利用周期性运动提供质子放射治疗的方法技术

本文中描述了用于根据确定的患者状态从连续旋转的台架朝向靶给送粒子束的技术。可以使用确定的患者状态和台架的识别的台架角度来向靶给送一组子束(例如，辐射剂量的图案)。粒子束可以在台架角度的范围旋转。可以在台架旋转的同时连续地给送上述一组子束。旋转的同时连续地给送上述一组子束。旋转的同时连续地给送上述一组子束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用周期性运动提供质子放射治疗的方法

技术介绍

[0001]辐射治疗或“放射治疗”可以用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症或其他疾病。一种这样的放射治疗技术被称为“伽马刀”，通过伽马刀，使用以较高的强度和高精度会聚在靶区(例如，肿瘤)处的大量低强度伽马射线照射患者。在另一示例中，使用直线加速器(“linac”)提供放射治疗，由此靶区被高能粒子(例如，电子、高能光子等)照射。在另一示例中，使用重带电粒子加速器(例如质子、碳离子等)提供放射治疗。辐射束的布置和剂量被精确地控制以向靶区提供处方剂量的辐射。辐射束也通常被控制成减少或最小化对例如可以被称为“危及器官”(OAR)的周围健康组织的损伤。辐射可以被称为“处方的”，原因是通常医师开处方将预定剂量的辐射给送至诸如肿瘤的靶区。
[0002]通常，准直束形式的电离辐射从外部辐射源朝向患者定向。可以通过一个或更多个衰减器或准直器(例如，多叶准直器)来提供对辐射束的调制。可以通过准直来调节辐射束的强度和形状，通过使投射束与靶组织的轮廓一致来避免损伤与靶向组织相邻的健康组织(例如，OAR)。
[0003]治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)以及例如识别肿瘤附近的关键器官。治疗计划的创建可能是耗时的过程，在此过程中，计划者试图遵守各种治疗靶或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)靶或其他约束)，例如考虑到各自的约束的重要性(例如，加权)以便制定临床上可接受的治疗计划。该任务可能是耗时的试错过程，该过程由于各种危及器官(OAR)是复杂的，因为随着OAR的数目增加(例如，对于头颈部治疗，大约有13个OAR)，该过程的复杂性也增加。远离肿瘤的OAR可能更容易地免受辐射，但是靠近靶肿瘤或与靶肿瘤交叠的OAR在治疗期间可能更难以不经受辐射暴露。
[0004]通常，对于每个患者，可以以“离线”方式生成初始治疗计划。例如使用一种或更多种医学成像技术，可以在给送放射治疗之前充分开发治疗计划。成像信息可以包括例如来自X射线、计算机断层扫描(CT)、核磁共振(MR)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或超声的图像。医疗服务人员如医师可以使用指示患者解剖结构的三维成像信息来识别一个或更多个靶肿瘤以及肿瘤附近的危及器官。医疗服务人员可以使用手动技术描绘要接收处方辐射剂量的靶肿瘤，并且医疗服务人员可以类似地描绘处于放射治疗损伤的风险的附近组织如器官。
[0005]替选地或者附加地，可以使用自动化工具(例如，瑞典的Elekta AB提供的)来辅助识别或描绘靶肿瘤和危及器官。然后可以使用基于临床和剂量测定的靶和约束(例如，对肿瘤和关键器官的最大、最小和平均辐射的剂量)的最优化技术来创建放射治疗的治疗计划(“治疗计划”)。
[0006]治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)并且识别肿瘤附近的关键器官。可以在给送指定放射治疗部分开始之前进行图像获取。这种成像可以提供有助于识别靶区的位置或有助于识别靶区的运动的信息。这种同期成像可以在遗传上被称为“实时”，但是通常在图像的获取和放射治疗的给送之间存在延时或时间延迟。
[0007]然后可以稍后通过定位患者和给送处方放射治疗来执行治疗计划。放射治疗治疗
计划可以包括剂量“分割”，由此在预定时间段内(例如，45个分割或某些其他分割总数)提供一系列的放射治疗给送，例如每次治疗给送包括总处方剂量的指定分割。在治疗期间，相对于治疗束的患者位置或靶区位置是重要的，因为这样的定位部分地确定了靶区或健康组织是否被辐射。
[0008]在一种方法中，可以通过使用粒子如质子代替电子来提供放射治疗。这通常可以称为质子治疗。质子治疗的一个显著已知优点是：与其他形式的放射治疗(例如X射线疗法)相比，质子治疗以极小的出射剂量提供了优异的剂量分布。由于极小的出射剂量，到危及器官(OAR)的剂量显著减少。另外的优点包括每次治疗更低的剂量，这降低了副作用的风险并且可以改善质子治疗期间和质子治疗之后的生活质量。
[0009]提供质子治疗的一种方法是使用宽质子束，例如提供具有多种能量的均匀束的展宽布拉格峰。如果要使用旋转治疗来治疗患者，则可能无法使用宽束来完成。例如，宽束需要针对每个患者定制的每个治疗区域的离子束补偿器。这意味着每个角度就需要一个补偿器，因此就必须使用多个补偿器来治疗患者。例如，至少每4度就必须使用不同的补偿器。治疗必须在使用90个不同的离子补偿器的情况下停止及启动以提供360度的旋转质子放射治疗。使用宽束的另一问题是靶肿瘤近端边缘处的剂量的形状不理想。
[0010]定义
[0011]束斑是被配置为要被给送到该位置的子束的直径的位置。
[0012]子束包括以预定速率给送到起点和给送到终点的具有标称直径的粒子流。
[0013]线段被配置成在起始位置和结束位置之间均匀地给送多个粒子。
[0014]概述
[0015]在一种方法中，一种从连续旋转的台架向靶给送粒子束的方法，其中粒子束由多个子束组成并且靶根据周期性循环移动。这种方法的说明性示例包括确定周期性循环，识别对应的放射治疗的治疗计划，并且对应于台架的旋转角度针对周期性循环选择一组子束，以及可选地以旋转图案给送粒子束。
[0016]该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本专利技术的排他的或穷尽的说明。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步的信息。
附图说明
[0017]图1一般性地示出了根据实施方式的例如可以包括粒子治疗系统控制器的系统的示例。
[0018]图2一般性地示出了根据实施方式的例如可以包括粒子治疗系统和成像获取装置的放射治疗系统的示例。
[0019]图3一般性地示出了根据实施方式的粒子治疗系统，该粒子治疗系统可以包括被配置成提供质子治疗束的辐射疗法输出。
[0020]图4一般性地示出了根据实施方式的各种类型的粒子在人体组织中的辐射剂量深度。
[0021]图5一般性地示出了根据实施方式的展宽的布拉格峰。
[0022]图6一般性地示出了根据实施方式的主动扫描质子束给送系统的图。
[0023]图7A至图7B一般性地示出了根据实施方式的在网格上的螺旋给送路径。
[0024]图7C示出了根据实施方式的具有不同束斑尺寸的螺旋束斑给送路径。
[0025]图8示出了根据实施方式的患者的示例周期性相位。
[0026]图9示出了示出根据呼吸循环和台架角度选择辐射剂量的图。
[0027]图10A示出了根据实施方式的针对各种角度的圆弧角度靶位置强度和布拉格峰。
[0028]图10B示出了根据实施方式的复合靶位置强度。
[0029]图11至图13示出了示出根据实施方式的用于基于周期性循环朝向靶给送粒子束的技术的流程图。
[0030]在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以描述不同视图中的相似部件。具有不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图通过示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于周期性循环朝向靶给送粒子束的方法，所述方法包括：基于所述周期性循环确定呼吸时相；识别所述粒子束的当前台架角度；基于所述呼吸时相和所述当前台架角度动态地选择束斑的图案；以及基于所述束斑的图案确定一组子束；以及使用所述粒子束连续地给送所述一组子束。2.根据权利要求1所述的方法，其中，给送所述一组子束还包括从旋转台架朝向所述靶给送所述一组子束。3.根据权利要求2所述的方法，还包括基于针对所述当前台架角度的一组选定参数确定辐射剂量，其中，至少一个参数是角度和呼吸时相。4.一种朝向运动靶以特定台架角度给送粒子束的方法，其中，基于一组控制点给送所述粒子束，所述方法包括：识别具有在所述靶内的特定位置的所述靶的层；跟踪所述靶在x方向、y方向和z方向上的运动；识别所述层在周期性循环的特定相位期间的物理位置；选择一组参数以在所述特定相位期间并且以特定台架角度向所述层给送预定辐射剂量；以及使用所述一组参数在所述特定相位期间并且以所述特定台架角度向所述层给送所述预定辐射剂量。5.根据权利要求4所述的方法，还包括以相应的呼吸时相和台架角度迭代遍历多个靶层，直到每个靶层接收到其相应的预定剂量。6.根据权利要求4所述的方法，其中，在周期性循环的不同相位期间，在所述层的所述物理位置处要给送的辐射剂量不同。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一组参数包括束能量，所述束能量行进到所述靶中的针对所述层的预定义深度。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一组参数包括束斑尺寸。9.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一组参数包括多个子束，每个子束具有不同的强度，其中，所述强度是给送的粒子的数目并且每个子束具有特定的坐标位置。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个子束的第一子束在所述周期性循环的第一相位针对所述层具有第一强度，所述多个子束的第二子束在所述周期性循环的第二相位针对所述层具有第二强度，以及所述多个子束的第三子束在所述周期性循环的所述第一相位针对第二层具有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特，
申请(专利权)人：医科达有限公司，
类型：发明
国别省市：