[发明专利]用于选择放射疗法治疗方案的系统和方法

说明书

一种为患者选择放射疗法治疗方案的方法。所述治疗方案通过辐射输送系统实现，所述辐射输送系统包括：台架，所述台架能够围绕治疗床旋转，其中，所述治疗床能够相对于所述台架在线性方向上移动。所述治疗床和所述台架的移动创建具有节距的螺旋输送路径。所述辐射输送系统还包括辐射模块，所述辐射模块联接到所述台架并且能够分布辐射射束，其中，所述射束具有与辐射积分通量相对应的射束权重。所述方法包括：通过控制器接收包括来自包括期望的剂量、期望的剂量分布和剂量约束条件的列表中的至少一个的目标；优化所述节距以获得优化的节距；优化所述射束权重以获得优化的射束权重；基于所述优化的节距和所述优化的射束权重来确定来自包括治疗方案和剂量的以下列表中的至少一个；以及输出所述治疗方案和所述剂量中的所述至少一个。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于治疗癌症等的调制的放射疗法，并且具体地涉及一种用于为患者选择放射疗法治疗方案的方法。

发明内容

用于放射疗法的医疗设备利用高能辐射治疗肿瘤组织。为患者生成治疗方案以准确地控制辐射的量以及其位置，以确保肿瘤组织接收足够的辐射以被破坏，并且确保对周围和邻近的非肿瘤组织的损伤最小化。此外，辐射传递的方式(例如，角度、强度、持续时间)可能会影响治疗方案的质量和效率。

放射疗法过程通常涉及治疗规划和治疗输送。放射疗法过程通常从获取三维患者图像开始，所述图像诸如计算机断层扫描(CT)图像或磁共振图像(MRI)。接着，绘出或成型相关的解剖结构。这些结构能够被分类为要被辐射的目标区域，或者分类为对其辐射应当被最小化的敏感结构。然后准备治疗方案，其被优化以在最小化对敏感结构的辐射的同时最大化对靶区的治疗。

治疗规划试图在向肿瘤输送辐射的同时避免对健康器官(例如，脊髓、心脏、直肠等)的辐射。更具体地，治疗规划目标在于使辐射的目标区域与风险器官(其是位于肿瘤附近的健康器官)之间的剂量梯度最大化。通常而言，将从若干个不同的角度治疗大体积的肿瘤，并适当调整辐射束的强度和形状。使用会聚在肿瘤的部位的多个射束的目的在于减少对周围非肿瘤组织区域的剂量。选择辐射肿瘤的角度以避免会导致辐射到肿瘤部位附近特别敏感的结构的角度。用于特定肿瘤的射束的角度和强度形成用于该肿瘤的治疗方案。

在放射疗法应用中，治疗规划还试图在肿瘤内提供均匀的剂量分布。放射疗法治疗以小增量(称为小部分)输送辐射以破坏癌细胞，同时使健康细胞有机会恢复。肿瘤中的均匀剂量分布将对肿瘤中健康细胞的损害限制在可恢复的水平，同时仍然输送足够的辐射来破坏癌细胞并防止它们生长。

一旦治疗方案准备就绪，就由治疗输送系统来执行治疗方案，并且通过治疗输送系统来输送规定的辐射。治疗输送系统通常包括对患者进行支撑的治疗床和具有辐射源的台架，所述辐射源围绕治疗床旋转以从不同角度向肿瘤输送辐射。当台架旋转时，治疗床相对于台架在线性方向上平移。因此，从台架上的辐射源输送的辐射是沿着螺旋路径输送的。螺旋输送路径部分特征在于其节距，所述节距是对治疗床在一次台架旋转期间移动的距离的测量。研究已经显示由旋转的台架创建的螺旋路径节距和平移治疗床大大影响目标剂量分布的均匀性，并且因此影响治疗方案的质量和效率。然而，选择适合于治疗的节距存在一些困难。因此，在治疗规划阶段期间优选节距能够改善整体治疗输送。

如本文所使用，积分通量是穿过垂直于辐射射束的区域单位的光子或X射线的数量。积分通量率是每单位时间的积分通量。强度是每单位时间穿过单位区域的能量。积分通量和强度与患者身体中发生了什么无关，且更具体地不是剂量。剂量是由于辐射影响组织而被组织吸收的能量的量。辐射剂量用戈瑞(Gy)为单位进行测量，其中每个Gy与在单位质量的组织中吸收的固定量的能量(例如，1焦耳/kg)相对应。剂量与积分通量不同，而是随着积分通量增加而增加/随着积分通量减小而减小。