[发明专利]用于辐射疗法治疗计划的系统

说明书

在辐射疗法中，适用于患者体内的不同标识结构(例如，靶标标结构和危及器官(OAR))的治疗目标可能由于结构之间的重叠而发生冲突。自动化系统和方法可检测到并解决此类冲突。例如，可定义彼此不重叠的一组经修改区域，并且可基于原始治疗目标来确定针对每个经修改区域的经修改治疗目标。所述经修改区域和所述经修改治疗目标可用于治疗计划过程中。

技术领域

本公开大体上涉及用于辐射疗法的治疗计划，并且更具体地，涉及用于在治疗目标相冲突的两个或更多个结构重叠的情况下优化辐射剂量的技术。

背景技术

一般来说，辐射疗法包括使用电离辐射来治疗活组织(通常为肿瘤)。在辐射疗法中使用许多不同类型的电离辐射，包括高能x射线、电子束和质子束。在不同类型的辐射中对患者施用辐射疗法的过程可以是类似的。通常，使用外束辐射治疗系统。此类系统提供在射束源处产生所需类型的射束的线性加速器以及包括用于对从射束源出射的射束进行整形的多叶准直器(MLC)的准直器。射束递送系统(包括射束源和准直器)通常安装在可移动机架上，所述可移动机架可围绕放置患者的治疗台移动，从而允许辐射束相对于患者从不同角度进行递送。

这种系统用于各种治疗选项。一种选项是强度调制放射疗法(IMRT)，其中射束源定位成所需角度，并且MLC被调制来控制由不同组织接收的剂量。在治疗期间，可重新定位射束源和/或MLC，从而允许从不同角度递送辐射。在IMRT中，在递送辐射的同时射束源保持静止。另一种治疗选项是体积调制弧形疗法(VMAT)，其中射束源在递送辐射的同时围绕患者遍历一定的弧形。在IMRT和VMAT中，总体目标是在使递送到周围组织(特别地，可能位于靶标体积附近的健康器官或组织)的剂量最小化的同时向患者体内的靶标体积(通常为肿瘤)递送治疗有效的辐射剂量(通常为高且均匀的剂量)。

有效的辐射疗法需要治疗计划来确定最佳地实现总体目标的机器参数。在IMRT的情况下，治疗计划可指定机器参数，诸如射束源和准直器的位置(包括MLC叶设置)、射束强度(例如，剂量率)以及曝光持续时间(也称为“射束曝光时间”)；所述计划可包括多个控制点，所述多个控制点各自由一组机器参数定义。在VMAT的情况下，治疗计划可规定与IMRT中相同的所有机器参数，以及定义待遍历的弧形的附加参数，并且在某些情况下，定义遍历弧形的速度。在治疗期间，可使用治疗计划来控制放射疗法系统的操作，并且根据治疗计划操作放射疗法系统，从而使得向患者递送所需的剂量分布。

治疗计划通常经由以下“逆向”问题来处理：确定机器参数的最佳组合(诸如射束强度、射束整形、一个或多个射束方向、曝光持续时间)，以在使递送到附近器官或组织(通常称为“危及器官”或“OAR”)的剂量最小化的同时向靶标体积(或多个靶标体积)递送所需总辐射剂量。所需辐射剂量可表达为一组治疗目标，并且可定义成本函数以量化预测的辐射剂量与所述一组治疗目标之间的差异。此成本函数允许执业医生比较不同的治疗选项。

发明内容

治疗计划的挑战之一是治疗目标不相容的不同结构(或区域)之间的重叠问题。例如，靶标结构(待用辐射治疗的组织区域)可与一个或多个危及器官重叠(其可包括附近的器官或组织和/或所述靶标结构所处的器官或组织的健康部分)。所述治疗目标通常要求：递送到所述靶标结构的所述剂量在最大剂量与最小剂量之间的范围内，并且所述剂量尽可能均匀。所述治疗目标通常还要求：递送到所述OAR结构的所述剂量不应超过规定的上限。此上限通常低于用于所述靶标结构的所述最小剂量。在所述靶标结构与OAR之间存在重叠的情况下，如果不能满足重叠区域中的两个治疗目标，则视为治疗目标之间存在“冲突”。(虽然本说明书使用靶标结构与OAR之间的冲突实例作为实例，但应理解，可能发生其他冲突实例，诸如治疗目标相冲突的两个靶标结构彼此重叠的情况或治疗目标相冲突的OAR彼此重叠的情况。)