[發明專利]體積調制弧度治療中優化準直器軌跡的方法

在審

• 申請號: 201780068658.8
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN109923615A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: V·蘭加納坦
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G16H20/40
• 分類號: G16H20/40;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

在用于規劃由沿著至少一個輻射源弧的控制點(CP)的參數集參數化的輻射治療療程的連續弧度輻射治療計劃方法中，執行不包括計算輻射吸收概況的幾何優化(40)以生成所述參數的子集的經優化的值。在所述幾何優化之后，執行包括計算輻射吸收概況的主優化。執行主優化，其中，參數的子集被初始化到來自所述幾何優化的經優化的值。通過所述幾何優化優化的參數子集可以包括多葉準直器(MLC)的準直器角度參數(58)。所述幾何優化可以優化代價函數，所述代價函數包括取決于僅目標區域(62)的逐CP代價函數在CP上的加和，所述僅目標區域被定義為排除了與風險器官交疊的任何部分的規劃目標體積。

技術領域

以下總體涉及輻射治療領域，反向調制輻射治療規劃領域，調制弧度輻射治療領域等。

背景技術

體積調制弧度治療(VMAT)在線性加速器(直線加速器)的機架旋轉通過一個或多個弧度期間在輻射持續接通的情況下提供輻射。當它這樣做時，可以改變許多參數，例如由多葉準直器(MLC)定義的孔口形狀，MLC的準直器角度，注量輸出率(“劑量率”)，機架旋轉速度，以及患者支撐臥榻的平移位置和/或旋轉方向。在規劃VMAT療程時，連續的弧沿著連續弧被離散化為控制點(CP)的集合，并且優化每個CP處的參數。VMAT的成功取決于每個CP如何優化各種變量。與靜態強度調制輻射治療(IMRT)遞送相比，VMAT遞送快速且有效。

在VMAT中，如同在任何類型的強度調制輻射治療中，存在將輻射遞送到規劃目標體積(PTV)(通常是惡性腫瘤等)與避免照射鄰近的風險器官(OAR)之間的權衡。在實踐中，通常不可能避免對OAR進行一些輻射照射，因此腫瘤學家或其他醫學專業人員指定劑量目標，例如要遞送給PTV的目標和/或最小輻射劑量目標以及針對每個OAR的最大允許劑量目標(對于不同的OAR，通常可能不同)。劑量目標可以被指定為硬限制、軟約束或其某種組合。為了確保照射整個PTV，對于弧的至少一部分，射束的視野(BEV)應該包括整個PTV。規劃包括設計針對每個CP的準直器葉片設置，阻止輻射到達OAR，同時仍然實現向PTV的輻射遞送的劑量目標。

在規劃VMAT療程期間可以優化的參數數量很大。在每個CP，以下是可供調整的參數的典型集合：針對MLC的每個準直器葉片的設置；準直器角度；即時機架轉速；三個臥榻平移自由度；以及三個臥榻旋轉自由度?？晒┱{整的參數總數是每個CP上的這樣的參數的數量乘以CP的數量。為了提供合理準確的弧離散化，CP的數量應該相對較大。

linac在弧上通過相繼的CP的連續移動也對特定參數施加了特定限制。例如，用于改變機架旋轉速度的最大斜升率對相繼的CP之間的即時機架旋轉速度的最大變化施加了限制。類似地，存在準直器角度可以改變的最大速度。一些約束可能是相互關聯的-例如，在所有其他條件相同的情況下，更快的機架旋轉速度將減少光束源通過兩個相繼的CP之間的時間間隔，這繼而又減小了兩個相繼的CP之間可以實現的最大準直角變化。

為了提高計算效率，通常通過將特定參數(例如準直器角度)設置為對于所有CP為固定值(例如0度)來減小該大的參數空間。機架速度和/或注量輸出率也可以被設定為恒定值。通過基于某些物理原理來設置特定的這樣的固定參數的值，可以獲得改進的性能。例如，如果最關鍵的風險器官(OAR)是脊柱，則針對每個CP設置準直器角度使得準直器葉片的長尺寸大致與脊柱平行從而大致對齊準直器葉片與脊柱OAR可能是有益的。

通常，在減少計劃計算復雜性和實現VMAT計劃與劑量目標的最高保真度之間存在平衡。將更多參數設置為常數會降低計算復雜度，但可能會降低經優化的計劃對劑量目標的保真度。這種權衡意味著通過固定一些參數值，接受對劑量目標的次佳保真度，回報是提高的計算速度。

以下公開了新的和改進的系統、設備和方法。

發明內容