用于穿梭模式放射输送的系统和方法技术方案

本文描述了用于穿梭模式放射输送的系统和方法。用于放射输送的一种方法包括在治疗环节期间将患者平台多次移动通过患者治疗区域。这可以称为患者平台或躺椅穿梭(即躺椅穿梭模式)。用于放射输送的另一种方法包括在治疗环节期间穿越位置范围移动治疗性放射源钳口。在治疗环节期间，钳口可多次穿越相同位置范围移动。这可以称为钳口穿梭(即钳口穿梭模式)。一些方法结合躺椅穿梭模式和钳口穿梭模式。还描述了动态或管线归一化的方法。述了动态或管线归一化的方法。述了动态或管线归一化的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于穿梭模式放射输送的系统和方法
[0001]本申请是申请号为201880075453.7的中国专利申请的分案申请，原申请的申请日为2018年09月21日，优先权日为2017年09月22日，进入中国国家阶段的日期为2020年05月21日，专利技术名称为“用于穿梭模式放射输送的系统和方法”。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2017年9月22日提交的美国临时专利申请No.62/562,212的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术介绍

[0004]肿瘤运动调节放射治疗中的剂量输送，通常导致横跨靶点区域的不均匀剂量分布。剂量调节可能由放射治疗系统中的移动部件(例如，多叶准直仪(MLC)、在其上安装治疗性放射源和MLC的可移动机架、患者平台等)与肿瘤的运动之间的相互作用导致。例如，由于肺部肿瘤受到导致肿瘤不可预测地移入和移出治疗平面的大范围的运动，因此将规定的放射剂量输送到肿瘤可能具有挑战性。
[0005]已经提出了几种解决方案来减轻不需要的剂量调节。一种具有可旋转机架的断层摄影机的解决方案称为剂量涂绘，并且涉及在特定的躺椅位置处两次将治疗性放射源在患者治疗区域上构成弓形。也就是说，首先沿顺时针方向并且然后沿逆时针方向移动治疗性放射源。剂量涂绘方法可以减少所输送剂量的可变性，但以增加治疗时间为代价。用于运动管理和剂量失真减少的其它解决方案包括辅导呼吸、屏气和呼吸门控。指导患者在放射束脉冲期间屏住他们的呼吸可有助于限制肿瘤的运动范围，但是取决于患者的健康，可能无法确保一致的屏气。需要用于确保将放射剂量均匀地输送到移动的靶点区域的改进的系统和方法。

技术实现思路

[0006]本文公开了用于穿梭模式放射输送的系统和方法。穿梭模式放射输送可用于具有或不具有连续的平台运动或阶梯式平台运动的螺旋断层放疗。用于螺旋断层放疗的放射治疗系统可包括绕患者治疗区域旋转的可旋转机架、安装在可旋转机架上的治疗性放射源以及在患者治疗区域内可移动的患者平台或躺椅。在一些变型中，该系统可以进一步包括设置在治疗性放射源的束路径中的束成形元件，包括可移动(例如，沿患者平台的移动方向)的钳口，以及对治疗性放射源发射的放射进行成形的动态多叶准直仪(MLC)。放射治疗系统的一些变型可以进一步包括一个或多个PET检测器。放射输送系统可以被配置为在治疗环节期间多次使患者平台移动通过患者治疗区域的相同段。这可以称为患者平台或躺椅穿梭(即躺椅穿梭模式)。用于放射剂量输送的系统可以被配置为在治疗环节期间患者平台(连续地或逐步地)移动通过患者治疗区域的同时使钳口横跨位置范围移动。在治疗环节期间，钳口可横跨相同位置范围移动多次。这可以被称为钳口穿梭(即钳口穿梭模式)，这可以帮助在患者靶点区域上提供均匀的钳口停留时间。一些放射输送系统可以被配置为执行躺椅穿梭和钳口穿梭二者。本文所述的系统和方法可有助于减轻由于肿瘤运动引起的剂量调节
并促进到靶点区域的均匀剂量输送。例如，本文所述的系统和方法可以帮助减轻由于肿瘤运动和钳口/MLC相互作用失真引起的剂量调节，并且还可以补偿由于肿瘤的低频运动(例如，具有数十秒量级的周期的肿瘤运动，若干秒内的肿瘤偏移)引起的剂量调节。
[0007]放射输送系统的一种变型可以包括：机架；治疗性放射源，其安装在机架上并被配置为在放射治疗束平面中施加放射；相对于机架可移动的平台；以及与机架、放射源和平台通信的控制器。控制器可以被配置为将位于平台上的患者从第一位置移动到第二位置，使得患者在获取第一组成像数据的同时穿过放射治疗束平面，并且当患者穿过放射治疗束平面时，用放射源施加第一放射量，其中，第一放射量从第一组成像数据中得出。控制器可以进一步被配置为将患者从第二位置移动到第一位置，使得患者在获取第二组成像数据的同时穿过放射治疗束平面，并且当患者穿过放射治疗束平面时，采用放射源施加第二放射量，其中，第二放射量从第二组成像数据得出，并且第二放射量不同于第一放射量。
[0008]可以基于第一组成像数据来确定第一放射量，并且可以基于第二组成像数据来确定第二放射量。第一组和/或第二组成像数据可包括例如正电子湮没发射数据、kV X射线数据或k空间中的MRI子采样。控制器可以进一步被配置为基于第一放射量来计算归一化因子k2，并且可以至少部分地使用归一化因子和第二组成像数据来确定第二放射量。控制器可以进一步被配置为获取位于放射治疗系统平台上的患者的靶点区域的预扫描图像(X
prescan
)，并且基于预扫描图像(X
prescan
)来计算第一归一化因子k1，其中归一化因子k2是第二归一化因子。将患者从第一位置移动到第二位置可以定义第一穿梭通过，并且将患者从第二位置移动到第一位置可以定义第二穿梭通过，其中控制器可以被配置为选择穿梭通过数量(N)和累积阻尼因子(α)，并计算归一化阻尼因子(β)，其中，对于i＝1，
…
，N，此外，第一放射量(D
1，calculated
)可以基于第一组成像数据计算并通过第一归一化因子k1被缩放。第一放射量(D
1，calculated
)可以通过将第一组成像数据与治疗计划的放射激发矩阵(RFM)相乘，采用与靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波，并乘以第一归一化因子k1来计算。计算第二归一化因子k2可以包括：通过对在放射输送的(N
‑
1)次通过中所输送的剂量D
1，calculated
进行求和来计算预测的累积剂量(D
1，predicted cumulative
)并且计算在计划剂量(D
plan
)和第一放射量(D
1，calculated
)之间的差，并取剂量差与所预测的累积剂量(D
1，predicted cumulative
)的比率。第二放射量(D
2，calculated
)可以通过将第二组成像数据与治疗计划的RFM相乘，采用与靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波，并乘以第一归一化因子k2来计算。在一些变型中，第一归一化因子k1可以由下式确定：
[0009][0010]其中D
plan
是如在治疗计划中指定的放射剂量或通量，而D
0,raw
是由下式给出的放射通量
[0011]其中
[0012][0013]D
prescan
是通过将预扫描图像(X
prescan
)与治疗计划的放射激发矩阵(RFM)相乘，采用与靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波，并乘以剂量计算矩阵所计算的放
射通量。计算预测的累积剂量(D
1，predicted cumulative
)可包括将第一组成像数据与治疗计划的放射激发矩阵(RFM)相乘，采用与靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波而所得到的任何负放射通量进行相加。
[0014]用于在治疗环节期间输送放射的放射输送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射输送系统，用于在治疗环节期间输送放射，所述放射输送系统包括：机架；治疗性放射源，其安装在所述机架上；成像系统，其安装在所述机架上；以及控制器，其与所述机架、所述放射源和所述成像系统进行通信，其中，所述控制器被配置为：采用所述成像系统获取位于平台上的患者的成像数据x
i
；采用所述放射源向所述患者施加放射量以输送治疗计划量的放射D
plan
，其中，所述放射量从所获取的成像数据得出；停止向所述患者施加放射；存储在停止施加放射之前向所述患者施加的所述放射量D
delivered
，
pre
‑
interrupt
，以及所述平台在停止施加放射时的位置；以及在获取附加成像数据的同时恢复向所述患者施加放射，其中，向所述患者施加的第二放射量从所述附加成像数据得出并根据D
plan
和D
delivered，pre
‑
interrupt
之间的差进行调节。2.根据权利要求1所述的系统，其中，恢复施加放射包括：将所述患者平台移回到所述平台在停止施加放射时的所述位置。3.根据权利要求1所述的系统，其中，在停止施加放射之前施加的所述放射量是第一放射量，并且从在停止施加放射之前的所述治疗环节期间获取的成像数据x
i
得出。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一放射量通过将所获取的成像数据x
i
与放射激发矩阵RFM相乘并且应用生物激发区位掩码BFZ来得出，其中，所述RFM和所述BFZ在治疗计划环节期间被计算。5.根据权利要求4所述的系统，其中，向所述患者施加放射量包括：在获取第一组成像数据x1的同时，在将所述患者平台从第一位置向第二位置移动通过治疗性放射束平面时施加放射的第一次通过，其中，通过将所述第一组成像数据x1与所述放射激发矩阵RFM相乘并施加所述生物激发区位掩码BFZ来获得D
1，raw
，并且通过第一归一化因子k1缩放D
1，raw
得出在所述第一通过期间发射的所述放射量(D
1，calc
)。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一归一化因子k1通过以下方式计算：通过将在所述治疗环节期间获取的所述患者的预扫描图像与所述放射激发矩阵RFM相乘并施加所述生物激发区位掩码BFZ来计算放射量D
0，raw
；通过将D
0，raw
乘以所述治疗环节中的放射通过的总次数N来计算累积的预测剂量D
0，predictedcumulative
；以及取D
plan
和所述累积的预测剂量D
0，predictedcumulative
之间的比率。7.根据权利要求5和6中任一项所述的系统，其中，向所述患者施加放射量进一步包括：在获取第二组成像数据x2的同时，将所述患者平台从所述第二位置向所述第一位置移动通过所述治疗性放射束平面时施加放射的第二次通过，其中，通过将所述第二组成像数据x2与所述放射激发矩阵RFM相乘并施加所述生物激发区位掩码BFZ以获得D
2，raw
，并且通过第二归一化因子k2缩放D
2，raw
得出在所述第二次通过期间发射的所述放射量(D2，
calc
)。8.根据权利要求7所述的系统，其中，停止向所述患者施加放射包括在放射的所述第二次通过期间停止施加放射，以及其中，恢复向所述患者施加放射包括：获取恢复的一组成像
数据x
2，resumed
，并发射通过将所述恢复的一组成像数据x
2，resumed
与所述放射激发矩阵RFM相乘并施加所述生物激发区位掩码BFZ以获得D
2，raw，post
‑
interrupt
并通过所述第二归一化因子k2缩放D
2，raw，post
‑
interrupt
得出的放射量，其中，在停止施加放射之前施加的所述放射量是D
2，raw，pre
‑
interrupt
。9.根据权利要求8所述的系统，其中，恢复向所述患者施加放射进一步包括：在获取第三组成像数据x3的同时，将所述患者平台从所述第一位置向所述第二位置移动通过所述治疗性放射束平面时施加放射的第三次通过，其中，通过将所述第三组成像数据x3与所述放射激发矩阵RFM相乘，施加所述生物激发区位掩码BFZ，并且通过第三归一化因子k3缩放来得出在所述第三次通过期间发射的所述放射量。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第三归一化因子k3通过以下方式计算：计算D
plan
与在所述第一次通过中施加的放射量D
1，calc
和所述第二次通过中施加的放射量D
2，calc
的累积放射量之间的差；通过将(D
2，raw，pre
‑
interrupt
+D
2，raw，post
‑
interrupt
)乘以N
‑
3计算累积的预测剂量D
2，predictedcumulative
；以及取在(D
plan
–
(D
1，calc
+D
2，calc
))和所述累积的预测剂量D
2，predictedcumulative
之间的比率。11.根据权利要求7所述的系统，其中，停止向所述患者施加放射包括在所述放射的第二次通过期间停止施加放射，并且其中，恢复向所述患者施加放射包括：获取所述患者的第二预扫描图像；将所述患者平台移回到所述患者平台在停止施加放射时的位置；以及获取恢复的一组成像数据x
2，resumed
，并且发射通过将所述恢复的一组成像数据x
2，resumed
与所述放射激发矩阵RFM相乘并施加所述生物激发区位掩码BFZ以获得D
2，raw，post
‑
interrupt
并通过恢复的归一化因子k
2_resumed
缩放D
2，raw，post
‑
interrupt
得出的放射量，其中，在停止施加放射之前施加的所述放射量是D
2，raw，pre
‑
interrupt
。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述恢复的归一化因子k
2_resumed
通过以下方式计算：通过将所述患者的所述第二预扫描图像与所述放射激发矩阵RFM相乘并施加所述生物激发区位掩码BFZ来计算放射量D
2，raw，post
‑
interrupt
；通过将(D
2，raw，pre
‑
interrupt
+D
2，raw，post
‑
interrupt
)乘以N
‑
2来计算累积的预测剂量D
2，predictedcumulative
；以及取D
plan
与所述累积的预测剂量D
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：反射医疗公司，
类型：发明
国别省市：