[發明專利]確定射束點分布的方法、治療計劃系統和計算機可讀裝置

有效

• 申請號: 201880030246.X
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN110603078B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 埃里克·恩瓦爾;拉爾斯·格拉米利厄斯;馬丁·揚松
• 申請（專利權）人: 光線搜索實驗室公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

根據第一方面，提出了一種用于對包括與離子束療法一起使用的射束點的分布的治療計劃進行確定以用于在目標體積中提供射束點的方法。該方法包括以下步驟：選擇要在治療計劃中使用的能量層；確定待使用的射束點數量；對于每個能量層，為待使用的每個射束點尺寸生成該能量層的一個副本，并在每個副本中提供具有用于該副本的射束點尺寸的射束點；通過如下方式對所有能量層的所有副本的射束點進行優化：反復改變至少所述射束點的子集的權重，并計算對性能量度的影響，其中通過組合多個評估標準來計算性能量度，所述多個評估標準包括與總治療時間有關的第一標準以及與所需劑量分布有關的第二標準。

技術領域

本發明涉及與離子束療法一起使用的不同尺寸的射束點的分布以用于在目標體積中提供射束點的方法、治療計劃系統、計算機程序和計算機程序產品。

背景技術

在離子束療法中，使離子(例如質子或更重的離子)的射束射向目標體積。目標體積可以例如代表癌癥腫瘤。粒子穿透組織并傳送一定劑量的能量以誘導細胞死亡。離子束療法的優點是劑量分布中存在明顯的峰，稱為布拉格峰。布拉格峰是在某一定深度處發生的劑量傳送的峰，在該峰之后，劑量傳送迅速下降。可以將其與電子束療法或X射線療法進行比較，電子束療法或X射線療法的最大劑量總是發生在較淺的深度，而遠端劑量的下降不能通過與離子療法相同的急劇下降來控制。

可以通過調節粒子的動能來控制布拉格峰在患者體內的深度。可以使用電磁體控制側向位置以使聚焦的射束偏轉。這允許在患者體內的經良好控制的位置處傳送高度局部化的劑量。由動能和射束的側向偏轉的某種組合傳送的劑量稱為射束點。傳送到射束點的粒子的數量通常稱為射束點權重。通過在三維空間中的許多不同位置提供射束點，可以以所需的劑量分布覆蓋目標體積。射束點的動能通常但不一定分布在許多離散的能量上。一組具有相同動能但側向偏轉不同的射束點通常稱為能量層。此過程稱為主動掃描離子束療法，也稱為筆形束掃描。

在治療計劃系統中執行應如何傳送射束點的計劃。治療計劃系統確定要使用的能量層以及能量層中的射束點的分布和權重，但是治療計劃系統不傳送離子束。這通過離子束系統完成，治療計劃系統以已知方式連接到該離子束系統。離子束系統決定了用于患者體內的給定設置和給定位置的射束點尺寸。對于特定的能量，射束點的尺寸通常是固定的，但是某些離子束系統確實允許在同一能量層中在側向方向上控制射束點的尺寸。將獲得用于能量層的特定射束點尺寸的機器設定稱為射束點尺寸設定。

確定與目標體積和周圍健康組織有關的射束點的分布是一項復雜的任務。調整射束點尺寸的可能性使此任務更加復雜。

發明內容

本發明的目的是當可以調節射束點的尺寸時，改進射束點在目標體積內和目標體積周圍的分布。

根據第一方面，提出了一種用于對包括與離子束療法一起使用的不同尺寸的射束點的分布的治療計劃進行確定以用于在目標體積中提供射束點的方法，其中，每個射束點代表特定側向位置處的具有特定能量和特定射束點尺寸的離子的集合。該方法在治療計劃系統中執行并且包括以下步驟：選擇要在治療計劃中使用的能量層；確定待使用的射束點尺寸的數量，所述數量大于一；對于每個能量層，為待使用的每個射束點尺寸生成該能量層的一個副本，并為每個副本提供具有用于該副本的射束點尺寸的射束點；通過如下方式對所有能量層的所有副本的射束點進行優化：反復改變至少所述射束點的子集的與傳送到該射束點的離子的數量有關的權重，并計算對性能量度的影響，直到權重的變化不能將性能量度提高到超過閾值量為止；其中通過組合多個評估標準來計算性能量度，其中所述多個評估標準包括：當減少總治療時間時提高性能量度的第一標準、以及在治療體積中達到所需劑量分布時提高性能量度的第二標準。

優化步驟可以包括：執行射束點過濾以去除權重低于閾值的射束點。