[发明专利]体积调制弧度治疗中优化准直器轨迹的方法

说明书

在用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程的连续弧度辐射治疗计划方法中，执行不包括计算辐射吸收概况的几何优化(40)以生成所述参数的子集的经优化的值。在所述几何优化之后，执行包括计算辐射吸收概况的主优化。执行主优化，其中，参数的子集被初始化到来自所述几何优化的经优化的值。通过所述几何优化优化的参数子集可以包括多叶准直器(MLC)的准直器角度参数(58)。所述几何优化可以优化代价函数，所述代价函数包括取决于仅目标区域(62)的逐CP代价函数在CP上的加和，所述仅目标区域被定义为排除了与风险器官交叠的任何部分的规划目标体积。

技术领域

以下总体涉及辐射治疗领域，反向调制辐射治疗规划领域，调制弧度辐射治疗领域等。

背景技术

体积调制弧度治疗(VMAT)在线性加速器(直线加速器)的机架旋转通过一个或多个弧度期间在辐射持续接通的情况下提供辐射。当它这样做时，可以改变许多参数，例如由多叶准直器(MLC)定义的孔口形状，MLC的准直器角度，注量输出率(“剂量率”)，机架旋转速度，以及患者支撑卧榻的平移位置和/或旋转方向。在规划VMAT疗程时，连续的弧沿着连续弧被离散化为控制点(CP)的集合，并且优化每个CP处的参数。VMAT的成功取决于每个CP如何优化各种变量。与静态强度调制辐射治疗(IMRT)递送相比，VMAT递送快速且有效。

在VMAT中，如同在任何类型的强度调制辐射治疗中，存在将辐射递送到规划目标体积(PTV)(通常是恶性肿瘤等)与避免照射邻近的风险器官(OAR)之间的权衡。在实践中，通常不可能避免对OAR进行一些辐射照射，因此肿瘤学家或其他医学专业人员指定剂量目标，例如要递送给PTV的目标和/或最小辐射剂量目标以及针对每个OAR的最大允许剂量目标(对于不同的OAR，通常可能不同)。剂量目标可以被指定为硬限制、软约束或其某种组合。为了确保照射整个PTV，对于弧的至少一部分，射束的视野(BEV)应该包括整个PTV。规划包括设计针对每个CP的准直器叶片设置，阻止辐射到达OAR，同时仍然实现向PTV的辐射递送的剂量目标。

在规划VMAT疗程期间可以优化的参数数量很大。在每个CP，以下是可供调整的参数的典型集合：针对MLC的每个准直器叶片的设置；准直器角度；即时机架转速；三个卧榻平移自由度；以及三个卧榻旋转自由度。可供调整的参数总数是每个CP上的这样的参数的数量乘以CP的数量。为了提供合理准确的弧离散化，CP的数量应该相对较大。

linac在弧上通过相继的CP的连续移动也对特定参数施加了特定限制。例如，用于改变机架旋转速度的最大斜升率对相继的CP之间的即时机架旋转速度的最大变化施加了限制。类似地，存在准直器角度可以改变的最大速度。一些约束可能是相互关联的-例如，在所有其他条件相同的情况下，更快的机架旋转速度将减少光束源通过两个相继的CP之间的时间间隔，这继而又减小了两个相继的CP之间可以实现的最大准直角变化。

为了提高计算效率，通常通过将特定参数(例如准直器角度)设置为对于所有CP为固定值(例如0度)来减小该大的参数空间。机架速度和/或注量输出率也可以被设定为恒定值。通过基于某些物理原理来设置特定的这样的固定参数的值，可以获得改进的性能。例如，如果最关键的风险器官(OAR)是脊柱，则针对每个CP设置准直器角度使得准直器叶片的长尺寸大致与脊柱平行从而大致对齐准直器叶片与脊柱OAR可能是有益的。

通常，在减少计划计算复杂性和实现VMAT计划与剂量目标的最高保真度之间存在平衡。将更多参数设置为常数会降低计算复杂度，但可能会降低经优化的计划对剂量目标的保真度。这种权衡意味着通过固定一些参数值，接受对剂量目标的次佳保真度，回报是提高的计算速度。

以下公开了新的和改进的系统、设备和方法。

发明内容