[發(fā)明專利]使用雙機(jī)器人架構(gòu)進(jìn)行圖像引導(dǎo)放射治療的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880025590.X
• 申請(qǐng)日: 2018-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN110719798A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛珂;S·M·鮑徹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)
• 主分類號(hào): A61N5/10
• 分類號(hào): A61N5/10;A61N5/01;A61B6/08
• 代理公司: 31100 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 何焜;張?chǎng)?/td>

用于協(xié)調(diào)放射治療和成像過程的系統(tǒng)包括放射治療系統(tǒng)和放射源，該放射源被安裝在機(jī)器人控制的系統(tǒng)上，以根據(jù)治療計(jì)劃將放射源圍繞受試者移動(dòng)以將放射線定向至受試者體內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域。系統(tǒng)還包括被配置為從受試者獲取成像數(shù)據(jù)的成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)和放射治療系統(tǒng)可獨(dú)立地移動(dòng)。系統(tǒng)還包括協(xié)調(diào)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)被配置為在放射源根據(jù)治療計(jì)劃圍繞受試者移動(dòng)期間協(xié)調(diào)成像系統(tǒng)從受試者獲取成像數(shù)據(jù)的操作，以避免放射治療系統(tǒng)與成像系統(tǒng)發(fā)生碰撞。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)基于2017年2月24日提交的美國申請(qǐng)第62/463,388號(hào)，題為“使用雙機(jī)器人架構(gòu)的圖像引導(dǎo)放射治療的系統(tǒng)和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR IMAGE-GUIDEDRADIOTHERAPY USING DUAL ROBOT ARCHITECTURE)并要求其優(yōu)先權(quán)，并且其內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。

關(guān)于聯(lián)邦資助研究的說明

本發(fā)明是在美國國立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health)授予CA183390下由政府支持完成的。政府具有本發(fā)明中的某些權(quán)利。

背景技術(shù)

本公開總體上涉及圖像引導(dǎo)放射治療系統(tǒng)和方法。

常規(guī)體外放射治療，也被稱為“遠(yuǎn)距放射治療”，通常是通過引導(dǎo)線性加速器(“LINAC”)以產(chǎn)生照射受試者的定義的目標(biāo)體積的電離放射束來實(shí)施。放射束是從幾個(gè)不同方向或光束路徑傳遞到目標(biāo)區(qū)域的單個(gè)放射束。總之，確定沿這些光束路徑中的每個(gè)光束路徑傳輸?shù)膭┝康拇笮?gòu)成了所謂的放射治療“計(jì)劃”。治療計(jì)劃的目的在于準(zhǔn)確識(shí)別和定位待治療的受試者體內(nèi)的目標(biāo)體積。

調(diào)強(qiáng)放療(“IMRT”)是一種體外放射治療技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)計(jì)劃軟件生成針對(duì)目標(biāo)腫瘤的形狀、位置和運(yùn)動(dòng)特征的三維放射劑量圖。通過IMRT，腫瘤內(nèi)以及受試者整體解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的各個(gè)區(qū)域可以接收變化的放射劑量強(qiáng)度，IMRT用多束放射射線治療受試者，每條射線的強(qiáng)度和能量都可以獨(dú)立控制。這些射線或光束中的每一條都由多個(gè)子光束或細(xì)光束組成，這些子光束或細(xì)光束的各自的強(qiáng)度可以發(fā)生變化，從而提供整體強(qiáng)度調(diào)制。由于IMRT方法需要很高的精確度，因此必須收集有關(guān)腫瘤位置及其運(yùn)動(dòng)特征的詳細(xì)數(shù)據(jù)。這樣做，可以減少給予健康組織的放射劑量，而可以增加給予諸如腫瘤的患部的劑量。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在治療計(jì)劃階段期間需要精確的幾何精度。

圖像引導(dǎo)放射治療(“IGRT”)采用醫(yī)學(xué)成像(諸如計(jì)算機(jī)斷層掃描(“CT”))，同時(shí)向經(jīng)歷治療的受試者傳輸放射治療。通常，采用IGRT以使用來自醫(yī)學(xué)圖像的位置信息來精確地引導(dǎo)放射治療，以補(bǔ)充規(guī)定的放射傳輸計(jì)劃。使用IGRT的好處是雙重的。第一，IGRT提供了一種用于提高放射場(chǎng)傳輸?shù)木_度的方法。第二，IGRT提供了一種用于減少在治療期間給予健康組織的劑量的方法。此外，傳輸放射場(chǎng)的較高精確度允許腫瘤中的劑量遞增，而不會(huì)明顯增加對(duì)周圍健康組織的劑量水平。而且，劑量遞增允許在更少的部分完成治療，從而產(chǎn)生更大的吞吐量和更少的受試者訪視。

具有設(shè)置在鉸接臂上的LINAC的放射治療系統(tǒng)已經(jīng)被示出是用于傳輸高度符合腫瘤的放射劑量同時(shí)最小化對(duì)周圍正常組織的劑量的有利的平臺(tái)。然而，為了精確治療腫瘤，需要確定腫瘤的準(zhǔn)確位置。在一些現(xiàn)有的具有圖像引導(dǎo)的放射治療系統(tǒng)中，通常安裝在治療室天花板上的X射線源用于對(duì)受試者成像。盡管這些源可以提供實(shí)時(shí)2D射線照相圖像以進(jìn)行治療調(diào)準(zhǔn)，但它們不能用于生成受試者的CT圖像。此外，2D射線照相圖像缺少體積信息，不能僅使用軟組織對(duì)比度來對(duì)腫瘤成像，這在許多情況下是非常需要的。另一方面，CT成像系統(tǒng)基于C型臂和環(huán)形臺(tái)架系統(tǒng)來對(duì)受試者成像和放置受試者，并且CT成像系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)范圍和治療靈活性受到限制。

鑒于上述情況，需要用于圖像引導(dǎo)放射治療的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本公開通過提供用于體外放射治療和非熒光成像或多維成像的機(jī)器人協(xié)調(diào)的系統(tǒng)和方法克服了前述缺點(diǎn)。