[发明专利]使用粒子提供旋转放射疗法的方法

说明书

本文中描述了用于以下的技术：通过确定目标上的多个预定义光点并且将所述多个预定义光点配置为在目标的外部的一组较小光点以及在目标的内部的一组较大光点，来从连续地旋转的机架向目标递送由多个小束组成的粒子束，对旋转粒子束的递送进行优化，使得旋转束的弧的内边缘和外边缘被递送到位于目标的中心的光点，并且束的弧的中心分量被递送到位于目标的外部的光点。

优先权要求

本专利申请要求于2019年3月1日提交的美国申请序列号16/290,372的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

放射疗法或“放射治疗”可以用于治疗哺乳动物(例如，人和动物)组织中的癌症或其他疾病。一种这样的放射治疗技术被称为“伽马刀”，通过伽马刀，患者受到大量较低强度的伽马射线的辐照，伽马射线以较高强度和高精度会聚在靶区(例如，肿瘤)处。在另一示例中，使用线性加速器(“linac”)提供放射治疗，由此靶区受到高能粒子(例如，电子、高能光子等)的辐照。在另一示例中，使用重带电粒子加速器(例如质子、碳离子等)提供辐射疗法，放射束的定位和剂量被精确地控制以向靶区提供处方剂量的辐射。放射束通常也被控制以减少或最小化对周围健康组织——例如可以被称为“处于危及器官”(OAR)——的损伤。辐射可以被称为“处方的”，原因是通常医师开了要递送到诸如肿瘤的靶区的预定剂量的辐射。

通常，准直束形式的电离辐射从外部辐射源指向患者。放射束的调制可以由一个或更多个衰减器或准直器(例如，多叶准直器)提供。可以通过准直来调节放射束的强度和形状，以通过使投射的束与靶向组织的轮廓共形来避免损伤与靶向组织相邻的健康组织(例如，OAR)。

治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)以及诸如识别肿瘤附近的关键器官。治疗计划的创建可能是耗时的过程，在此过程中，计划者试图例如在将各个约束的重要性(例如，权重)考虑在内的情况下遵从各种治疗目标或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)目标或其他约束)，以产生临床上可接受的治疗计划。该任务可能是耗时的试错过程，该过程由各种危及器官(OAR)而复杂化，原因是随着OAR的数目的增加(例如，对于头颈部治疗约13个OAR)，该过程的复杂性也增加。远离肿瘤的OAR可以更容易地免受辐射，而接近靶向肿瘤或者与靶向肿瘤交叠的OAR在治疗期间可能更难以免受辐射暴露。

通常，对于每个患者，可以以“离线”方式生成初始治疗计划。例如使用一种或更多种医学成像技术，可以在实施放射疗法之前很好地开发治疗计划。成像信息可以包括例如来自X射线、计算机断层扫描(CT)、核磁共振(MR)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或超声的图像。医疗服务人员如医师，可以使用指示患者解剖结构的三维成像信息来识别一个或更多个靶向肿瘤以及肿瘤附近的危及器官。医疗服务人员可以使用手动技术来描绘要接收处方放射剂量的靶向肿瘤，并且医疗服务人员可以类似地描绘存在受放射治疗损伤的风险的附近组织如器官。

替选地或另外地，可以使用自动化工具(例如，由瑞典Elekta AB提供的)来辅助识别或描绘靶向肿瘤和危及器官。然后可以基于临床和剂量测定的目标和约束(例如，对肿瘤和关键器官的最大放射剂量、最小放射剂量和平均放射剂量)使用优化技术来创建放射疗法治疗计划(“治疗计划”)。

治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)以及识别肿瘤附近的关键器官。图像采集可以仅在指定放射疗法部分的递送开始之前进行。这种成像可以提供有助于识别靶区的位置或有助于识别靶区的运动的信息。这种同期成像通常可以被称为“实时”，但通常在图像的采集与放射疗法的递送之间存在延迟或延时。