用于在离子束治疗中达到目标剂量适形的系统和方法技术方案

本公开涉及用于通过这样的方式确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标剂量覆盖范围的系统、方法、计算机程序和计算机可读介质：在处理器中接收输入参数，所述输入参数包括放射能量参数、射程移位器材料参数、对象几何信息、以及射束特征参数；以及基于输入参数，对至少一个输送方向中的每一个输送方向进一步计算将输送最佳剂量一致性的射程移位器厚度。其中射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中。

System and method for achieving target dose conformability in ion beam therapy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在离子束治疗中达到目标剂量适形的系统和方法
本专利技术通常涉及用于在目标体积内的离子束放射治疗中获得目标剂量覆盖范围的解决方案，同时使对周围组织的不需要的剂量最小化。更具体地，本专利技术涉及用于在离子束治疗中确定射程移位器设定的系统和对应的方法，从而获得目标剂量覆盖范围和最小化的不需要的剂量。本专利技术还涉及一种计算机程序和一种处理器可读介质。
技术介绍
放射治疗通常涉及使诸如患者体内的肿瘤之类的目标经受一个或多个放射束。理想情况下，应将特定的放射剂量输送至目标，同时应使最小的剂量到达周围组织和器官。特别是，应该根据肿瘤所处的位置使到达诸如心脏、膀胱或脊柱之类的关键组织或器官的剂量最小化。对于各种组织和器官的最大剂量和最小剂量在一组临床目标中规定。为了验证计算的放射剂量，可以替代地使一个或多个放射束经受体模。在放射疗法治疗计划领域，无论是在传统的光子治疗中，还是在离子束治疗中，在治疗实施之前，在例如通过使用计算机断层扫描(CT)扫描仪知道患者体内的、体模等内的将进行处理的目标体积之后，用户都会创建放射治疗计划，本文后面也称为治疗计划。如果目标体积包含在患者体内，则目标体积通常是患者体内受肿瘤例如癌症影响的器官或器官的一部分。使用不充分的治疗计划方法经常导致不充分的放射疗法治疗计划，这又导致不良的目标剂量覆盖范围和/或到达周围组织和器官的不需要的剂量分布。在最坏的情况下，这可能导致目标体积不能接收所需的治疗剂量和/或对关键组织或器官产生损害。在有源技术中，离子通过调制的笔形射束在由放射治疗机器支持一定范围的治疗能量内传递。笔形射束的能量将决定射束方向上的离子射程。为了达到所需的深度，可以通过使用放置在放射治疗机器与患者或者体模之间的水等效材料的射程移位器来调节离子射程，这将减小患者或者体模中的离子射程。射程移位器用于调整离子射程以便达到目标所在的深度，即实现目标深度覆盖范围，本文后面也称为目标覆盖范围。当机器的能量下限太高而无法覆盖浅层目标时，需要使用射程移位器，以克服无法向表面目标传递放射的问题。射程移位器还用于支持固定数值能量的机器，并且固定能量之间的区间很大。在这种情况下，射程移位器用于覆盖以其他方式将难以实现目标覆盖范围的深度区间。专利技术人已经发现仍然需要允许改进或优化现有的参数生成和/或放射治疗计划的新的方法和策略，以最小化对健康组织的剂量，即实现改进的目标剂量一致性，同时保持目标覆盖范围。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种解决方案，用于改进或优化用于放射治疗计划的现有参数生成，以在保持目标覆盖范围的同时实现改进的目标剂量一致性。该目的通过提供一种用于计算和呈现离子束扫描中的传递所需的剂量分布的射程移位器的最佳厚度的方法来获得，从而在对于不同的机器能量设定保持目标覆盖范围的同时实现改进的目标剂量一致性。目标剂量一致性受侧向剂量下降(半影)的影响，并且通过更清晰的半影来改进，下文中也称为更好/更清晰的侧向半影。专利技术人已经认识到，由于笔形射束的半影在通过材料传输时变宽，但是较高能量的笔形射束通常比较低能量的笔形射束具有更清晰的半影，因此高能量与射程移位器的组合、或高能量与更高厚度的射程移位器的组合可能会比低能量不与射程移位器的组合、或者低能量与更薄的射程移位器的组合提供更好/更清晰的半影。因此，确定最佳射程移位器厚度并非易事。根据本专利技术的一个方面，该目的通过一种用于确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标覆盖范围的系统来实现，其中射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中，该系统包括：数据处理器；和存储器，所述存储器包含可由所述数据处理器执行的指令；其中，数据处理器被构造为：接收输入参数，所述输入参数包括：放射能量参数、射程移位器材料参数、对象几何信息、以及射束特征参数；其中，数据处理器还被配置为基于输入参数对至少一个输送方向中的每一个输送方向计算将提供最佳剂量分布的射程移位器厚度，从而实现改进的目标剂量一致性，同时保持目标覆盖范围。该系统是有利的，因为它为由治疗计划机器输送的每个放射束关于包括射程移位器选择/射程移位器设定的系统设定的决定提供了快速、廉价且准确的基础。这又为生成治疗计划提供了改进的基础，该治疗计划导致关于清晰半影与改进的或保持的目标覆盖范围相结合的优化的放射治疗。更清晰的半影与改进或保持的目标覆盖范围相结合，提供改进的剂量分布。换句话说，降低了靶剂量不足和/或可能导致患者副作用的健康组织剂量过高的风险。根据本专利技术该方面的一个实施方式，数据处理器还被构造为：对至少一个输送方向中的每个输送方向使用对应计算出的射程移位器厚度，确定对与至少一个目标以及在许多情况下的至少一个风险器官相关联的治疗体积的放射治疗计划。根据本专利技术的另一方面，该目的通过一种用于确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标剂量覆盖范围的方法来实现，其中射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中。该方法包括：在处理器中接收输入参数，所述输入参数包括：放射能量参数；射程移位器材料参数；对象几何信息；射束特征参数；其中，该方法还包括：基于输入参数，对至少一个输送方向中的每一个输送方向计算将输送最佳剂量一致性的射程移位器厚度。根据本专利技术该方面的一个实施方式，该方法还包括：基于所述方法对至少一个输送方向中的每个输送方向使用对应计算出的射程移位器厚度，确定对与至少一个目标以及在许多情况下的至少一个风险器官相关联的治疗体积的放射治疗计划。所公开方法的实施方式的优点相对于上面参考所提出的系统的说明是明显的。根据本专利技术的另一方面，该目的通过可加载到至少一个处理器的存储器中的计算机程序来实现，并且计算机程序包括适于在所述程序在至少一个处理器上运行时实现上述方法的软件。根据本专利技术的另一方面，该目的通过处理器可读介质实现，该处理器可读介质具有在其上记录的程序，其中该程序用于控制至少一个处理器以在所述程序被加载到至少一个处理器中时执行上述方法。从以下描述和从属权利要求中，本专利技术的其他优点、有益特征和应用将是显而易见的。附图说明现在将借助于优选实施方式并且参考所附附图更详细地解释本专利技术，所述优选实施方式作为示例公开。图1示出了根据本专利技术的一个实施方式的系统的概述；图2示出了说明所提出方法的一个实施方式的流程图；图3示出了说明所提出方法的实施方式的流程图；图4示出了说明用于计算最佳射程移位器厚度的方法的实施方式的流程图。具体实施方式专利技术人已经发现，需要对用于放射治疗计划的现有参数的生成进行改进或优化，以在保持目标覆盖范围的同时实现更好的目标剂量一致性。本文给出的实施方式的目的是当在用于目标体积的放射治疗的机器中使用时，在给定的放射线深度处实现尽可能最清晰的半影，同时最大化或保持目标覆盖范围，从而实现用于放射治疗计划生成的改进的或优化的参数生成。本专利技术可应用的离子束治疗可分为无源技术和有源技术。在无源技术中，应用宽广的放射场，并且使用物理元件以使射束成形从而尽可能精确地匹配目标。本专利技术适用于无源技术；但主要用途将是在有源技术范围内。在今天的离子束疗法中，用户无法检索关于为不同的机器能量设定提供最清晰的半影的射程移位器的最佳厚度的信息。相反，门诊部有一套具有固定厚度的标准的射程移位器，根据经验选择使用射程移位器，并且在许多情况下该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标剂量覆盖范围的系统(100)，其中，所述射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中，所述系统包括：数据处理器(110)；以及存储器(140)，所述存储器包含能够由所述数据处理器(110)执行的指令；其中，所述数据处理器(110)配置成：‑接收输入参数，所述输入参数包括：放射能量参数；射程移位器材料参数；对象几何信息；射束特征参数；以及‑基于所述输入参数，对至少一个输送方向中的每一个输送方向计算将输送最佳剂量一致性的射程移位器厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 EP 16206124.61.一种用于确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标剂量覆盖范围的系统(100)，其中，所述射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中，所述系统包括：数据处理器(110)；以及存储器(140)，所述存储器包含能够由所述数据处理器(110)执行的指令；其中，所述数据处理器(110)配置成：-接收输入参数，所述输入参数包括：放射能量参数；射程移位器材料参数；对象几何信息；射束特征参数；以及-基于所述输入参数，对至少一个输送方向中的每一个输送方向计算将输送最佳剂量一致性的射程移位器厚度。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量参数指示用于放射治疗的所述机器能够输送的一个或多个放射能量等级。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述射程移位器材料参数指示材料密度和元素组成。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述对象几何信息描述包括所述治疗体积的患者部位的几何关系。5.根据权利要求4或5所述的系统，其中，所述对象几何信息包括图像数据和关于所述图像数据中的一个或多个区域的相应密度的信息。6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述数据处理器(110)还配置成对所述至少一个输送方向中的每一个输送方向使用所计算出的射程移位器厚度，从而确定用于与至少一个目标以及至少一个风险器官相关联的治疗体积的放射治疗计划。7.一种用于确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标剂量覆盖范围的方法，其中，所述射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中，所述方法包括：-在处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛莎·胡尔特奎斯特，特蕾泽·诺德斯特罗姆，
申请(专利权)人：光线搜索实验室公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE