计算机，和/或一种携带有表示所述程序的信息的信号波，具体说是数字信号波。13一种治疗束系统，包括如权利要求12所述的计算机200，其构造成基于所获取的指示器变化集合来确定所述目标变化数据；和治疗装置100，其构造成根据所确定的目标变化数据来发射治疗束并控制所述治疗权利要求书CN104145295A3/3页4束的位置。14一种用于控制治疗束位置的方法，包括上述方法权利要求中任一项所述的步骤，并且还包括以下步骤基于所确定的目标。
11、变化数据来控制所述治疗束的位置。权利要求书CN104145295A1/14页5使用不同指示器来确定放射治疗目标的位置变化技术领域0001本发明涉及放射治疗技术领域，具体说涉及确定待治疗的身体部位称为目标的位置也由此称为“治疗患体部位”的领域。指示器用以指示目标位置的变化，具体说以确定目标的实际位置。指示器的位置变化与目标的位置变化相关联。指示器可以是可检测的身体部位称为“指示性身体部位”或标记装置如处于身体内部或附着于身体外部，具体说是单个标记物。背景技术0002可以参考专利申请EP081694226和EP091601534及其对应的美国专利申请US12/621,881和US12/622,00。
12、2以及WO2011/107145。这些申请的公开内容通过引用并入本文。此外，还涉及TONGLIN等人于2008年12月11日在美国新泽西州PISCATAWAY由IEEE举办的2008年MACHINELEARNINGANDAPPLICATIONSICMLA08第七届国际会议上发表的“TUMORTARGETINGFORLUNGCANCERRADIOTHERAPYUSINGMACHINELEARNINGTECHNIQUES”，其刊载于ISBN9780769543954，XP31379459，第533538页。发明内容0003本发明涉及医学领域，具体涉及为了治疗患体部位的辐射利用。0004本发明涉及控。
13、制治疗束领域。治疗束治疗待治疗的身体部位，该身体部位在下文中还称为“目标”或“治疗患体部位”。这些身体部位是患者身体的特定部位，即解剖学上的患体部位。0005本发明涉及医学领域，尤其涉及使用束具体说幅射束也称为治疗束来治疗患者的身体部位。电离辐射特别地用于治疗目的。具体说，治疗束包括或由电离辐射构成。电离辐射包括或由粒子例如，亚原子粒子或离子或电磁波构成，所述粒子或电磁波的能量足以使电子从原子或分子中分离，由此对其进行电离。这种电离辐射的示例是X射线、高能粒子高能粒子束和/或从放射性元件发出的电离辐射。治疗辐射，具体来说是治疗束，具体说用于放射治疗或放疗中，特别是用于肿瘤学领域的放射治疗或放疗。
14、中。特别是针对癌症的治疗，使用了电离辐射对带有诸如肿瘤的病理结构或组织的身体部位进行治疗。由此，肿瘤作为治疗患体部位的示例。0006优选地，对治疗束进行控制使其能穿过治疗患体部位。0007治疗患体部位的移动具体是由于下文中称为“关键移动”的动作所导致。关于这方面还可参考上述申请EP081694226和EP091601534，在这些申请中对这些关键移动进行了详细讨论。为了确定治疗患体部位的位置，使用诸如X射线装置、CT装置或MRT装置的分析装置来产生身体的分析图像例如X射线图像或MRT图像。具体说，分析装置采用成像方法，具体说分析装置是例如通过使用波和/或辐射和/或能量束具体为电磁波和/或辐射、。
15、超声波和/或粒子束来分析患者身体的装置。分析装置具体说是通过分析患者身体来产生患者身体特别是患者身体的内部结构和/或解剖部位的图像例如，说明书CN104145295A2/14页6二维或三维图像的装置。分析装置特别地用于医学诊断中，特别是放射学中。然而，可能难以在分析图像中识别出治疗患体部位。具体说，可能更容易识别出与治疗患体部位的位置变化、特别是治疗患体部位的移动变化相关联的指示性身体部位。因此，在已知指示性身体部位也称为“替代物SURROGATE”与治疗患体部位的位置变化特别是移动变化之间的相关性的基础上，跟踪指示性身体部位允许对治疗患体部位的移动进行跟踪。作为指示性身体部位的跟踪的备选方式。
16、或附加方式，标记装置其可用作指示器，并称为“标记指示器”可通过使用标记检测装置来进行跟踪。标记指示器例如代理标记FUDICIARYMARKER的位置具体说与会由于关键移动而改变位置的指示器结构诸如胸壁如真肋或假肋、隔膜或肠壁等的位置具有已知的预定的相关性，具体说是，相对于该指示器结构的位置而言具有固定的相对位置。0008在医学领域，成像方法用于产生人体解剖结构例如，软组织、骨骼、内脏等的图像数据例如，二维或三维图像数据。医学成像方法可理解为是指有利地基于仪器APPARATUSBASED的成像方法即所谓的医学成像模式和/或辐射成像方法，诸如计算机层析成像CT和锥束计算机层析成像CBCT，特别是测。
17、定体积式CBCT、X射线层析成像、磁共振成像MRT或MRI、常规X线、超声波和/或超声检查以及正电子发射层析成像。分析装置特别地用于以基于仪器的成像方法来产生图像数据。成像方法特别用于医学诊断，以分析解剖体从而产生可由图像数据来描述的图像。成像方法特别用于检测人体中的病理变化。肿瘤例如代表了解剖结构变化的示例。如果肿瘤生长，那么可以说成是代表了扩张的解剖结构。例如，当使用造影剂渗入肿瘤时，早期/晚期脑部肿瘤通常在MRI扫描中可见。MRI扫描代表了成像方法的示例。在脑肿瘤的MRI扫描情况下，认为MRI图像中的信号增强由于造影剂渗入肿瘤而导致代表了固体肿瘤块。由此，肿瘤在由成像方法产生的图像中是可。
18、检测的，特别是可辨别的。0009待由标记检测装置例如相机、超声接收器或诸如CT或MRI的分析装置检测的标记物的功能是使它的空间位置即，其空间位置和/或排列能够被确定。检测装置具体地根据导航系统IGS，图像引导手术而部分已知。标记物可以是主动式标记物。主动式标记物可例如发射电磁辐射和/或波，其中所述辐射可位于红外、可见光和/或紫外光谱范围内。然而，标记物也可以是被动式的，即例如能反射位于红外线、可见光和/或紫外光谱范围内的电磁辐射、或者能阻断X射线辐射。为此，标记物可设有具有相应反射特性的表面，也可以由金属制成以阻断X射线辐射。标记物也可以在无线电频率范围内或以超声波的波长来反射和/或发射电磁辐。
19、射和/或波。标记物优选具有球形和/或球体形状，并因此可称为标记球体；然而，标记物还可展现为例如立方体的带角形状。0010标记装置可以是例如参考星标或指针，或者是一个标记物，或者优选成预定的空间关系一个以上的单个标记物。标记装置包括一个、两个、三个或在两个或多个标记物成预定的空间关系的情况下的多个标记物。这种预定的空间关系具体通过数据处理方法获得，并且例如存储在治疗束系统的计算机中。0011本发明的目的在于确定目标的位置变化。0012该目的通过独立权利要求的保护主题来解决。从属权利要求涉及优选的实施方式。本发明的优点、有利特征、优选实施例以及有利方面在下文中公开，并包含在从属权利要求的保护主题中。
20、。只要技术上合理并可行，则不同的有利特征可根据本发明进行组合。特说明书CN104145295A3/14页7别地，与一个实施例的某特征具有相同或相似的功能的另一实施例的另一特征之间可以互相交换。特别地，能为一个实施例补充又一功能的另一实施例的某特性可添加于那一实施例中。0013本发明的发明人已经认识到，目标的关键移动是一个以上的执行关键移动的身体结构本文中称为指示器结构所导致的结果，并且这些指示器结构的移动与目标之间存在复杂的关系。本发明人得到的结论是，为了分别建立目标与各自的指示器结构之间的独立相关性，单独处理指示器的做法是不恰当的。例如，肺部的位置和几何构造形状和/或尺寸不仅受到一个指示器结。
21、构例如隔膜的影响，而且还受到其他指示器结构例如真肋和假肋的影响。隔膜执行颅尾移动，真肋执行前后移动，而假肋则执行横向移动。然而，真肋的移动例如也具有颅尾方向上的分量，由此该移动会干扰隔膜的颅尾移动。而且，由于指示器结构的不同移动所导致的肺部变形又与不同方向上的移动耦合。因此，根据本发明，优选考虑若干不同指示器结构的位置变化，以确定目标的位置和/或几何构造的变化。目标的位置和/或几何构造变化可具体地基于对嵌有目标的结构称为“目标结构”的位置变化和/或几何构造变化的确定来确定。嵌有肿瘤的目标结构以及任何类型的身体结构的示例可以例如是像肺、肝、乳腺、胰腺、肠、子宫、卵巢和前列腺这样的器官。指示器结构。
22、的移动还可经由中间身体结构称为“耦接结构”传递至目标结构。例如，尽管存在中间身体结构，但前列腺中的目标位置即，目标结构还是受到隔膜作为第一指示器结构的示例和肠壁作为第二指示器结构的示例的影响。同时，这些耦接结构导致了一组不同指示器结构的位置变化与目标的位置变化之间的复杂关系。0014指示器结构具体来说是那些通过由脑干进行特定的无意识控制的肌肉如隔膜来表示其位置的结构。在本发明的意义上，指示器结构也可以是直接联结具体说附着于肌肉的身体结构。具体地，指示器结构的移动直接联结于肌肉具体说是被无意识控制的肌肉的移动。例如，外部肋间肌抬升胸廓的顶边界。还例如，胸锁乳突肌和胸小肌可影响胸腔和胸骨的位置。0。
23、015只要下文中涉及到对象的位置变化的确定，那么这就同时包括在执行位置变化之后的该对象的新位置的确定。新位置的确定可基于先前的位置在位置变化之前和所确定的位置变化来执行。具体地，本发明的数据处理方法获取不同对象例如目标、指示器、指示器结构等的起始位置，并使用本发明的方法从已知的起始位置开始跟踪对象的变化。就确定目标的起始位置而言，例如可使用上述专利申请EP081694226、EP091601534或者WO2011/107145中所描述的任何方法。具体地，可以使用4D成像方法具体说是四维CBCT，即4DCBCT来确定目标和/或指示器结构的起始位置具体在放射治疗之前确定。本发明的方法获取起始位置，。
24、以便在放射治疗过程中跟踪目标。具体地，指示器可被跟踪，并且可基于执行对患者的身体的4D成像方法例如，4DCT或4DMR所得到的测量而获取所要求的确定规则数据，以确定目标位置，具体说用以确定指示性身体部位的位置。优选地，针对获取所述判断规则数据，作为对指示性患体部分位置的确定的备选或附加方式，还通过标记检测器装置来获取标记物指示器的位置，从而建立指示器即指示性身体部位和/或指示性标记物与目标之间的已知相对位置。通过这种方法，优选地确定出描述了指示器标记物指示器和/或指示性身体部位与目标之间的相对位置的位置集合，该位置集合可用作根据本发明的用于跟踪的起始点。说明书CN104145295A4/14页。
25、80016更详细地，本发明涉及一种用于确定目标的位置变化以便为患者身体执行放射治疗的方法具体为跟踪方法。该方法具体在治疗期间执行，但也可以在治疗特别是启动治疗之前执行，以特别地用于训练目的或者用于将本发明的跟踪方法锁定在目标上并且随后再在治疗期间继续跟踪。锁定在目标上的做法具体可通过四维成像方法如4DCT或4DMR来协助进行。0017该方法优选包括获取确定规则数据的步骤。所述确定规则数据描述了指示器的位置变化与目标的位置变化之间的关系，具体说，指示器位置与目标位置之间的关系。所述确定规则数据具体说通过将多于一个的不同位置变化映射于目标的一个位置变化上的方式来描述一组不同指示器多于一个的不同指示。
26、器的位置变化与单个目标的位置变化之间的相关性。确定规则数据可基于使用分析装置和/或标记检测器而产生的测量数据来确定。特别地，使用四维成像方法，从而依据时间来确定目标的位置，并优选地通过分析装置和/或标记检测器来同时确定对应的指示器位置。优选地使用分析装置和/或标记检测器，以便将多个可能的目标结构位置与多个多于一个的不同的指示器位置即，一组位置其特别是针对指示器位置的多个不同集合而言相互关联。如下面将更详细描述的那样，所述确定规则数据可基于从一个患者或多个患者所产生的的测量数据来确定。所述确定规则数据具体描述了用于根据不同指示器其与不同的指示器结构联结的位置变化而导出目标的位置变化的规则。指示器。
27、的位置变化表示指示器变化集合，并通过称为集合数据的数据来描述。0018优选地是，获取描述了称为“指示器变化集合”的集合的集合数据。指示器变化集合包括多于一个的元素，并且每个元素表示关于指示器例如，标记物指示器或指示性身体部位的位置变化的信息。也就是，根据本发明所使用的不仅仅是一个指示器的位置变化，而是一组不同的信息物理信息，具体来说是可由具体代表值或向量的N元组合来描述的参数，特别是能具体描述指示器位置或指示器的位置变化的物理参数。优选地，所述指示器变化集合包括能描述关于不同指示器结构的位置信息的元素。“不同”在本文中意指指示器结构由不同的肌肉来移动或者表示不同的肌肉其具体由于身体的重要功能而。
28、移动。特别地，“不同”是指指示器结构以不同的方向移动，具体是说当经受关键移动时特别地遵循不同的轨迹。0019映射规则将指示器变化集合映射到一个特定目标变化数据上，所述特定目标变化数据描述了该一个目标的位置的一个变化以及特别是变化之后的目标位置。也就是，将能表示不同的指示器结构的所述变化集合的元素映射到相同的目标变化数据上，具体说是映射到相同的目标位置变化上。指示器结构的位置变化在本文中也称为“指示器结构变化”。映射规则取决于由指示器变化集合所描述的位置变化。针对变化的规则还取决于变化之前、变化期间、变化之后的标识位置。0020上述确定规则数据优选地基于上述对患者和/或患者池进行的测量来建立。所。
29、获取的确定规则数据描述了用于将所获取的指示器变化集合映射到目标变化上的规则。也就是，例如，指示器的位置变化集合可用来通过应用由确定规则数据所描述的规则来确定目标的变化。所描述的规则优选为用于将指示器变化集合映射到目标变化上的规则。具体地，所述规则描述了用于将多个指示器变化集合中的各个集合映射到多个目标变化中的各个变化上的规则。用于映射的规则导致了将该规则应用于所获取的指示器变化集合的结说明书CN104145295A5/14页9果是确定出一个目标变化。换言之，虽然指示器变化集合中的两个或多个元素表示不同的指示器结构的变化，但却将应用映射规则的指示器变化集合的元素都映射到相同的目标变化上。具体地说。
30、，映射规则可由满射函数来表示，具体说由将多个指示器变化集合中的一项转换成多个目标变化中的一项的单射函数来表示。“多个”可以是多个不同的指示器变化集合和/或目标变化，或者也可以是指示器变化集合和/或目标变化的连续的多项。所述规则具体说构造成适于所获取的某范围的指示器变化集合，和/或适于相应范围的目标变化。所述范围具体限定为例如对目标位置变化的覆盖小于5CM。0021根据该方法的另一步骤，通过将由确定规则数据所描述的规则应用于所获取的指示器变化集合来基于所述确定规则数据和集合数据来确定目标变化。0022不同的指示器结构可引起目标的不同移动。例如，如果肺部为目标结构，那么真肋的关键移动可引起目标的前。
31、后移动，假肋的关键移动可引起目标的横向移动，而隔膜可引起目标的颅尾移动。因此，目标可在特定方向上进行移动，其中可以这样理解特定方向如同可通过将指向不同的方向的若干向量相加来描述向量那样，该特定方向可由不同的方向分量组成。根据本发明，这些相加向量中的一个向量特别地与表示不同的指示器结构的变化集合中的多于一个的元素相关联。根据本发明的一方面，映射规则构造成将目标的变化方向与指示器变化集合中多于一个的元素相关联。也就是，变化集合中的两个或多个元素可影响所述目标在目标变化的方向上的变化。假设变化集合的元素由例如表示位置变化向量或沿轨迹的往复移动的幅值的值和/或向量来表示的话，那么根据映射规则，允许并具。
32、体描述了至少针对目标变化的子范围而言使用表示关于两个或多个不同指示器结构的位置变化的信息具体说表示位置变化的两个或多个不同元素的两个或多个值和/或向量来确定沿主要由不同的指示器结构中的一个指示器结构的移动所导致具体说是主要与不同的指示器结构中的一个指示器结构的移动相联结的目标变化的那一方向上的目标变化。0023具体地，联结两个或多个元素的数学关系由值和/或向量所述描述的用于描述所述映射规则。例如，可使用沿着颅尾方向的真肋移动分量与沿着颅尾方向的隔膜移动分量之间的数学关系来确定目标变化。数学关系具体通过如加、减、乘、除的数学运算符来描述。所述数学关系可通过数学运算符的组合来进行说明。例如，N元组。
33、具体为向量由指示器变化集合来描述并表示不同指示器结构的位置变化，而是N元组，具体为描述了目标的位置变化的向量，由此，映射规则可表示为，例如00240025其中，是矩阵，该矩阵的元素可以是目标位置变化之前和/或之后的目标位置的函数，和/或是指示器II的位置在指示器位置变化之前和/或之后的函数。具体地，所述矩阵的元素可以是本文所提及的关于指示器位置的信息的任何参数的函数，这些信息具体说是一个或多个指示器的往复移动的频率和/或振幅以及下文提及的关于补充信息的参数。N元组描述了目标的位置变化的信息，并可包括仅描述了目标的位置变化的元素，或者可包括例如既描述了目标的位置变化又描述了目标位置的元素。N元组。
34、可包括仅描述了指示器的位置变化的元素，或者是既描述了指示器的位置变化又描述了指说明书CN104145295A6/14页10示器位置的元素。N元组描述了关于指示器的位置变化的信息。优选地，如上所述，映射规则考虑了复杂影响，具体说是指示器结构的移动对目标移动的复杂干扰影响。因此，矩阵优选构造为使得不存在其中矩阵是对角矩阵的参考系统。作为数学关系的又一示例，目标的位置变化量或者的一个或多个分量例如X可以是标识变化集合的一个或多个元素S的函数，例如0026或者0027特别地其中K是常数，并且SI和SJ是描述了指示器II和另一不同指示器IJ其遵循不同的轨迹并且表示不同指示器结构的移动的位置变化量的指示器。
35、变化集合的元素。0028关于指示器位置变化的信息可由N元组描述具体包括如下信息中的至少一项指示器的位置变化、指示器所遵循的轨迹内的位置变化、指示器移动的方向变化以及指示器往复移动的振幅变化。上述信息也称为位置信息。备选地，关于指示器位置变化的信息由N元组描述还可包括与时间有关的信息，诸如在通过指示器变化集合来表示的指示器位置变化的期间所经过的时间。0029具体地，关于指示器位置变化的信息由N元组描述可包括关于位置变化之前或之后的指示器位置的信息，具体是关于变化之前或之后所给出的指示器往复移动的振幅的信息。具体地，关于变化的信息可包括往复移动的当前频率，具体说是往复移动在变化时刻的当前最大振幅。。
36、特别地，目标变化根据具体在各个轨迹中的给定的指示器位置而不同，或者根据当指示器发生位置变化时给定的目标位置而不同。具体地，根据不同的位置指示器变化集合中元素的相同量的位置变化对目标变化具有不同影响。具体地，取决于元素所表示的指示器是否接近最大振幅或位于两个最大往复移动中间。还取决于指示器的最大振幅。例如，表示胸部呼吸的一个指示器的相同振幅变化可根据胸部呼吸是否是由腹部呼吸来补充而导致不同的目标变化。0030根据本发明的又一实施例，能被确定规则数据所考量的、还能通过关于指示器位置变化的信息来描述的附加信息称为“补偿信息”是指示器沿轨迹的往复移动的最大振幅、往复移动的频率、目标及指示器的医学信息诸。
37、如目标类型例如肿瘤类型、目标结构内的目标位置、由指示器来表示的指示器结构的类型具体说是指示器结构的主要移动方向，以及指示器的医学分类诸如指示器结构诸如假肋或隔膜的医学名称，或者肌肉结构、假肋、真肋或涉及关键移动的器官诸如心脏或肠的名称。0031根据本发明的实施例，映射规则基于描述了指示器变化集合与相应的目标变化之间的对应关系的对应数据。对应数据可实现为一个或多个查找表。具体地，如果所获取的指示器变化集合与查找表中条目中的一项不同，则在查找表的条目之间进行插补。所述对应数据可具体地通过测量针对指示器往复移动的不同的最大振幅和/或频率的指示器的位置变化称为“指示器变化”以及通过测量针对沿往复轨迹的。
38、移动中的多个位置的指示说明书CN104145295A107/14页11器位置来产生。具体地，映射规则可包括针对指示器往复移动的不同最大振幅集合和/或不同频率的不同查找表。选择对应于由指示器变化集合所描述的最大振幅集合或频率的那个查找表。如果没有准确对应关系，那么在查找表之间进行插补。0032指示器变化的测量优选地结合目标位置测量来执行，从而将每个目标位置并且优选为变化之前的目标位置分配给一组指示器位置，并由此使得每个目标位置变化能分配给指示器变化集合所述指示器变化集合具体除了包括指示器位置变化的信息以外，还包括关于变化之前的指示器位置的信息。对应数据可根据个体患者、具体通过使用上述四维成像方法。
39、和使用上述用于检测目标位置并任选地用于检测指示器位置的分析装置来产生。针对检测标记物的位置和位置变化，可以使用指示器和标记检测器。上述能描述指示器变化集合与目标变化之间的对应关系的对应数据称为“指示器目标对应数据”。根据该数据是否是基于对携带待治疗目标的个体患者所执行的测量，将该数据称为“个体指示器目标对应数据”，而如果数据是基于具有类似目标的多个不同患者患者池，那么该数据则称为“通用目标对应数据”。“类似目标”具体是指，目标属于相同的医学类型例如，相同类型的肿瘤，具体是说，目标在相同的目标结构中的具有相同的相对位置例如，当肺部是目标结构时，在肺部中的相同位置，特别是患者具有大约相同的医学条件。
40、例如，相同的年龄、相同的呼吸模式等的情况以及特别是目标是否从一个第一身体结构向下一个第二身体结构延伸的情况。在第一种情况下，目标结构由第一身体结构构成。在后者的情况下，目标结构由所述第一和第二身体结构构成，并且当第一和第二身体结构由于关键移动而进行不同的移动时，所述延伸会对目标的位置变化造成影响。例如，肺癌会从肺部第一身体结构向胸壁第二身体结构生长。可采用类似措施和/或类似阈值来确定目标是否相似。0033根据又一实施例，目标结构的位置的变化和/或几何构造的变化是在中间步骤中基于指示器变化集合来确定的，然后，在下一步骤中，基于目标结构的位置的变化和/或几何构造的变化来确定目标的位置变化目标变化。。
41、目标结构的几何构造变化可对目标的位置造成影响，因为几何构造的变化可导致目标结构的某些部分收缩而目标结构的其他部分扩张，这会导致目标的移动。这种几何构造对位置的影响例如可通过使用目标结构的模型例如，目标结构的粘弹性模型或目标结构的弹性模型来确定。所述模型具体说模仿了目标结构的内部结构对目标结构的边界变形和/或位移的机械响应。所述模型具体描述了目标结构其内部结构可例如具有粘弹性性质对目标结构边界上的变化的机械响应，其中所述变化与指示器变化集合相关联。所述模型具体描述了目标结构的内部结构，并且特别地可由目标结构的应力应变曲线、目标结构的应力松弛特性和蠕变特性来描述。关于目标结构的几何构造具体说是边界。
42、的数据可通过由如上所述的分析装置所执行的成像方法来获取。关于如何模仿器官的方法例如记载在JAMESCROSS等人发表于2008的MEDICALIMAGECOMPUTINGANDCOMPUTERASSISTEDINTERVENTIONMICCAI2008中的“REALTIMELIVERMOTIONCOMPENSATIONFORMRGFUS”；2008年9月6日SPRINGERBERLIN于海德堡出版的计算机科学讲义，ISBN9783540859895，XP19105238，总页数806813，BD5242；以及PIERREFREDERIKVILLARD,WESLEYBOURNE和FERNANDO。
43、BELLO发表的“MODELLINGORGANDEFORMATIONUSINGMASSSPRINGSANDTENSIONALINTEGRITY”。这些论文的公开内容通过引用并入本文。说明书CN104145295A118/14页120034上述模型可具体包括关于弹性模块的假设。所述模型可具体基于个体患者或具有相似目标的多个患者的位置变化和目标结构的几何构造变化的多个测量来生成。0035所述模型具体取决于目标结构的类型。目标结构的类型具体还取决于身体结构的功能类型、器官的类型、身体结构的密度、身体内身体结构的位置、身体结构的变形、身体结构的弹性刚硬或不刚硬等。0036根据上述实施例，优选的是，目标。
44、结构中的目标位置通过获取描述了该位置的、称为“目标位置数据”的数据而获取。当本发明的跟踪方法开始时，所述目标位置数据优选地基于上述起始位置，并能被获取以使得所述数据与在考虑当前的指示器位置变化之前由该跟踪方法所确定的目标位置相对应。而且，优选地，体内的目标结构的几何构造和/或位置由目标几何数据来描述。优选地，映射规则考虑了目标位置数据和/或目标几何数据。0037根据本实施例，映射规则进一步基于描述了指示器变化集合与目标结构的相应变化即，位置和/或几何构造的变化之间的对应关系的对应数据。目标结构的变化可例如通过目标结构的边界的位置和/或几何构造形状和/或尺寸的变化来描述。所述对应数据称为目标结构。
45、对应数据。如果所述目标结构对应数据基于对包括有待治疗目标的个体患者的测量，那么该对应数据称为“个体目标结构对应数据”。个体目标结构对应数据可具体通过测量针对不同的指示器变化集合的目标结构的位置和/或几何构造的方式产生，其中所述不同的指示器变化集合可通过引起不同振幅和/或频率的呼吸和/或心跳来引起，以及通过引起诸如腹式呼吸或胸部呼吸的不同类型的呼吸来引起。0038作为个体目标结构对应数据的备选或附加，映射规则也可以基于通用目标结构对应数据，其描述了指示器变化集合与通过测量多个不同患者的对应关系所产生的相应的目标结构变化之间的对应关系。如上所述，这些患者优选具有相同类型的目标具体说是目标结构内的相。
46、同位置、相同目标结构以及相同目标类型例如相同的肿瘤类型、具体说是相同的肿瘤分类。0039通过使用目标结构模型，可基于所获取的指示器变化集合和个体和/或通用的目标结构对应数据来确定目标变化。具体地说，基于目标结构对应数据和指示器变化集合来确定目标结构变化。然后，基于所确定的目标结构变化、目标结构模型和任选的目标位置数据来确定目标变化。0040通常，根据目标结构的位置和/或几何构造的变化称为“目标结构变化”的目标变化确定可通过将目标结构变化映射到目标变化上的、称为“子规则”的规则来规定。目标结构变化不仅可描述目标结构的位置变化和/或几何构造变化，而且还可描述目标结构的位置和/或几何构造。0041所。
47、述子规则可基于称为目标结构模型的上述模型。目标结构模型优选描述了目标结构的物理参数，该参数规定了由于目标结构变化而导致的目标结构的内部结构的变化。例如，目标结构可通过包含相联结的节点的网格来进行建模。这种联结可例如表现为弹性或粘弹性形式。所述目标结构模型具体模仿了由于内部结构变化所导致的目标结构内的目标位置具体说是几何构造变化。优选根据目标位置数据进行目标变化的建模，例如根据上述网格内的目标位置或者也可根据目标几何数据来进行建模。0042根据另一实施例，子规则基于弹性融合。具体地，可将表示了目标结构变化之前的目标结构的目标结构模型作为起始点。该模型例如可以是由上述一种成像方法产生的二维说明书C。
48、N104145295A129/14页13或三维的目标结构图像。因此，弹性融合具体为图像融合。可基于目标结构对应数据和指示器变化集合来确定目标结构的边界的位置变化和/或几何构造变化。在确定改变的边界之后，目标结构模型可进行弹性融合，以适应改变的边界。因此，目标结构变化之前的目标结构模型可融合到目标结构变化之后的目标结构中。目标结构模型优选地包括目标。因此，通过融合目标结构的模型以适应改变的边界，使得目标结构中的目标位置同样改变。因此，可通过进行弹性融合来确定目标变化。为此，优选地是，使用最好是描述了目标结构变化之前的目标结构模型中的目标位置的目标位置数据。0043根据另一实施例，子规则基于描述了。
49、多个不同的目标结构变化与相应的目标变化之间的对应关系的对应数据。如上所述，这种数据可通过对个体患者执行测量以得到目标结构的多个不同的位置和/或几何构造来产生，具体说是通过使用由分析装置执行的成像方法来产生。这些测量可针对携带有待治疗目标的个体患者来执行，和/或针对满足了上述目标类型的相似性条件的患者池中的多个患者来执行。0044当然，可以结合上述子规则来确定目标变化。上述目标变化表示描述了关于目标的位置变化的信息的数据。此信息具体描述目标从容纳了变化前的目标的先前位置向容纳了变化后的目标的随后位置的位置变化。称为目标变化数据的数据还可描述先前和/或随后位置。具体地，根据一实施例，所述目标变化数据描述了在指示器位置变化之后所容纳的目标的位置。也就是，位置的变化通过描述先前位置和随后位置来说明。而且，在本发明跟踪方法的下一步骤中，目标变化数据可用作目标位置数据。相应地，指示器变化集合可描述在变化之前和变化之后分别由指示器所占据的先前位置和随后位置。映射规则具体可将指示器的先前位置映射到目标的先前位置上，并将指示器的随后位置映射到目标的随后位置上。换言之，本发明不仅仅覆盖了位置的相对变化，而且还构造为能基于指示器变化集合、映射规则以及前一步骤在考虑当前变化之前中所确定的目标变化数据来确定目标的绝对位置。0045指示器和/或目标的位置可以在参考系统中描述。该参考系统例如是用于进。