[发明专利]基于剂量率的放射治疗

说明书

剂量率‑体积直方图可以针对靶体积被生成。剂量率‑体积直方图可以被存储在计算机系统存储器中，并且被用于生成放射治疗计划。放射治疗计划可以被用作使用放射治疗系统治疗患者的基础。

相关申请

本申请涉及D.Khuntia等人并发提交的标题为“Radiation Treatment PlanningBased on Dose Rate(基于剂量率的放射治疗计划)”的案卷号为VAR-19001(2019-009US01)的申请以及D.Khuntia等人也并发提交的标题为“Graphical Display of DoseRate Information for Radiation Treatment Planning(用于放射治疗计划的剂量率信息的图形显示)的案卷号为VAR-19002(2019-010US01)的申请，两者均通过引用全部并入本文。

背景技术

使用放射疗法治疗癌症是众所周知的。通常，放射疗法涉及将高能质子、光子、离子或电子辐射(“治疗辐射”)束定向到靶或靶体积(例如包括肿瘤或病变的体积)中。

在患者用放射治疗之前，特定于该患者的治疗计划被制定。该计划使用基于过去经验的模拟和优化来定义疗法的各个方面。通常，治疗计划的目的是向不健康组织递送足够的辐射，同时最小化周围健康组织对辐射的暴露。

计划者的目标是找到相对于多个临床目标而言最优的解决方案，在朝着一个目标的改进可能对实现另一目标产生不利影响的意义上，这些临床目标可能是矛盾的。例如，使肝脏免于接收一定剂量辐射的治疗计划可能会导致胃接收过多的辐射。这些类型的权衡导致了迭代过程，其中计划者创建不同的计划以找到最适合实现期望结果的一个计划。

最近的放射生物学研究已经证实在单个短时间段内向靶递送完整的、相对较高的治疗辐射剂量的有效性。例如，每个射束可以在不到一秒内递送至少四个格雷(Gy)，并且可以在不到一秒内递送多达20Gy至50Gy或多达100Gy或更多。这种类型的治疗在本文中通常被称为FLASH放射疗法(FLASH RT)。

迄今为止的证据表明，当正常、健康的组织仅被暴露于高辐射剂量非常短的时间段时，FLASH RT有利地使该组织免受损伤。因此，FLASH RT引入了常规放射治疗计划中未考虑或未实现的重要约束。

发明内容

在粒子束的强度恒定或跨递送场调制的放射疗法技术中，诸如强度调制放射疗法(IMRT)和强度调制粒子疗法(IMPT)，射束强度在患者的每个治疗区域(靶体积)上变化。取决于治疗模式，可用于强度调制的自由度包括射束整形(准直)、射束加权(点扫描)和入射角(可以被称为射束几何形状)。这些自由度实际上导致了无限数量的潜在治疗计划，因此持续有效地生成和评估高质量的治疗计划超出了人类的能力，并且依赖于计算机系统的使用，特别是考虑到与使用放射疗法治疗癌症等疾病相关联的时间约束以及在任何给定时间段期间正在经历或需要经历放射疗法的大量患者。

根据本发明的实施例提供了一种改进的放射治疗计划方法以及基于这种计划的改进的放射治疗以用于FLASH放射疗法(FLASH RT)。

在各实施例中，剂量率-体积直方图(不同于剂量-体积直方图)针对靶体积生成。剂量率-体积直方图指示剂量率和接收剂量率的靶体积的百分比。剂量率-体积直方图可以被存储在计算机系统存储器中，并且被用于生成放射治疗计划。可能对剂量率有影响的参数值可以被调整，直到剂量率-体积直方图满足与放射治疗计划相关联的目的为止。

在各实施例中，参数包括靶体积的照射次数、照射中的每次照射的持续时间和在照射中的每次照射中沉积的剂量。在实施例中，参数还包括将被定向到靶体积中的射束的方向以及射束中的每个射束的射束能量。在实施例中，参数还包括照射被施加的时间段(例如照射在时间段内间歇地施加，诸如一小时)以及在照射周期中的每个照射周期之间的时间间隔(例如每个一小时长的周期以一天分隔)。