[发明专利]用于增强目标组织的放射治疗的系统

说明书

一种用于增强目标组织的放射治疗的系统包括识别目标组织的目标体积；引起限定至目标体积的区域中的血管组织的破坏从而限定目标体积；至少部分地基于血管组织的破坏，确定用于治疗目标组织的具有减小的辐射剂量的放射治疗方案目标；以及基于该放射治疗方案将目标体积暴露至减小的辐射剂量。

技术领域

本发明总体上涉及放射治疗，以及更特别地，涉及用于在执行放射治疗时减小组织应力和改进位置公差的系统和方法。

背景技术

在过去一个世纪里，放射治疗在癌症治疗中已经处于发展的前沿。微创物理疗法能够治疗甚至肿瘤与正常组织混合在一起的疾病，它还允许根据疾病的特征和程度和针对每个患者灵活地调节给药方案。在实践中，辐射设备(例如，线性加速器或“直线加速器(linac)”)发射电离辐射束至一个或多个目标肿瘤；电离辐射破坏肿瘤细胞的DNA并进而杀死它们。尽管具有其有效性，仍存在各种挑战。

例如，为了确保充足辐射抵达目标肿瘤处进行有效治疗，需要高强度。然而使用高强度射束会导致对位于辐射束路径上的非目标、健康组织(例如皮肤和/或器官)的附带损伤。为了避免该不期望的效果，传统的系统执行强度调制放射治疗(IMRT)，其利用从各个角度汇聚的多个低强度辐射束；这些射束共同地形成目标肿瘤处的建设性的、高强度聚焦区。因此， IMRT需要辐射束精确地聚焦到目标位置处以避免对目标周围的健康组织的破坏。然而，由于限制了辐射束在射束传播方向上的分辨率，射束传播方向上的治疗不太精确并且该方向上的周围健康组织可能会被不必要地破坏。另外，由于人体是柔性的且甚至在患者被定位以保持不动时也运动 (例如由于呼吸，或小的不自主运动)，目标组织的运动对放射治疗带来另一挑战。

传统上，成像模态，诸如X射线、计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)，在治疗期间结合辐射设备使用来监测目标组织的位置。然而通常，在图像中难以区分肿瘤组织与健康组织，特别是它们混合在一起时。因此，这就需要停止治疗过程并在可以恢复治疗前校正由于目标组织或器官的位移带来的任意未对准。这导致了放射治疗过程中的明显低效率，并可能导致不方便的延迟。

因此，具有针对目标识别方法的需求，其有利于在放射治疗期间实时地追踪目标区域并补偿其运动。

发明内容

本发明提供用于在三维(3D)中精确地标记目标区域的系统和方法，首先通过使用任意合适成像模态(例如，磁共振成像(MRI)装置)限定对应于目标体积的体素集，然后通过限定于目标体积的聚焦超声执行血管破坏。由于具有被破坏血管组织的目标区域可以使用合适成像模态(例如 MRI装置)来容易且清楚地观察，放射设备可以被操作以发射辐射束至成像的目标区域进行治疗。在各个实施方式中，被破坏的血管组织可以被连续地成像，以及在治疗期间监测这些图像以确保补偿目标运动，并且周围健康组织(即，被破坏组织区域的边界外侧的组织)基本不暴露至放射治疗(即，根本不暴露或以临床上不明显的程度暴露)。

在一个实现方式中，使用从聚焦超声脉冲生成的声能以可控且可逆的方式破坏血管组织。相控阵超声换能器可以以极好的3D分辨率(例如 1-3mm的)生成目标区域中的聚焦区，包括深度聚焦(即，沿射束传播方向上聚焦路径的可变聚焦深度)和横向射束操纵(即，在垂直于射束传播的方向上的射束操纵)。换能器可以在彼此非常靠近的多个聚焦区处被顺序地聚焦和启动；该“声波降解”序列可共同地引起目标区域中血管组织的破坏。该破坏会自身体现于毛细血管的泄露。另外，每个聚焦区可以被成形(例如，至聚焦点或环形)。因此，通过超声介导组织破坏来标记和敏化的目标区域可以具有高精度(例如具有1-3mm的分辨率)；这进而最小化了在后续放射治疗期间对周围健康组织的不必要损坏。在各个实施方式中，微泡在目标区域处可选地生成(例如声学地)、局部地注射到目标区域中、和/或全身地注射到患者脑部。将超声脉冲施加至微泡可能导致公知为声空化的一系列行为，这可以辅助目标区域处的组织破坏。