[發(fā)明專(zhuān)利]減輕粒子放射治療中的相互作用效應(yīng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880017364.7
• 申請(qǐng)日: 2018-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110662579B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·R·鮑爾森;J·埃利;U·朗納;K·蘭根
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)粒子治療有限公司;馬里蘭大學(xué)巴爾的摩分校
• 主分類(lèi)號(hào): G21K1/00
• 分類(lèi)號(hào): G21K1/00;A61N5/00;A61N5/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 趙林琳

本公開(kāi)涉及一種可用于癌癥治療的粒子放射治療的新掃描技術(shù)。一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于減輕運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中的粒子放射治療中的相互作用效應(yīng)的方法，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)包括運(yùn)動(dòng)周期，其中所述粒子放射治療定義在所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的每一層的每一點(diǎn)中的計(jì)劃劑量。所述方法包括將每一點(diǎn)中的所述計(jì)劃劑量劃分成一定次數(shù)的點(diǎn)重繪；和通過(guò)以下步驟來(lái)產(chǎn)生每一層的掃描模式：定義在每一點(diǎn)處每次點(diǎn)重繪的射束啟用時(shí)間，和計(jì)算連續(xù)射束啟用時(shí)間之間的等待時(shí)間，以將相應(yīng)層的每一點(diǎn)的點(diǎn)重繪分布在整數(shù)個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2017年1月11日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?2/445,008的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)以全文引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方案涉及粒子放射治療。更具體地，實(shí)施方案涉及用于減輕在遞送粒子放射到運(yùn)動(dòng)中治療目標(biāo)的過(guò)程中的相互作用效應(yīng)的掃描技術(shù)。

背景技術(shù)

粒子放射治療(也稱(chēng)為強(qiáng)子治療)是一種使用高能質(zhì)子、離子、電子或電子射束來(lái)治療癌癥或其他疾病的外部射束放射治療形式。此外，筆形射束掃描(PBS)治療是通常允許針對(duì)諸如腫瘤的治療目標(biāo)的形狀來(lái)進(jìn)行高劑量放射體積的極佳三維(3D)成形的一類(lèi)粒子放射治療。對(duì)于粒子PBS治療，放射治療以若干層(射束能量或能量層)來(lái)遞送，其中在依賴(lài)于特定能量的深度下掃描賦能粒子的筆形射束以覆蓋治療目標(biāo)的橫截面。

然而，在粒子PBS治療遞送期間，例如由于呼吸或心跳引起的治療目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(例如，腫瘤運(yùn)動(dòng))將改變由掃描筆形射束依序照射的治療目標(biāo)體積或點(diǎn)的相對(duì)位置。治療目標(biāo)體積或點(diǎn)的大小取決于賦能粒子的筆形射束的寬度。由此導(dǎo)致的劑量在治療目標(biāo)組織中的重新分布稱(chēng)為相互作用效應(yīng)，并且它可導(dǎo)致治療目標(biāo)體積內(nèi)的嚴(yán)重局部劑量不足和/或過(guò)量。對(duì)于胸部和腹部的粒子PBS治療，特別是立體定向體部放射治療(SBRT)來(lái)說(shuō)，這是重大問(wèn)題，其中高劑量分成若干次來(lái)遞送。除了相互作用效應(yīng)之外，治療目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(例如，腫瘤運(yùn)動(dòng))也使遞送的目標(biāo)劑量移位和模糊，但是這種模糊效應(yīng)對(duì)于粒子PBS治療和其他治療技術(shù)來(lái)說(shuō)是常見(jiàn)的，例如常規(guī)光子放射治療和被動(dòng)散射的粒子射束。與在治療目標(biāo)邊緣處影響劑量的其他運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的劑量擾動(dòng)不同(例如，由于隨機(jī)位置誤差導(dǎo)致的劑量模糊和由于系統(tǒng)位置誤差導(dǎo)致的劑量移位)，相互作用效應(yīng)通常不能通過(guò)使用安全裕度對(duì)高劑量放射體積進(jìn)行簡(jiǎn)單擴(kuò)展來(lái)考慮到。

雖然因?yàn)闊狳c(diǎn)和冷點(diǎn)位置通常在各次治療遞送之間隨機(jī)不同，所以在幾次治療遞送后，相互作用效應(yīng)可能趨于最終得到平衡，但是對(duì)于分成若干次來(lái)遞送的治療來(lái)說(shuō)，相互作用效應(yīng)更嚴(yán)重，這是因?yàn)樵S多分次照射的劑量模糊效應(yīng)不存在。由于SBRT分成幾次來(lái)遞送，因此SBRT易于在運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)器官(例如，肺、肝或胰腺)中受到顯著的相互作用效應(yīng)的影響。因此，許多粒子放射治療中心根本不提供SBRT治療。即使對(duì)于正常分次的治療，許多粒子放射治療中心僅治療具有由于呼吸運(yùn)動(dòng)引起的輕微運(yùn)動(dòng)的經(jīng)過(guò)精心挑選的腫瘤。

發(fā)明內(nèi)容

公開(kāi)了一種針對(duì)粒子放射治療集成有重繪以有效地減少相互作用效應(yīng)的新掃描技術(shù)。新掃描技術(shù)適用于減輕遞送到運(yùn)動(dòng)治療目標(biāo)(例如腫瘤)的粒子放射治療中的相互作用效應(yīng)。在實(shí)施方案中，運(yùn)動(dòng)治療目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)是周期性的并且具有周期，其中周期可以以任何方式確定，例如實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算方法。此外，運(yùn)動(dòng)可能是由呼吸、心跳或其他運(yùn)動(dòng)源引起的。

在治療目標(biāo)的橫截面層中，根據(jù)新掃描技術(shù)用粒子放射來(lái)照射點(diǎn)或區(qū)域。粒子放射治療計(jì)劃通常定義在治療目標(biāo)的每一層的每一點(diǎn)處的計(jì)劃劑量。點(diǎn)的形狀可以是多種形狀中的任何一種，可以具有多維(例如，二維2D或三維3D)，并且可以具有體積。接下來(lái)，點(diǎn)可具有對(duì)應(yīng)于在這個(gè)點(diǎn)處的射束啟用時(shí)間之間的時(shí)間的等待時(shí)間和對(duì)應(yīng)于粒子放射射束照射點(diǎn)的時(shí)間的射束啟用時(shí)間。另外，等待時(shí)間可以對(duì)應(yīng)于第一射束照射點(diǎn)之前的時(shí)間。新掃描技術(shù)專(zhuān)注于優(yōu)化等待時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)相互作用效應(yīng)的減少。相反，解決相互作用效應(yīng)的傳統(tǒng)方法優(yōu)化了射束啟用時(shí)間。