[發明專利]計算劑量不確定度的系統和方法

無效

• 申請號: 200980133932.0
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN102138155A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 杰弗·索貝林;艾里克·斯楚納爾;肯尼斯·J·盧卡拉
• 申請（專利權）人: 斷層放療公司
• 主分類號: G06Q50/00
• 分類號: G06Q50/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 關兆輝;謝麗娜

相關申請

本申請要求2008年8月28日提交的美國臨時專利申請No.61/092,523的優先權，該申請的全部內容在此通過引用并入于此。

發明背景

過去十年間，在計算機和互聯網、放射療法治療計劃軟件和醫學成像手段(CT，MRI，US和PET)等方面的改進已經結合到放射治療實踐中。這些進步導致了圖像引導放射治療(“IGRT”)的發展。IGRT是利用患者體內解剖結構的橫截面圖像來更好地將放射劑量瞄準到腫瘤內同時減少健康器官受輻射的放射療法。用強度調制放射療法(″IMRT″)控制輸送到腫瘤的放射劑量，該療法包括改變放射束的大小、形狀和強度，以適形于患者腫瘤的大小、形狀和位置。IGRT和IMRT導致改進了腫瘤控制，而同時減少由于照射腫瘤周圍的健康組織引起急性副作用的可能性。

發明內容

IMRT是向癌癥患者施加放射線的現有技術。治療目標是向腫瘤輸送規定量的輻射，同時限制周圍的健康器官吸收的量。計劃IMRT治療需要確定注量圖，各個注量圖由數百個或以上的射束元強度組成。

為了最佳地施行IMRT，提出了幾個數學問題。治療通過圍繞患者旋轉直線加速器并協調MLC中的葉片運動來進行，使得在各個機架(射束)角度上輸送的放射線都符合一些期望的劑量分布。

除了知道射束角度之外，人們還必須知道對于所有機架角度而言，在MLC孔徑上各個點(x，y)處的射束應該有多強。這些強度分布圖(profile)或注量圖，由二維非負函數Ia(x，y)表示，a＝1，2，…，k，其中k是所用的機架角度的數目。確定函數Ia(x，y)的過程常常被叫做注量圖最優化。最后，一旦確定了注量圖Ia(x，y)，人們必須將其轉換成企圖實現它們的MLC葉片序列。MLC葉片在某個位置(x，y)打開得越大，則沿著從該位置起的直線路徑上的組織(加上一些周圍組織)吸收的劑量就越多。將注量圖轉變為葉片的打開和關閉動作的過程被稱作葉片排序。有許多物理和數學問題影響MLC葉片序列成功接近期望注量圖的程度。

從治療計劃方面來看，治療技術由于能夠使用數量眾多的投射(射束角度)而導致在治療復雜的靶區時能夠具有巨大的靈活性。系統具有向患者螺旋輸送放射線的能力。然而，螺旋輸送模式(pattern)的獨特性質要求使用者規定新的計劃參數，例如場寬、螺距(pitch)和調制因數。不能對這些參數選擇正確的值的話，將損害治療計劃的質量，并可能增加總治療時間，以及產生使放射輸送裝置更難以準確輸送的治療計劃。

在一個實施方案中，本發明提供了用于估計放射輸送的劑量測定不確定度的方法。該方法包括：生成患者的治療計劃，所述治療計劃包括將要使用放射輸送裝置輸送給患者的劑量；識別放射輸送裝置的數據參數；并利用劑量計算模塊生成方差圖，該方差圖表示將要輸送給患者的劑量的不確定度指標，所述不確定度指標與數據參數相關。

在另一個實施方案中，本發明提供了用于檢測放射輸送裝置中的輸送誤差的方法。該方法包括：生成患者的治療計劃，所述治療計劃包括意圖注量；根據治療計劃向患者輸送放射；在治療計劃的輸送之后，從放射輸送裝置獲取輸出注量信息；將輸出注量信息和意圖注量進行比較，以確定注量方差；以及對注量方差施行劑量計算算法，以產生劑量方差圖。

在另一個實施方案中，本發明提供了用于估計部分輸送的治療計劃的方法。該方法包括：生成患者的治療計劃，所述治療計劃包括多個分次(fraction)治療和意圖方差信息；根據治療計劃向患者輸送至少一個分次治療；在輸送所述分次治療之后從放射輸送裝置獲取輸出注量信息；以及基于意圖方差信息與輸出注量信息的組合，估計未來的分次治療。

本發明的其它方面將通過理解詳細說明和附圖而變得明了。

附圖簡要說明

圖1是放射療法治療系統的透視圖。

圖2是圖1所示的放射療法治療系統中可以使用的多葉準直器的透視圖。

圖3是圖1的放射療法治療系統的示意圖。

圖4是用于放射療法治療系統的軟件程序的示意圖。

圖5示出了使用增加的螺距為代表性患者重新計劃的劑量體積直方圖。

圖6示出在重新計劃之前和之后，標準化的葉片打開時間的直方圖。

圖7示出在針對低和高螺距計劃兩者的重建和計劃的DQA劑量柵格之間取得的方差圖的切片。

圖8示出在重新計劃之前和之后進行的離子室測量的結果，并表明用高螺距計劃減少了誤差。

發明的詳細說明