[發明專利]放射治療規劃設備、方法和存儲介質

有效

• 申請號: 201780015913.2
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN108697905B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: V·蘭加納坦;P·庫馬爾;K·A·布茲杜澤克
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

計算針對強度調制放射治療(IMRT)幾何配置(32)的可實現性估計，所述幾何配置包括目標體積、風險器官(OAR)和至少一個輻射束。即，計算針對IMRT幾何配置的幾何復雜度(GC)度量，其將IMRT幾何配置中所述至少一個輻射束中的用于輻照所述目標體積的子射束的數量N_T與這些子射束中也穿過所述OAR的數量n進行比較。計算針對IMRT幾何配置的GC度量與針對IMRT計劃可實現的參考IMRT幾何配置的GC度量的GC度量比率。如果臨床醫師對該估計滿意，則執行針對IMRT幾何配置(32)的IMRT計劃的優化(38)。替代地，通過將GC度量與過去IMRT計劃的GC度量進行比較來選擇參考IMRT幾何配置。

技術領域

以下總體涉及放射治療領域，強度調制輻射治療(IMRT)領域，體積調制弧度治療(VMAT)領域，腫瘤學處置領域和相關領域。

背景技術

在典型的強度調制放射治療(IMRT)實現方式中，由線性粒子加速器 (linac)生成一束高能粒子(例如電子、光子、質子、離子)。腫瘤患者的目標體積(例如惡性腫瘤)被設置在輻射束的路徑中。為了更精確地輻照目標體積，同時限制相鄰的風險器官(OAR)的輻射暴露，多葉準直器(MLC)被使用以阻擋輻射束的設計部分，以提供所需形狀的輻射束。MLC 將輻射束分段成“子射束”，其可以通過MLC的葉片的預編程的移動來打開或關閉。對于額外的劑量控制，可以施加多個射束脈沖，其中，每個射束脈沖具有通過調節束能量并適當地配置MLC而獲得的所選能量和射束形狀。

在傳統的IMRT中，由直線加速器產生的輻射束處于固定的空間位置和取向，并且患者也被保持在固定位置以確保輻射分布與目標體積的精確符合。因此，一旦確定了IMRT幾何配置(即目標體積和OAR相對于射束的位置)，通過結合MLC射束整形在相繼的射束脈沖上調制射束能量來獲得劑量分布。一些較新的IMRT技術提供了進一步的自由度，例如體積調制弧度療法(VMAT)，其還包括輻射束的旋轉以提供不同射束角度或連續弧度的相繼射束脈沖。這為定制劑量與目標體積的一致性提供了進一步的靈活性，同時限制了OAR的暴露并減少了遞送時間。

IMRT的規劃過程是復雜的，由諸如腫瘤學家、物理學家和/或劑量師等專業醫學專業人員執行。最初，通過諸如計算機斷層掃描(CT)或磁共振(MR)成像的技術對患者成像。CT或MR圖像構成捕獲目標體積、OAR 和可能與輻射束路徑相交的任何輻射吸收結構的三維(3D)圖像數據集。目標體積和相鄰OAR在3D圖像數據集中被勾繪，通常通過對各幅圖像切片進行輪廓繪制。自動或半自動輪廓繪制可用于輔助此過程，但最終輪廓必須由合適的醫務人員認可。目標輻射劑量分布也被定義，例如根據目標體積中(或該體積中的特定位置)的期望輻射劑量和每個OAR中的允許輻射劑量公差。這些劑量分布參數通常被稱為輻射治療計劃的一個或多個目標。

然后執行計算機化的IMRT規劃以確定射束脈沖的程序以及它們的射束能量和MLC配置，以便實現期望的劑量分布目標。臨床放射治療中使用的MLC可以調制數百甚至數千個子射束，并且可以對射束脈沖的數量和每個脈沖的射束能量進行額外的調整。因此，要優化的變量的數量非常大(例如，N個子射束，其中，N可以大于脈沖數的1000倍)。在一些常用的逆向規劃方法中，計算每個射束脈沖的注量圖，使得針對射束脈沖計算的注量圖組合以在患者中產生期望的輻射劑量分布。在確定來自注量圖的劑量分布時，必須考慮患者的不同組織的空間變化的輻射吸收-這通常使用3D CT或MR圖像利用適當的變換，作為輻射衰減圖，來完成。然后將每個優化的注量圖離散化為子射束的圖，最后確定獲得每個這樣的圖的MLC配置。這僅僅是說明性示例，并且可以采用其他IMRT規劃算法，例如直接與子射束一起工作而不計算介于中間的注量圖，但是應當理解，任何這樣的規劃算法都是計算密集型的。在實踐中，可能需要幾個小時的計算時間來執行對患者特定劑量目標、輪廓和衰減圖進行操作的IMRT計劃優化，并輸出經優化的MLC配置。