專利名稱：排序區(qū)域場(chǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射治療的領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及使用包括具有固定放射焦點(diǎn)的放射治療單元的放射治療系統(tǒng)來(lái)計(jì)劃病人治療療程并優(yōu)化治療的治療時(shí)間的方法。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，外科手術(shù)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)做出很大的成就。例如，對(duì)于需要腦手術(shù)的病人來(lái)說，無(wú)創(chuàng)的手術(shù)現(xiàn)在是可用的，其使病人遭受非常少創(chuàng)傷的折磨。用于無(wú)創(chuàng)手術(shù)的一種系統(tǒng)是Leksell Gamma Knife Perfexion系統(tǒng)，其通過Y射線提供此手術(shù)。放射物從大量的固定放射源發(fā)出并借助于準(zhǔn)直儀，即用于獲得限制截面 的束的通路或通道而朝著限定目標(biāo)或治療體積聚焦。準(zhǔn)直儀包括多個(gè)區(qū)域(sector)，其中每個(gè)區(qū)域可按多個(gè)不同的狀態(tài)或者準(zhǔn)直儀通路直徑設(shè)定。典型地，準(zhǔn)直儀包括八個(gè)區(qū)域，并且每個(gè)區(qū)域能夠設(shè)定在四種不同的放射狀態(tài)(斷束、4mm、8mm和16mm)。這些區(qū)域能夠分別地調(diào)節(jié)，即可以為特定區(qū)域選擇特定狀態(tài)，以改變焦點(diǎn)周圍空間劑量的分布，其中的焦點(diǎn)是被準(zhǔn)直儀聚焦的會(huì)聚點(diǎn)。包括例如Y刀放射手術(shù)的用于放射治療的治療計(jì)劃優(yōu)化意在向病人內(nèi)的目標(biāo)體積提供足夠的劑量(例如，在腫瘤的治療中)，而與此同時(shí)輸送到鄰近正常組織的劑量被最小化以不傷害健康的組織和器官。在治療計(jì)劃優(yōu)化中，輸送的放射劑量由兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)因素限制，其中第一個(gè)因素是向目標(biāo)體積輸送最大的劑量并且第二個(gè)因素是向周圍的正常組織輸送最小的劑量。需要考慮的另一重要參數(shù)是總治療時(shí)間。治療計(jì)劃優(yōu)化將導(dǎo)致多個(gè)等角點(diǎn)(isocenter)，并且對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)，導(dǎo)致要治療的目標(biāo)體積內(nèi)投射的位置以及對(duì)于每個(gè)區(qū)域并對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)的每個(gè)狀態(tài)來(lái)說的開束時(shí)間(beam-on time)。典型地，對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)，確定用于八個(gè)不同區(qū)域和四種狀態(tài)(斷束、4mm、8mm和16mm)的開束時(shí)間。在很多情形下，包括通過處于每個(gè)等角點(diǎn)的每種狀態(tài)下的每個(gè)區(qū)域照射的治療將導(dǎo)致非常長(zhǎng)的照射時(shí)間并從而導(dǎo)致非常長(zhǎng)的治療時(shí)間，這對(duì)于病人來(lái)說是不舒服的，導(dǎo)致低的病人流動(dòng)，并且另外由于劑量輸送的低平均劑量率，可能具有不利的生物學(xué)影響。相應(yīng)地，存在對(duì)用于通過縮短治療時(shí)間來(lái)增加優(yōu)化治療計(jì)劃的質(zhì)量的更有效方法和程序的需要。發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是獲得用于通過縮短治療時(shí)間來(lái)增加優(yōu)化治療計(jì)劃質(zhì)量的更有效方法和程序。該目的和其他的目的通過如通過獨(dú)立權(quán)利要求限定的本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施方式通過從屬權(quán)利要求限定。本發(fā)明例如與借助于放射治療系統(tǒng)提供的治療的治療計(jì)劃結(jié)合使用，放射治療系統(tǒng)具有設(shè)有多組或多套準(zhǔn)直儀通路的準(zhǔn)直儀主體，每個(gè)組被設(shè)計(jì)以朝固定焦點(diǎn)提供各個(gè)特定截面的放射束。合適地，每套準(zhǔn)直儀通路的進(jìn)口具有基本上對(duì)應(yīng)于源載體布置上的源構(gòu)型的構(gòu)型。這些套準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口可被布置，使得當(dāng)源被移動(dòng)時(shí)能夠從一套變化到另一套，從而改變所得到的束截面和包圍焦點(diǎn)的空間劑量分布。具有不同直徑的準(zhǔn)直儀通路的套數(shù)可以是多于兩個(gè)，例如三或四或者甚至更多。準(zhǔn)直儀的典型實(shí)施方式包括八個(gè)區(qū)域，每個(gè)具有四種不同的狀態(tài)(斷束(beam-off)、4mm、8mm和16mm)。這些區(qū)域能夠分別地調(diào)節(jié)，即可以為每個(gè)區(qū)域選擇不同的狀態(tài)，以改變焦點(diǎn)周圍放射物的空間分布。術(shù)語(yǔ)“目標(biāo)體積”指在放射治療期間要治療病人的目標(biāo)表示。目標(biāo)可以是要通過放射治療治療的腫瘤。典型地，目標(biāo)表示例如通過使用X射線或NMR獲取的無(wú)創(chuàng)圖像來(lái)獲得。術(shù)語(yǔ)“投射”指到達(dá)具有預(yù)定等級(jí)的放射物和空間分布的目標(biāo)體積內(nèi)預(yù)定位置的放射物的輸送。借助于使用不同區(qū)域的不同狀態(tài)的治療系統(tǒng)的準(zhǔn)直儀的至少一個(gè)區(qū)域，投射在預(yù)定時(shí)期(“開束”時(shí)間)期間被輸送。“復(fù)合投射(composite shot)”指使用不同區(qū)域的不同狀態(tài)(在以上討論的情形下)到達(dá)焦點(diǎn)的放射物的輸送。術(shù)語(yǔ)“開束時(shí)間”指這樣的預(yù)定時(shí)期，其中在此期間，投射被輸送到目標(biāo)體積。
根據(jù)本發(fā)明的方面，提供用于放射治療系統(tǒng)的方法。該系統(tǒng)包括具有固定放射焦點(diǎn)的放射治療單元，其中所述治療系統(tǒng)的準(zhǔn)直儀設(shè)置多個(gè)準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口，所述準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口將從治療系統(tǒng)的源載體布置的放射源產(chǎn)生的放射物引向所述焦點(diǎn)，所述準(zhǔn)直儀具有多個(gè)區(qū)域并且其中每個(gè)區(qū)域具有多種狀態(tài)的準(zhǔn)直儀通路直徑，其能夠被分別地調(diào)節(jié)以改變焦點(diǎn)周圍的空間劑量分布。該方法包括在優(yōu)化病人的治療計(jì)劃期間，確定治療療程期間要被輸送到病人目標(biāo)體積內(nèi)的多個(gè)等角點(diǎn)位置的一套投射，并且為每個(gè)相應(yīng)區(qū)域以及每個(gè)等角點(diǎn)的狀態(tài)確定開束時(shí)間，在此期間放射物基于治療計(jì)劃被輸送。另外，對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)位置，關(guān)于用于區(qū)域的各個(gè)狀態(tài)的開束時(shí)間根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)區(qū)域和各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行分組，其中區(qū)域和相應(yīng)的狀態(tài)被集合用于在預(yù)定時(shí)期期間同時(shí)輸送放射物。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于放射治療系統(tǒng)的軟件和/或硬件實(shí)施區(qū)域計(jì)劃模塊。該系統(tǒng)包括具有固定放射焦點(diǎn)的放射治療單元，其中所述治療系統(tǒng)的準(zhǔn)直儀設(shè)置多個(gè)準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口，所述準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口將從治療系統(tǒng)的源載體布置的放射源產(chǎn)生的放射物引向所述焦點(diǎn)，所述準(zhǔn)直儀具有多個(gè)區(qū)域并且其中每個(gè)區(qū)域具有多種狀態(tài)的準(zhǔn)直儀通路直徑，其能夠被分別地調(diào)節(jié)以改變焦點(diǎn)周圍的空間劑量分布。區(qū)域計(jì)劃模塊包括劑量分布模塊，其適合于獲得在治療療程期間要被輸送到病人目標(biāo)體積內(nèi)多個(gè)等角點(diǎn)位置的一套劑量分布的信息，以及在放射物被基于治療計(jì)劃輸送期間，對(duì)于每個(gè)相應(yīng)的區(qū)域和每個(gè)等角點(diǎn)狀態(tài)的開束時(shí)間的信息。另外，對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)位置來(lái)說，集合模塊(aggregationmodule)適合于根據(jù)預(yù)定規(guī)則關(guān)于用于區(qū)域的各個(gè)狀態(tài)的開束時(shí)間對(duì)區(qū)域和各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行分組，其中區(qū)域和相應(yīng)的狀態(tài)被集合用于在預(yù)定時(shí)期期間同時(shí)輸送放射物。因此，本發(fā)明是基于從治療開始，對(duì)具有不同狀態(tài)的區(qū)域進(jìn)行分組以用于同時(shí)輸送放射物的設(shè)想。更具體地，對(duì)于每個(gè)復(fù)合投射的開束時(shí)間(復(fù)合投射是借助于多個(gè)區(qū)域同時(shí)輸送的投射，其中區(qū)域可具有不同的狀態(tài))被最大化以最小化總的開束時(shí)間。區(qū)域因此被集合用于將劑量同時(shí)輸送到等角點(diǎn)，并且目的是在每個(gè)復(fù)合投射中包括盡可能多的區(qū)域。從而，明顯地減小治療時(shí)間是可能的。正常地，(治療計(jì)劃的)優(yōu)化程序?qū)е露鄠€(gè)等角點(diǎn)(用于目標(biāo)體積內(nèi)投射的位置)。對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)，獲得用于每個(gè)區(qū)域(例如，八個(gè))并用于各個(gè)區(qū)域的每個(gè)狀態(tài)(例如，4mm、8mm和16mm)的位置和開束時(shí)間。通過在每個(gè)等角點(diǎn)的每種狀態(tài)下的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行照射將通常導(dǎo)致非常長(zhǎng)的治療時(shí)間，這對(duì)于病人來(lái)說是不舒服的。另外，其導(dǎo)致低的病人流動(dòng)，并且還由于劑量輸送的低平均劑量率，可能具有不利的生物學(xué)影響。例如，病人流由于減小的治療時(shí)間能夠被提高。另外，病人將經(jīng)受更方便的治療程序。進(jìn)一步，治療時(shí)間能夠被明顯地減小并且放射生物學(xué)響應(yīng)可能地能夠被提高。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，預(yù)定規(guī)則包括為各個(gè)區(qū)域的每個(gè)狀態(tài)選擇最長(zhǎng)的開束時(shí)間，用于放射物的集合的同時(shí)輸送。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，用于同時(shí)輸送放射物的預(yù)定時(shí)期被確定為用于集合區(qū)域的一個(gè)區(qū)域的狀態(tài)的最小開束時(shí)間，即對(duì)于用于每個(gè)區(qū)域的最大時(shí)間來(lái)說最小的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，核實(shí)用于集合區(qū)域的一個(gè)區(qū)域的狀態(tài)的最小開束時(shí)間是否為零。如果區(qū)域被發(fā)現(xiàn)具有零開束時(shí)間，則具有零開束時(shí)間的該特定區(qū)域被設(shè)定為封閉，其中該區(qū)域被阻止進(jìn)行放射的輸送；并且最短的非零開束時(shí)間被選擇為用于放射物輸送的時(shí)期。 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，如果所述預(yù)定時(shí)期低于預(yù)定閾值，則在預(yù)定時(shí)期期間被集合用于同時(shí)輸送放射物的一套區(qū)域和各個(gè)狀態(tài)被從輸送中排除。從而，如果輸送時(shí)間或開束時(shí)間低于或等于預(yù)定閾值，例如低于或等于I或2秒，則復(fù)合投射就被從放射物輸送中排除。從而，總治療時(shí)間能夠被更進(jìn)一步減小而沒有降低治療質(zhì)量，這是因?yàn)樵谡麄€(gè)透視中，由該非常短的治療時(shí)間提供的額外治療效果幾乎可忽略。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟及其優(yōu)選實(shí)施方式適合于實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序或者實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將借助于示例實(shí)施方式在以下討論。附圖簡(jiǎn)述圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，包括包圍準(zhǔn)直儀主體的源載體布置的組件的透視圖。圖2是圖I所示組件的透視截面圖。圖3是圖I所示組件的后側(cè)視圖。圖4是沿著圖3中的線IV-IV的截面視圖。圖5是圖4中所示類型的組件的截面圖,所述組件圖示為具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和后部放射保護(hù)結(jié)構(gòu)。圖6a_6顯示在合成投射的示例的三個(gè)中心平面中的劑量分布的示意性圖像。圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施方式的流程圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的區(qū)域計(jì)劃模塊的實(shí)施方式的示意性圖示。附圖詳述參照

圖1-5，示例性的放射治療設(shè)備可用于病人的治療，其中使用本發(fā)明開發(fā)治療計(jì)劃。圖I是包括源載體布置2的組件的透視圖，其中源載體布置2包圍準(zhǔn)直儀主體4。源載體布置2和準(zhǔn)直儀主體4兩者均具有截頭錐體的形狀。源載體布置2包括沿著準(zhǔn)直儀主體4的環(huán)狀圓周分布的六個(gè)節(jié)段6。每個(gè)節(jié)段6具有多個(gè)縫隙8，包含放射源例如鈷的容器被置于縫隙8中。準(zhǔn)直儀主體4設(shè)有準(zhǔn)直儀通路或通道，所述通道的內(nèi)嘴10顯示在附圖中。每個(gè)節(jié)段6具有兩個(gè)直側(cè)12和兩個(gè)彎曲側(cè)14a、14b。彎曲側(cè)14a中的一個(gè)形成較長(zhǎng)的圓弧，并且位于錐體基部附近，同時(shí)另一彎曲側(cè)14b形成較短的圓弧。節(jié)段6是線性可位移的，即其不圍繞準(zhǔn)直儀主體4旋轉(zhuǎn)，而是替代地沿著從較短的彎曲側(cè)14b的中心到較長(zhǎng)彎曲側(cè)14a的中心畫出的假想線前后可移動(dòng)。此平移位移具有坐標(biāo)變換效果，在該坐標(biāo)變換中新的軸線平行于舊的軸線。如從圖I中可見的，比起用于接收放射源的縫隙8的數(shù)量，存在更大數(shù)量的準(zhǔn)直儀通路的內(nèi)嘴10或孔。在此特定情形下，存在為用于接收放射源的縫隙三倍那么多的準(zhǔn)直儀通路，例如180個(gè)縫隙和540個(gè)準(zhǔn)直儀通路。這樣的原因在于在準(zhǔn)直儀主體4中存在三種不同尺寸的準(zhǔn)直儀通路，或者確切地，朝著焦點(diǎn)引導(dǎo)具有三個(gè)不同直徑的放射束的通路。所述直徑可以例如是4、8和16_。三種不同類型的準(zhǔn)直儀通路中的每一個(gè)以對(duì)應(yīng)于源載體布置中縫隙構(gòu)型的構(gòu)型布置。通過沿著準(zhǔn)直儀主體線性地移動(dòng)源載體布置的節(jié)段6以與需要的準(zhǔn)直儀通路對(duì)準(zhǔn)，需要的尺寸或類型的準(zhǔn)直儀通路被選擇。圖2是圖I所示組件的透視截面圖。相同的參考數(shù)字用于與圖I中相同的細(xì)節(jié)。 其還用于以后的圖3和4。圖3是從圖I所示組件后側(cè)的視圖。這是具有較小直徑的側(cè)部,而具有更大直徑的另一側(cè)是前側(cè)或病人側(cè)，即病人身體被引入的位置。圖4是沿著圖3中線IV-IV的截面圖。因此，圖4中顯示了兩個(gè)節(jié)段6a和6b。從此示圖中的一個(gè)節(jié)段6a開始，能夠看到存在九個(gè)準(zhǔn)直儀通路18a_18c，該九個(gè)準(zhǔn)直儀通路18a-18c可用于包含在源載體布置中各個(gè)縫隙8中的三個(gè)放射源9。準(zhǔn)直儀18a_18c的尺寸以交替的順序布置，例如，第一準(zhǔn)直儀通路18a提供16_直徑的束，第二準(zhǔn)直儀通路18b提供8mm直徑的束，第三準(zhǔn)直儀通路18c提供4mm直徑的束，第四準(zhǔn)直儀通路18a全部通過提供16_直徑的束來(lái)開始此順序，等等。然而，可選擇地，準(zhǔn)直儀通路18a-18c可以以另一次序布置，例如以提供16mm、4mm、8mm的順序。附圖中，源載體布置的縫隙8與第一、第四和第七準(zhǔn)直儀通路18a或者確切地其相應(yīng)的進(jìn)口對(duì)齊地布置，所述準(zhǔn)直儀通路都在焦點(diǎn)處提供直徑16_的束。如通過雙頭箭頭所示，每個(gè)節(jié)段可以在筆直方向上分別地位移，以選擇另一套準(zhǔn)直儀通路，即用于任何節(jié)段的另一束的直徑尺寸。如果節(jié)段被移動(dòng)使得放射源9面對(duì)位于準(zhǔn)直儀通路之間的表面，則這些放射源將關(guān)閉，即實(shí)質(zhì)上沒有或者僅有來(lái)自這些源的最少放射物將到達(dá)焦點(diǎn)。節(jié)段還可以像圖4中的節(jié)段6b —樣被移動(dòng)到三個(gè)所示縫隙中的一個(gè)將位于第一或第九準(zhǔn)直儀通路的旁邊和外側(cè)的程度。這允許僅將三個(gè)放射源9中的兩個(gè)布置成與兩個(gè)準(zhǔn)直儀通路對(duì)齊的可能性。如圖4中可見，九個(gè)準(zhǔn)直儀通路18a_18c以略微不同的角度布置，以用于將束引向共同的焦點(diǎn)，而不管此刻使用哪個(gè)或哪些準(zhǔn)直儀通路。在此情形下，具有相同截面的第一到最后一個(gè)準(zhǔn)直儀通路的延伸方向角為至少30°。圖5是圖1-4中所示類型的組件的截面圖,所述組件圖示具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和后部放射保護(hù)結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，設(shè)置具有多個(gè)節(jié)段24的源載體布置。每個(gè)節(jié)段24具有源插入其中的多個(gè)縫隙28。節(jié)段24圍繞具有準(zhǔn)直儀通路(未示出)的準(zhǔn)直儀主體26布置，準(zhǔn)直儀通路具有將放射束引向焦點(diǎn)的嘴30。節(jié)段被后部放射保護(hù)結(jié)構(gòu)32包圍，以最小化或消除放射物向醫(yī)護(hù)人員的泄漏。后部保護(hù)結(jié)構(gòu)32被確定尺寸并相應(yīng)地由適當(dāng)材料制成，例如鑄造材料。前部放射保護(hù)結(jié)構(gòu)(未示出)也被適當(dāng)?shù)靥峁?，?yōu)選地具有較小的尺寸，以有助于進(jìn)入治療空間，但是具有高密度的材料，例如鉛、鎢或貧鈾。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被提供用于在線性運(yùn)動(dòng)方向上移動(dòng)節(jié)段。節(jié)段的最大位移距離可以是例如60mm，然而更大或更小的距離也是可以想象的。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)支撐桿或臂34，每個(gè)臂連接到相應(yīng)的節(jié)段24。臂34延伸穿過后部放射保護(hù)結(jié)構(gòu)32中的相應(yīng)孔并沿著其伸長(zhǎng)方向是可移動(dòng)的。臂和孔被設(shè)計(jì)以形成具有部分相同直徑的不同部分的迷宮通路，從而最小化或消除有害放射物通過孔的逃逸。每個(gè)臂借助于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電馬達(dá)被分別控制。電馬達(dá)具有高分辨率，具有能夠精確地線性定位臂34和節(jié)段24的球輥螺釘和定位編碼器。彈簧設(shè)備35被布置以影響臂并確保其移動(dòng)節(jié)段，因此在電源故障的情形下，放射源將處于完全關(guān)閉的位置(即，屏蔽位置)。當(dāng)節(jié)段設(shè)有新的放射源時(shí)，臂34可以從節(jié)段24脫離連接。在此情形下，加載通過設(shè)置在后部放射保護(hù)結(jié)構(gòu)32中的一個(gè) 區(qū)域中的通道(未示出)被合適地完成。加載程序可以以現(xiàn)有技術(shù)中方便的方式進(jìn)行，例如相應(yīng)于與Leksell Gamma Kllife Perfexion結(jié)合使用的程序的程序。然而，可選擇的程序也是可以想象的。在圖6a_6c中，顯示了對(duì)于單個(gè)復(fù)合投射(即，在不同區(qū)域中使用不同的準(zhǔn)直儀尺寸)來(lái)說沿著中心平面的劑量分布。高劑量等級(jí)被限制到小區(qū)域并且周圍區(qū)域呈現(xiàn)了受限的劑量。通常，對(duì)于更大或不規(guī)則目標(biāo)的形狀來(lái)說，需要使用多個(gè)投射以覆蓋目標(biāo)區(qū)域。通常，優(yōu)化程序?qū)е露鄠€(gè)等角點(diǎn)，并且對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)，導(dǎo)致用于八個(gè)不同區(qū)域中的每一個(gè)并用于每個(gè)等角點(diǎn)的每個(gè)狀態(tài)(4mm、8mm和16_)的位置和開束時(shí)間。然而，通過處于每個(gè)等角點(diǎn)的每種狀態(tài)下的每個(gè)區(qū)域的照射將一般導(dǎo)致非常長(zhǎng)的照射時(shí)間，這對(duì)于病人來(lái)說是不舒服的。這些長(zhǎng)的照射時(shí)間還導(dǎo)致低的病人流動(dòng)，并可能具有不利的生物學(xué)影響。本發(fā)明包括一種方法，根據(jù)該方法，區(qū)域場(chǎng)被分組成多套合成投射，其中在每個(gè)合成投射中使用盡可能多的區(qū)域(即，每時(shí)每刻劑量被輸送到等角點(diǎn))。原理上，在放射治療或放射手術(shù)的反向計(jì)劃中的成本函數(shù)通常依賴于輸送到目標(biāo)的物理劑量。根據(jù)以下，位于點(diǎn)i處的劑量可被寫為
、/MJ -4D(X)=TX^t(Xji)
_ U--/I \其中j是等角點(diǎn)位置i，Mf為(i j提分別對(duì)應(yīng)于等角點(diǎn)位置i并對(duì)應(yīng)于區(qū)域和狀態(tài)的合成U的開束時(shí)間和劑量率的核。在具有八個(gè)區(qū)域和三種狀態(tài)(準(zhǔn)直儀通路直徑)的放射系統(tǒng)中，U的范圍為從I到24。假設(shè)等角點(diǎn)位置是固定的(例如，通過已經(jīng)將輸送點(diǎn)的網(wǎng)格限定在位置空間中)，則開束時(shí)間能夠被確定。通過對(duì)每個(gè)區(qū)域和每個(gè)狀態(tài)的開束時(shí)間求和，能夠確定總的開束時(shí)間T，根據(jù)
、如24(2)
i--1 ft -- s如所理解的，這將導(dǎo)致非常長(zhǎng)的治療時(shí)間，尤其對(duì)病人導(dǎo)致明顯的不舒服。根據(jù)本發(fā)明，區(qū)域按所謂的“間位投射(meta shot) ”進(jìn)行集合，而不是逐個(gè)區(qū)域地輸送放射物。間位投射是在給定等角點(diǎn)位置的一套不同的合成投射。本發(fā)明意在最大化每個(gè)合成投射的開束時(shí)間以確保短的輸送時(shí)間。算法可歸納如下。對(duì)于單個(gè)等角點(diǎn)來(lái)說，重量Wll, ii = I, ... ,24,重量可被表示為以下矩陣
權(quán)利要求
1.一種用于放射治療系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括具有固定放射焦點(diǎn)的放射治療單元，其中所述治療系統(tǒng)的準(zhǔn)直儀設(shè)置多個(gè)準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口，所述準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口將從所述治療系統(tǒng)的源載體布置的放射源產(chǎn)生的放射物引向所述焦點(diǎn)，所述準(zhǔn)直儀具有多個(gè)區(qū)域并且其中每個(gè)區(qū)域具有多種狀態(tài)的準(zhǔn)直儀通路直徑，所述準(zhǔn)直儀通路直徑能夠被分別地調(diào)節(jié)以改變所述焦點(diǎn)周圍的空間劑量分布，所述方法包括 在病人的治療計(jì)劃優(yōu)化期間，確定治療療程期間要被輸送到病人目標(biāo)體積內(nèi)的多個(gè)等角點(diǎn)位置的一套投射； 為每個(gè)相應(yīng)區(qū)域和每個(gè)等角點(diǎn)的狀態(tài)確定開束時(shí)間，在此期間放射物將基于所述治療計(jì)劃被輸送；并且 對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)位置，根據(jù)預(yù)定規(guī)則關(guān)于用于所述區(qū)域的各個(gè)狀態(tài)的開束時(shí)間對(duì)區(qū)域和各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行分組，其中區(qū)域和相應(yīng)的狀態(tài)被集合用于在預(yù)定時(shí)期期間同時(shí)輸送放射物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述預(yù)定規(guī)則包括為各個(gè)區(qū)域的每個(gè)狀態(tài)選擇最長(zhǎng)的開束時(shí)間，用于放射物的集合的同時(shí)輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中用于同時(shí)輸送放射物的所述預(yù)定時(shí)期被確定為用于所集合的區(qū)域中的一區(qū)域的狀態(tài)的最小開束時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括 核實(shí)用于所集合的區(qū)域中的一區(qū)域的狀態(tài)的所述最小開束時(shí)間是否為零； 將具有零開束時(shí)間的所述區(qū)域設(shè)定為封閉，其中所述區(qū)域被阻止進(jìn)行放射物的輸送；并且 將最短的非零開束時(shí)間選擇為用于放射物輸送的時(shí)期。
5.根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述的方法，還包括如果所述預(yù)定時(shí)期低于預(yù)定閾值，則將在預(yù)定時(shí)期期間被集合用于同時(shí)輸送放射物的一套區(qū)域和各個(gè)狀態(tài)從輸送中排除。
6.一種用于放射治療系統(tǒng)的區(qū)域計(jì)劃模塊，所述系統(tǒng)包括具有固定放射焦點(diǎn)的放射治療單元，其中所述治療系統(tǒng)的準(zhǔn)直儀設(shè)置多個(gè)準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口，所述準(zhǔn)直儀通路進(jìn)口將從所述治療系統(tǒng)的源載體布置的放射源產(chǎn)生的放射物引向所述焦點(diǎn)，所述準(zhǔn)直儀具有多個(gè)區(qū)域并且其中每個(gè)區(qū)域具有多種狀態(tài)的準(zhǔn)直儀通路直徑，所述準(zhǔn)直儀通路直徑能夠被分別地調(diào)節(jié)以改變所述焦點(diǎn)周圍的空間劑量分布，所述區(qū)域計(jì)劃模塊包括 劑量分布模塊，其適合于獲得在治療療程期間要輸送到病人目標(biāo)體積內(nèi)多個(gè)等角點(diǎn)位置的一套投射的信息，以及在放射物被基于所述治療計(jì)劃輸送期間，對(duì)于每個(gè)相應(yīng)的區(qū)域和每個(gè)等角點(diǎn)的狀態(tài)的開束時(shí)間的信息；以及 集合模塊，對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)位置來(lái)說，所述集合模塊適合于根據(jù)預(yù)定規(guī)則關(guān)于用于所述區(qū)域的各個(gè)狀態(tài)的開束時(shí)間對(duì)區(qū)域和各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行分組，其中區(qū)域和相應(yīng)的狀態(tài)被集合用于在預(yù)定時(shí)期期間同時(shí)輸送放射物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的區(qū)域計(jì)劃模塊，其中所述集合模塊適合于施加預(yù)定規(guī)則以用于放射物的集合的同時(shí)輸送，所述預(yù)定規(guī)則包括為相應(yīng)區(qū)域的每個(gè)狀態(tài)選擇最長(zhǎng)的開束時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的區(qū)域計(jì)劃模塊，其中所述集合模塊適合于確定用于放射物的同時(shí)輸送的所述預(yù)定時(shí)期被確定為用于所集合的區(qū)域中的一區(qū)域的狀態(tài)的最小開束時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的區(qū)域計(jì)劃模塊，其中所述集合模塊適合于 核實(shí)用于所集合的區(qū)域中的一區(qū)域的狀態(tài)的所述最小開束時(shí)間是否為零； 將具有零開束時(shí)間的所述區(qū)域設(shè)定為封閉，其中所述區(qū)域被阻止進(jìn)行放射物的輸送；并且 將最短的非零開束時(shí)間選擇為用于放射物輸送的時(shí)期。
10.根據(jù)之前權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的區(qū)域計(jì)劃模塊，其中所述集合模塊適合于如果所述預(yù)定時(shí)期低于預(yù)定閾值，則將在預(yù)定時(shí)期期間被集合用于同時(shí)輸送放射物的一套區(qū)域和各個(gè)狀態(tài)從輸送中排除。
全文摘要
本發(fā)明涉及放射治療的領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及使用包括具有固定放射焦點(diǎn)的放射治療單元的放射治療系統(tǒng)來(lái)計(jì)劃病人治療療程并優(yōu)化治療的治療時(shí)間的方法。在病人治療計(jì)劃的優(yōu)化期間，確定治療療程期間被輸送到病人目標(biāo)體積內(nèi)的多個(gè)等角點(diǎn)位置的一套投射，并且為每個(gè)相應(yīng)區(qū)域和每個(gè)等角點(diǎn)的狀態(tài)確定開束時(shí)間，在此期間放射物基于治療計(jì)劃被輸送。另外，對(duì)于每個(gè)等角點(diǎn)位置，關(guān)于用于區(qū)域的各個(gè)狀態(tài)的開束時(shí)間根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)區(qū)域和各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行分組，其中區(qū)域和相應(yīng)的狀態(tài)被集合用于在預(yù)定時(shí)期期間同時(shí)輸送放射物。
文檔編號(hào)A61N5/10GK102770180SQ201080059083
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者喬納斯·約翰遜, 哈坎·諾德斯特龍 申請(qǐng)人:醫(yī)科達(dá)公司