[发明专利]多传感器引导的放射疗法

说明书

本文公开了使用来自一个或多个目标传感器的传感器数据的放射疗法治疗规划方法和放射疗法递送方法。放射疗法治疗规划方法的一种变型包括基于目标传感器的传感器表征概率密度函数(PDF)生成传感器表征图像，以及计算可以应用于根据在辐射递送环节期间采集的传感器数据生成的传感器图像的一组激发过滤器。除此之外，放射疗法治疗规划方法的一种变型包括基于多个目标传感器的多个传感器表征PDF来生成多个传感器表征图像，以及计算用于多个目标传感器中的每一者的多组激发过滤器。这些激发过滤器可以与根据在辐射递送环节期间从一个或多个目标传感器采集的目标传感器数据生成的传感器图像一起使用，以计算用于将治疗辐射递送到目标区域的辐射注量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年8月7日提交的美国临时专利申请号63/062,792的优先权，其公开内容据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

放射疗法是一种非侵入性的过程，涉及对肿瘤或病变施加高水平的辐射。这种高水平的辐射可以减缓癌细胞的生长，或使癌细胞的生长停止。一些放射疗法系统具有能够在患者周围移动的治疗辐射源，使得辐射从患者周围的各种方位和/或角度被引导至肿瘤。患者通常位于平台上，该平台可以与、也可以不与治疗辐射源协同移动，以照射肿瘤。

向肿瘤施加高水平的辐射同时还限制对周围健康组织的辐射暴露可能具有挑战性。辐射是不可见的，而且肿瘤通常位于患者体内，这一事实进一步加剧了这一困难。尽管治疗计划是基于患者和肿瘤的规划图像生成的，但是治疗环节通常在数天或数周后发生，在这段时间内，肿瘤在患者体内的位置可能已经改变。一些放射疗法系统具有成像系统，该成像系统可以用于采集患者和/或肿瘤的图像，使得可以在治疗环节开始时确定它们的位置。可以将关于患者、肿瘤和其他患者结构的位置的信息与它们在规划图像中的位置进行比较。如果存在任何差异，则移动患者(例如，通过移动平台并且/或者调整患者在平台上的姿势和/或方位)，使得患者(和/或肿瘤)位置与规划图像中的位置匹配。这有助于确保治疗辐射源根据治疗计划照射肿瘤。

然而，患者在治疗环节期间可能会移动，这种移动可能导致肿瘤移动并且从该治疗环节开始时的原始位置改变其位置。在一些情况下，运动可能是由于不可避免的生理过程(诸如呼吸、消化等)和/或意外的患者运动(例如，患者由于不适、咳嗽而移位)引起的。在治疗环节开始时采集的图像不能在该治疗环节已经开始之后(即，当治疗辐射源开始向肿瘤发射辐射时)捕获肿瘤位置的变化。一些放射疗法治疗规划方法可以通过基于规划图像限定肿瘤的运动包络来说明由于能够预测的周期性生理运动(诸如呼吸)引起的肿瘤运动。这导致产生向该运动包络所包围的区域递送高水平辐射的治疗计划，从而确保向肿瘤递送足够消融水平的辐射。然而，该方法也可能导致照射到碰巧位于运动包络内的健康组织。

因此，需要改进放射疗法治疗规划方法和放射疗法递送方法，以将杀肿瘤水平的辐射递送至患者目标区域，同时需要限制健康组织的辐射暴露。

发明内容