專利名稱：用于動態(tài)頻閃弧形療法的系統(tǒng)和方法
技術領域：
下面描述的實施例通常涉及按照“動態(tài)頻閃(dynamic strobe) ”遞送方案向患者遞送放射療法(radiation therapy)。在一些實施例中，“動態(tài)頻閃”遞送方案可以包括和 /或無縫結(jié)合一個或多個其它放射療法遞送方法。
背景技術：
按照傳統(tǒng)的放射療法，一束射線指向位于患者內(nèi)的腫瘤。根據(jù)治療計劃，該束射線向該腫瘤遞送預定劑量的治療性放射物。該遞送的射線通過引發(fā)細胞內(nèi)部的電離，從而殺死腫瘤細胞。主要的問題是如何限制對腫瘤周圍的健康組織的損害。圖1示出了傳統(tǒng)的患者診療過程，其包括放射療法。按照過程100的一些示例，獲取患者的圖像數(shù)據(jù)，并且在診斷期間(105)基于圖像數(shù)據(jù)，識別目標體積和關鍵內(nèi)部結(jié)構。 為了實現(xiàn)關于目標體積的預期結(jié)果，同時最小化對關鍵結(jié)構的損害，規(guī)定放射劑量(110)。 接下來，確定用于遞送該劑量的治療計劃(115)。然后在某些天的時段上間隔的數(shù)次開會，或“片段”期間向患者遞送治療計劃 (125)。在每個片段之前，按照治療計劃的需要，對患者進行定位(120)。這種定位可能涉及使用激光，皮膚標記等等。多種放射療法遞送的方法或模式已經(jīng)被提出和利用。放射療法遞送系統(tǒng)典型地包括針對放射療法遞送的一個特定模式而優(yōu)化的控制系統(tǒng)和硬件。一些放射療法遞送模式包括，例如，傳統(tǒng)IMRT，動態(tài)調(diào)制弧形療法，CT引導IMRT(強度調(diào)制放射療法)，和體積調(diào)制弧形療法。在傳統(tǒng)IMRT系統(tǒng)中，在患者周圍的多個固定位置或角度產(chǎn)生具有調(diào)制強度的射束。然后，這些射束通過在每個固定位置上固定的機架來遞送?？梢酝ㄟ^在固定位置上疊加多個形狀(“步進和發(fā)射(st印and shoot) IMRT”)，或者通過以變化的速度橫跨射束移動多葉準直器(“MLC”)的葉片(“滑動窗口 IMRT”)，來調(diào)制射束的強度。在動態(tài)調(diào)制弧形療法系統(tǒng)中，遞送系統(tǒng)的機架執(zhí)行連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動(每弧小于或等于360度)。遍及旋轉(zhuǎn)運動，射束保持恒定劑量率，并且MLC葉片不斷地重新組成以保持與從各自的角度觀看的腫瘤的形狀相同的形狀。動態(tài)調(diào)制弧形療法的吞吐量比傳統(tǒng)的IMRT更大，但需要更復雜的MLC葉片控制。在CT引導IMRT系統(tǒng)，例如"Tomollierapy公司提供的TomoTherapy 系統(tǒng)中，線性
加速器被安裝在環(huán)形機架上，并且圍繞患者做360度旋轉(zhuǎn)動作。在這個運動期間，射束一直打開，并且隨著機架的旋轉(zhuǎn)，通過快速地打開和關閉MLC葉片，該射束被部分地阻擋或排除障礙。在體積調(diào)制弧形療法系統(tǒng)中，例如由來自于Varian醫(yī)療系統(tǒng)的RapidArc 放射療法技術所提供，L型機架圍繞患者執(zhí)行360度旋轉(zhuǎn)。射束持續(xù)地打開，并且可調(diào)制劑量率。隨著機架旋轉(zhuǎn)，MLC葉片也在持續(xù)運動，由此產(chǎn)生不同的形狀。后兩種系統(tǒng)需要復雜的和昂貴的部件，對機架和MLC葉片的運動進行同步和控制。在治療的計劃階段(115)期間，做出關于使用何種遞送模式的決定。該決定可能基于幾種因素，包括例如患者的診斷，遞送系統(tǒng)的約束，涉及日程表的時間問題，和患者和/ 或放射療法系統(tǒng)的可用性，等等。在決定遞送的具體模式之后，確定適于該遞送模式的治療計劃。如上所述，遞送模式的選擇涉及折衷或妥協(xié)?？赡苡绕溥m于某些應用的其他放射療法遞送模式是希望的。

發(fā)明內(nèi)容
為了至少解決上述問題，一些實施例提供了系統(tǒng)，方法，設備，和裝置，用以沿路徑移動至少一個設備，以改變目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向；確定至少一個設備已經(jīng)到達與第一放射治療射束相關聯(lián)的第一路徑段的開始位置，當至少一個設備沿第一路徑段移動時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積的第一放射治療射束確定至少一個設備已經(jīng)到達第一路徑段的停止位置，響應于確定至少一個設備已經(jīng)到達第一路徑段的停止位置，停止發(fā)射來自于放射射束發(fā)射器的第一放射治療；確定至少一個設備已經(jīng)到達與第二放射治療射束相關聯(lián)的第二路徑段的開始位置，第二路徑段的開始位置不同于第一路徑段的停止位置；并且，當至少一個設備沿著第二路徑段移動時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射第二放射治療射束。實施例不限于此處的描述的實施例，因為本領域技術人員能夠容易地修改說明書以創(chuàng)建其它實施例和應用。


如附圖所示，通過考慮下面的說明，實施例的結(jié)構和用途將變得顯而易見，其中相似的參考標號指示相似的部件，其中圖1是根據(jù)在此的一些實施例的放射療法過程的圖；圖2是根據(jù)一些實施例的放射療法系統(tǒng)的透視圖；圖3是根據(jù)一些實施例的放射療法系統(tǒng)的框圖；圖4包括流程圖，其說明根據(jù)一些實施例的動態(tài)頻閃調(diào)制弧形療法過程；圖5示出根據(jù)一些實施例的放射療法系統(tǒng)的放射發(fā)射器移動所沿的一部分路徑的路徑段；圖6示出根據(jù)一些實施例的放射療法系統(tǒng)的放射發(fā)射器移動所沿的一部分路徑的路徑段；
圖7說明了根據(jù)一些實施例的隨著時間推移的放射物的發(fā)射；和圖8說明了根據(jù)一些實施例的隨著時間推移的放射物的發(fā)射。
具體實施例方式提供下列描述，使得本領域技術人員能夠產(chǎn)生和使用在此所述的實施例，并闡明為此預期的最佳模式。然而，各種修改對于本領域的技術人員來說是顯而易見的。作為一些實施例特征的簡要介紹，放射治療計劃可能定義一路徑和該路徑的多個段，至少一個設備可能沿著該路徑移動，以改變目標體積相對于放射發(fā)射設備的方向。該設備可包括放射發(fā)射設備本身(例如，其中路徑是弧的至少一部分，通過其，放射發(fā)射設備經(jīng)由機架的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn))；和/或在其上放置患者(目標體積位于其體內(nèi))的治療臺。在治療臺的情況下，該路徑可包括該臺可行進經(jīng)過的任意位置。每個路徑段可與各自的放射治療射束相關聯(lián)。同樣，每個路徑段與開始位置和停止位置相關聯(lián)?？梢詧?zhí)行該治療計劃，以沿該路徑移動至少一個設備，直到到達第一路徑段的開始位置。在至少一個設備繼續(xù)沿第一路徑段移動時，放射射束發(fā)射器發(fā)射與第一路徑段相關聯(lián)的放射治療射束。一旦至少一個設備到達第一路徑段的停止位置，放射射束發(fā)射器就停止發(fā)射放射治療射束。至少一個設備沿著該路徑繼續(xù)移動直到到達下一路徑段的開始位置。在至少一個設備繼續(xù)沿著下一路徑段移動時，放射射束發(fā)射器發(fā)射與下一路徑段相關聯(lián)的放射治療射束。一旦到達下一路徑段的停止位置，放射射束發(fā)射器就停止發(fā)射放射治療射束。可關于額外的路徑段繼續(xù)進行上述操作。兩個相繼路徑段之間可能存在間斷，從而該路徑段的停止位置不同于相繼路徑段的開始位置。因此，在至少一個設備在兩個相繼路徑段之間的運動期間，不發(fā)射放射治療射束。與下一路徑段相關聯(lián)的放射治療射束，在劑量率，橫截面(由MLC準直器葉片確定)，和/或其他任意特征方面，可以和與第一路徑段相關聯(lián)的放射治療射束不同。在至少一個設備從第一路徑段的停止位置運動到下一路徑段的開始位置期間，這些特征可能發(fā)生改變。在某些方面，路徑段與多于一個放射治療射束相關聯(lián)。路徑段的開始位置可以與該路徑段的停止位置重合，使得至少一個設備在該開始/停止位置暫停，以發(fā)射與該路徑段相關聯(lián)的放射治療射束。通常結(jié)合系統(tǒng)200描述一些實施例，在圖2中提供了系統(tǒng)200的透視圖。當然，除了圖2的系統(tǒng)200以外的系統(tǒng)可以用于實施在此描述的實施例。系統(tǒng)200包括線性加速器205，操作員控制臺220，患者M0，成像設備M5，和臺 255。系統(tǒng)200可以生成放射物，用于成像和/或放射療法。在這一點上，定位患者MO以根據(jù)放射治療計劃接收放射劑量。線性加速器205可以將放射射束從治療頭210朝向位于加速器205的等角點 (isocenter)上的患者體積240遞送。根據(jù)一些實施例，放射射束可包括具有兆伏范圍的能量的光子或電子放射。治療頭210包括用于發(fā)射放射射束的射束發(fā)射設備，和用于成形射束和用于使敏感表面屏蔽免受射束的射束屏蔽設備或準直器。治療頭210還可以包括附件托盤，以容納并安全地保存在治療計劃和治療期間使用的附件(例如，像標線片
6(reticle)，楔，或等等)。成像設備245可包括基于從治療頭200接收的光子放射(即，X射線)和/或電子放射獲得二維圖像的任何系統(tǒng)。因此，成像設備245可適于基于兆伏放射獲取圖像數(shù)據(jù)。 可以使用成像設備245用于獲取圖像用于診斷、核實和記錄患者位置，用于核實和記錄內(nèi)部結(jié)構位置，和/或用于其它用途。在一些情況下，可使用錐束重建技術，以由成像設備M5 獲取的二維圖像構建三維圖像。在一些實施例中，成像設備245可以是平板成像設備，其使用閃爍體層和布置在二維陣列中的固態(tài)非晶硅光電二極管。在其它實施例中，成像設備245將X射線轉(zhuǎn)換成電荷而無需閃爍體層。在這種成像設備中，X射線被非晶硒光電導體陣列直接吸收。該光電導體將X射線直接轉(zhuǎn)換成已存儲的電荷，其包括已獲得的放射區(qū)域的圖像。成像設備245還可以包括CCD或基于電子管的照相機。這種成像設備可以包括不透光外殼，其內(nèi)放置閃爍體，鏡子和照相機。在放射射束發(fā)射之前、期間和之后，機架215可圍繞軸旋轉(zhuǎn)。機架215的旋轉(zhuǎn)可以使得治療頭210和成像設備M5圍繞等角點旋轉(zhuǎn)，這樣在改變目標體積在等角點上相對于治療頭210的方向的同時，在旋轉(zhuǎn)期間所述等角點保持位于治療頭210和成像設備245之間。成像設備245可以以任何方式附著到機架215，包括經(jīng)由可伸展和能伸縮的外殼250。在放射療法期間臺255支撐患者M0。臺255可以單獨或連同機架215可移動，以改變目標體積相對于治療頭210的方向。臺255可以沿任意數(shù)目的軸或軸的組合移動。操作員控制臺220包括接收來自于操作員的指令的輸入設備225和輸出設備230， 該輸出設備230可以是用于顯示線性加速器205的可操作參數(shù)的監(jiān)視器，和/或用于接收指令的界面。這些指令可包括在多個可用放射療法過程中做出的選擇。輸出設備230還可以顯示成像設備245所獲取的圖像，以在治療遞送之前核實患者的定位。輸入設備225和輸出設備230都被耦合到處理器235。根據(jù)一些實施例，處理器235執(zhí)行程序代碼。該程序代碼可以對于控制系統(tǒng)200 是可執(zhí)行的，以如在此所述的那樣操作。程序代碼可被存儲在任何計算機可讀介質(zhì)中，包括但不限于固定盤，光盤，閃存，CD-ROM, DVD-ROM，盤，磁帶，和任何其它現(xiàn)在公知或變?yōu)橐阎拇鎯橘|(zhì)。操作員控制臺220可被設置遠離線性加速器205，例如在不同房間中，以便保護其操作員免受放射物。例如，加速器205可以被設置在厚重的屏蔽室內(nèi)，例如混凝土地下室 (concrete vault)，其屏蔽操作員免受加速器205產(chǎn)生的放射物。圖2可包括比所顯示的部件更少或更多的部件。此外，實施例不限于圖2所示的系統(tǒng)和設備。圖3是根據(jù)一些實施例的系統(tǒng)200的部件框圖。如所示，操作員站點220包括與系統(tǒng)200的其它部件對接的多個部件。具體來說，操作員站點220包括成像設備接口 405， 治療頭接口 310，機架接口 315，和臺接口 320。接口 305到320可以包括專有硬件和/或軟件接口，并且接口 305到320的一個或多個可以位于處理器235中。接口 305到320的一個或多個可由單一接口實現(xiàn)。例如， 接口 305可由單一以太網(wǎng)接口實現(xiàn)，并且接口 310到320可由單一專有接口實現(xiàn)，用于與臺 255，治療頭210和機架215對接。
處理器235包括微處理器325和存儲器330。微處理器325可以執(zhí)行在存儲器330 中存儲的處理器可執(zhí)行程序代碼，以提供在此描述的部分或所有功能。在這方面，存儲器 330存儲動態(tài)頻閃調(diào)制弧形療法管理器335的處理器可執(zhí)行處理步驟。動態(tài)頻閃調(diào)制弧形療法管理器335可以包括用以執(zhí)行在此描述的處理步驟的處理器可執(zhí)行程序代碼。根據(jù)一些實施例，動態(tài)頻閃調(diào)制弧形療法管理器335還可以包括用以生成和/或修改治療計劃的程序代碼。存儲器330也可以按照任何當前或此后的已知格式存儲治療計劃340。治療計劃 340可以包括由線性加速器205和治療臺255可自動執(zhí)行的腳本，以提供放射療法部分。根據(jù)在此的一些實施例，治療計劃340可以包括一個或多個治療計劃，其中已經(jīng)最優(yōu)化的患者定位，射束計劃，和/或規(guī)定劑量，包括但不限于DAO算法。下面將討論模塊335和340的每個的使用，并且其可包括任何適當?shù)某绦虼a以執(zhí)行歸因于此處的功能。模塊335和340可以包括任何適當?shù)能浖袷剑浒ǖ幌抻趧討B(tài)鏈接庫，插件，操作系統(tǒng)擴展，獨立的應用程序等等。根據(jù)一些實施例，動態(tài)頻閃調(diào)制弧形療法管理器335可以包括模塊340或例如治療計劃模塊(未示出)的任何其他模塊。圖4是根據(jù)一些實施例的過程400的圖示。示出的過程400可以由任意合適的硬件和/或軟件部件來實施。在實施這里所示的過程、系統(tǒng)和設備時，一些實施例可以包括硬件部件，一些實施例包括軟件部件，并且其他實施例可以既包括軟件也包括硬件部件。圖4 的過程不限于此處所示的順序。相反，該過程的實施例可以按照任何可行的順序來執(zhí)行。就此而言，除非另有說明，在此所公開的任何方法和過程都可以按照任何可行的順序來執(zhí)行。 注意，一些實施例可以使用以不同配置安排的一個或多個過程的部分，而沒有一個或多個過程的其他部分。在405，放射療法系統(tǒng)接收向目標體積遞送規(guī)定放射劑量的至少一部分的放射治療計劃。在一些實施例中，放射治療計劃被提供給放射療法治療遞送系統(tǒng)，該放射療法治療遞送系統(tǒng)在計算機或處理器可讀介質(zhì)中實施，例如在內(nèi)存存儲單元中實施的文件或文件系列。內(nèi)存存儲單元可實現(xiàn)為光盤，CD-ROM, RAM，閃ROM，或現(xiàn)在已知或?qū)碜優(yōu)橐阎娜魏晤愋偷膬?nèi)存存儲單元。在一些實施例中，在405上接收或者另外提供的放射治療計劃可以使用直接孔徑優(yōu)化(DAO)算法創(chuàng)建。按照DAO算法，創(chuàng)建一系列單獨的放射治療射束，并將其放置在患者周圍的環(huán)形配置中。每個射束的位置(例如角位置)由稱為優(yōu)化點(OP)的固定點來指定。 根據(jù)計劃的標準，由DAO算法對每個射束的形狀和/或劑量進行優(yōu)化，以實現(xiàn)在患者內(nèi)所要求的劑量分配。可以使用不同于DAO算法的計劃算法來創(chuàng)建治療計劃。例如，除了 DAO算法外或作為DAO算法的替代，這里使用的治療計劃算法，系統(tǒng)或方法還可以包含其它治療計劃算法。治療計劃系統(tǒng)(未示出)可以包括DAO計劃系統(tǒng)，例如該系統(tǒng)生成在10度間距上圍繞患者間隔的36個0P。而且，每個OP與放射治療射束相關聯(lián)，并且根據(jù)計劃標準，由DAO 算法對每個射束的形狀和劑量進行優(yōu)化，以實現(xiàn)在患者內(nèi)優(yōu)化劑量分配。在一些實施例中，執(zhí)行過程400的治療遞送系統(tǒng)將每個OP轉(zhuǎn)換成與特定開始位置 (例如，角)和特定停止位置(例如，角)相關聯(lián)的路徑段。每個路徑段代表范圍，在其上與 OP相關聯(lián)的規(guī)定放射劑量要被遞送，與在OP指定的固定點上正被遞送相反。接收到的治療計劃當然可以指定該路徑段和它們相關聯(lián)的射束，其可以被直接地確定，或是來自于DAO 產(chǎn)生的治療計劃。該路徑段對應于至少一個設備行進的路徑，以改變目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向。如上所述，該至少一個設備可以包括放射射束發(fā)射器本身，在這種情況下，該路徑段包括機架旋轉(zhuǎn)所經(jīng)過的角度范圍。如果該至少一個設備包括治療臺，那么每個OP可以被轉(zhuǎn)換到與臺位置的連續(xù)范圍對應的路徑段。一些實施例可以包括在放射射束發(fā)射期間，放射射束發(fā)射器和治療臺(和/或其他設備)的移動。在放射射束發(fā)射期間，設備的移動在目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向上產(chǎn)生凈變。在此類實施例中，每個OP可被轉(zhuǎn)換到對于移動中的每個設備的路徑段。 例如，單獨的OP可被轉(zhuǎn)換到在遞送對應于OP的治療放射射束的期間移動放射射束發(fā)射器將所經(jīng)過的路徑段，以及在對應于OP的治療放射射束的傳遞期間，移動治療臺所經(jīng)過的路徑段。路徑段長度可以被確定使得在路徑段上應用的放射劑量分配與使用等同固定射束遞送模式所獲得的放射劑量分配不偏離多于特定量(例如，30% )。路徑段的長度可被限制為特定的最大路徑段長度。路徑段長度還可以基于至少一個設備沿該路徑段移動所需的時間，和/或要應用放射的劑量率來確定。在減少或甚至最小化應用規(guī)定的放射所需要的時間的約束下，該系統(tǒng)可以優(yōu)化這些參數(shù)的一些或全部。假設按照治療計劃的要求將患者進行定位，則在410，至少一個設備依照治療計劃沿路徑運動。所述運動改變目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向。為了本示例的目的， 假設這個運動包括用于以圓弧形圍繞患者240旋轉(zhuǎn)治療頭210的機架215的旋轉(zhuǎn)。在一些實施例中，機架速度被調(diào)節(jié)到預先計算的值。通過使用沿著一個或多個路徑段的運動的持續(xù)時間的預測可以計算機架的速度以便最小化治療時間，同時也滿足路徑段的開始位置和停止位置約束。該持續(xù)時間可包括用于射束成形、射束遞送和其它因素的時間。在410處的運動期間，可以將射束成形設備(一個或多個)移動至與即將來臨的路徑段相關聯(lián)的射束形狀?？梢园凑崭鞣N不同方式來驗證和調(diào)節(jié)射束成形設備(一個或多個)的形狀，在一些實施例中，這些方式包括實時的隨著機架從一個路徑段轉(zhuǎn)換到下一個路徑段。假定治療頭210繼續(xù)運動遍及過程400的剩余部分，然而，實施例不局限于此。在 415，確定至少一個設備(即治療頭210)是否已經(jīng)到達路徑段的開始位置。如果沒有，則在 415處流程暫停，同時該至少一個設備繼續(xù)沿該路徑運動。一旦到達開始位置，就在420處， 朝向目標體積發(fā)射與該路徑段相關聯(lián)的放射射束。在這方面，每個路徑段可以與多個射束參數(shù)相關聯(lián)，例如射束形狀、射束能量和/或放射劑量。在420處放射治療射束的發(fā)射可能以很多不同的方式完成，包括精確模式 (Precision Mode)和性能模式(Performance Mode)。在精確模式中，射束的劑量率被設置使得在恒定機架速度下，劑量遞送的結(jié)束將與停止位置重合。因此，在整個路徑段上劑量被均勻地遞送。在性能模式中，在開始位置或接近開始位置，在停止位置或接近停止位置，和/或在位于開始位置和停止位置之間的中點(或其它多個點)或接近該中點上，都可以動態(tài)調(diào)節(jié)該至少一個設備的速度。基于涉及治療計劃和目標體積的不同標準，可以動態(tài)地調(diào)節(jié)該至少一個設備的速度以及遞送系統(tǒng)的其它方面，這些方面包括但不限于治療射束的大小和能量或劑量率。在一些實施例中，在開始位置和停止位置之間的射束劑量分布率，既可以單獨或也與其它射束劑量分布優(yōu)化方面相結(jié)合，通過利用射束而無需修平濾波器被最大化。在相應路徑段的射束發(fā)射期間，一個或多個射束參數(shù)可保持恒定。這些參數(shù)的例子包括射束形狀、射束能量、射束發(fā)射器的速度、劑量率，和/或射束類型(例如光子與電子)，其中射束形狀可由準直器葉片配置和旋轉(zhuǎn)設置來定義。使用一個或多個恒定參數(shù)簡化系統(tǒng)控制。當然，沿路徑段在射束發(fā)射期間，一個或多個上述或其它射束參數(shù)可能改變。發(fā)射繼續(xù)直到在425處確定到達該路徑段的停止位置為止。因此，在430，停止發(fā)射與該路徑段相關聯(lián)的放射射束。在435，確定該路徑是否包含更多的路徑段。如果是，則流程返回到415。如上所述，路徑段的停止位置可以被間隔遠離下一路徑段的開始位置。從而，流程可能會在415處再次循環(huán)，直到該至少一個設備到達下一路徑段的開始位置。在此時間期間，放射遞送系統(tǒng)可能準備發(fā)射與下一路徑段相關聯(lián)的放射射束。例如，在此時間期間， MLC的形狀可能從與先前發(fā)射的射束相關聯(lián)的射束形狀改變?yōu)榕c接下來要發(fā)射的射束相關聯(lián)的射束形狀。一旦在435確定在當前治療計劃中不存在其它路徑段，則過程400終止。一些實施例可體現(xiàn)系統(tǒng)中的多個優(yōu)點，在系統(tǒng)中，機架連續(xù)地運動，并且連續(xù)地應用放射。由于在路徑段之間的間隙期間改變系統(tǒng)設置的能力，因此療法計劃易受到較少的系統(tǒng)約束。由于在間隙內(nèi)沒有應用放射，因此該系統(tǒng)可以以高的自由度改變參數(shù)設置，包括在正在發(fā)射放射物同時不相鄰的或不能改變的參數(shù)設置。一些實施例還允許比上面?zhèn)鹘y(tǒng)系統(tǒng)更高的劑量率，這必須降低劑量率，因為射束持續(xù)地打開，由于只在定義的路徑段上發(fā)射放射物，因此一些實施例可以被稱為“突發(fā)模式”方案或“頻閃模式”方案。在這種突發(fā)期間，劑量率可能比在傳統(tǒng)持續(xù)應用方案中使用的劑量率高很多(例如，多于 1000MU/min，2000MU/min，3000MU/min 或 4000MU/min，)。因此，在較短的總時間上發(fā)射放射物。在其期間應用放射的全部時間可能少于該至少一個設備沿著整個路徑行進所需的時間的60%。另外或者可替換地，應用放射所沿的所有路徑段的長度可能總計小于整個路徑長度的60%。根據(jù)一些實施例，圖5提供了過程400的示例性執(zhí)行，其中移動機架以改變目標體積相對于治療頭的方向。如所示，機架繞著等角點503沿圓弧501運動。在等角點503處定位目標體積(未示出)。沿著弧501分布三個路徑段505，507，509。每個路徑段505，507，509被開始角 505，、507，、509，和停止角505”、507”、509”表征。當機架到達開始角505，時，發(fā)射與路徑
段505相應的治療放射射束。當機架沿著第一路徑段505運動時，發(fā)射射束，并且當機架到達停止角505”時，發(fā)射停止。在這個射束發(fā)射期間，像射束能量，劑量率和射束形狀525的射束參數(shù)被假定保持恒定，盡管實施例并不僅限于此。在機架沿著路徑段505和路徑段507之間的間隙506運動時，可以將射束能量，劑中的任意一個設置為新值。在當前例子中，射束形狀525被改變?yōu)樯涫螤?27。例如，如果需要設置新值的額外時間，則機架速度也可以被調(diào)節(jié)。然而，機架能夠盡可能的快速移動至下一開始角507’，以減少整個過程的時間。如果需要，則在機架到達第二路徑段507的開始角507’之前，就執(zhí)行驗證步驟，來驗證正確的設置改變。當機架到達開始角507’時，發(fā)射與路徑段507相應的治療放射射束。當機架沿第一路徑段507移動時，發(fā)射射束，并且當機架到達停止角507”時，發(fā)射停止。對于間隙508和路徑段509重復該過程，直到最后路徑段已經(jīng)被遍歷。在前述例子中，在路徑段505、507和509上，應用到目標體積的劑量(劑量曲線 531)連續(xù)地增加。圖6說明了過程600的不同實施例。第一和第二路徑段505，507對應于圖5的第一和第二路徑段。然而，第三路徑段609和與其停止位置重合的開始位置相關聯(lián)。在路徑段507和路徑段609之間的間隙508處，將射束參數(shù)設置成與第三路徑段609相關聯(lián)的值。一旦機架到達路徑段609就停止機架運動。在停止后，發(fā)射與路徑段609相關聯(lián)的第一放射射束。接著，改變射束參數(shù)(例如，射束形狀6 改變?yōu)樯涫螤?29’)并發(fā)射與路徑段609相關聯(lián)的下一放射射束。在一些實施例中，射束參數(shù)可以在放射物發(fā)射期間改變。例如，隨著放射物穿過射束成形設備，射束成形設備的設置可能改變。隨后，發(fā)射與路徑段609相關聯(lián)的第三放射射束(且具有射束形狀629”)，并且機架繼續(xù)其旋轉(zhuǎn)直到到達下一路徑段。圖7說明了根據(jù)一些實施例的放射物應用的動態(tài)過程。上部701示出了在其期間發(fā)射放射物的時段(虛線段703)。還表示了離散參數(shù) 711(例如，準直器設置)的值。特別地，普通線段713表示離散參數(shù)在其期間被改變的時間周期。這些周期被布置在放射物發(fā)射之間的間隙內(nèi)。在時間周期713的末尾，執(zhí)行驗證步驟715，以驗證正確性的設置。離散參數(shù)在時間周期713期間的行為可能完全是非線性的。在離散參數(shù)711的時間過程下面示出是的連續(xù)參數(shù)721(即，在發(fā)射放射物周期期間和在這些周期之間的間隙期間改變的參數(shù))。括號723表示預定義的放射應用窗口。這些窗口與預定義的路徑段相對應，該預定義的路徑段向應用放射所沿的實際路徑段施加約束。在所說明的實施例中，實際路徑段必須符合預定義的路徑段。系統(tǒng)可能不允許在那些窗口以外發(fā)射放射物。還示出了連續(xù)參數(shù)731。連續(xù)參數(shù)931可能與機架的速度有關。圖8說明了根據(jù)一些實施例的放射物應用的動態(tài)過程。靜止階段851中斷了機架的運動。在靜止階段851期間，速度調(diào)制參數(shù)831停止變化，在該期間放射可能被多次打開和關閉。在靜止階段851的這些脈沖期間，離散參數(shù)811 的參數(shù)設置813可能被改變。在靜止階段851之后，機架可重新運動并且如本文所述的可以發(fā)射放射物。一些實施例可以被配置，被修改，或還有其它功能，用于與過程400 —道處理可能發(fā)生的異?；蛱厥馇闆r。例如，如果在路徑段之間的時間周期不足以對用于下一治療射束的射束成形設備進行配置，則所述至少一個設備的運動可能減速，使得下一治療射束能夠在下一路徑段的規(guī)定開始位置和停止位置內(nèi)遞送。如果由于某種原因，射束成形設備未能配置成為所需的形狀(或者如果下一路徑段放射射束的任何其它參數(shù)不能被設置)，則治
11療可能被中斷(即，中止)。需注意，過程400可能包括放射療法的其它模式。例如，常規(guī)的IMRT可以被表示為過程400的一種特殊情況，其中任何給定路徑段的開始位置和停止位置彼此相等。因此， 每個規(guī)定的放射射束都將利用停止的機架而遞送，而并非利用移動的機架來遞送。為了滿足治療目的，在一些實施例中可能會研發(fā)和執(zhí)行混合遞送計劃，其可包括至少一個‘標準的’ IMRT部分，和至少一個“動態(tài)頻閃”部分。以此方式，開發(fā)和管理混合遞送計劃，其包括兩種方法的優(yōu)點(在所需之處遞送更快、精度更高)。例如，混合治療方案會在大多數(shù)臨界區(qū)域中提供固定IMRT的精確性，同時還在精確性對估計劑量測定的計算影響較小的任何地方，保留了“動態(tài)頻閃”遞送的速度優(yōu)勢。在一些實施例中，對治療計劃的路徑段進行安排，以最少的時間量完成治療遞送。 該安排會根據(jù)需要，考慮是單遍(single pass) 360度(或更少)旋轉(zhuǎn)，還是多遍。在單遍模式的例子中，重疊路徑段可以被重新排序并重新調(diào)整大小，以致每個路徑段可以在該路徑段自己的開始位置和停止位置內(nèi)被遞送。接著，路徑段被重新分類，致使它們能夠沿著預期路徑被遞送。應當注意，治療計劃系統(tǒng)、子系統(tǒng)、機制或模塊所描述的路徑段的順序不需要與智能遞送系統(tǒng)重組的路徑段順序相同。在一些實施例中，在此的系統(tǒng)和方法可以支持順時針和逆時針的遞送，并且，當患者定位于遞送系統(tǒng)中時，該方向可以基于至少一個設備的位置而動態(tài)改變?？紤]到系統(tǒng)的局限性，針對每個路徑段，可以計算機架的速度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)治療計劃的所有參數(shù)。在不偏離權利要求的范圍和精神的情況下，本領域技術人員應該理解的是可以對上述實施例的各種改變和修改進行配置。因此，可以理解的是，權利要求應當是可實施的， 而并非在此具體描述的。
權利要求
1.一種裝置執(zhí)行的方法，該方法響應于該裝置的處理器執(zhí)行程序代碼沿路徑移動(410)至少一個設備，以改變目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向； 確定(41 該至少一個設備已經(jīng)到達與第一放射治療射束相關聯(lián)的第一路徑段(505) 的開始位置(505’ )；當沿第一路徑段移動該至少一個設備時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射(420) 第一放射治療射束；確定(42 該至少一個設備已經(jīng)達到了第一路徑段的停止位置(505”)； 響應于確定該至少一個設備已經(jīng)達到第一路徑段的停止位置，停止(430)發(fā)射第一放射治療射束；確定(41 該至少一個設備已經(jīng)達到與第二放射治療射束相關聯(lián)的第二路徑段(507) 的開始位置(507’)，第二路徑段的開始位置不同于第一路徑段的停止位置；和當沿第二路徑段移動至少一個設備時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射(420)第二放射治療射束。
2.如權利要求1所述的方法，其中在第一和第二路徑段中的至少一個路徑段的開始位置和停止位置之間的射束發(fā)射期間，射束的形狀和/或射束的能量保持恒定。
3.如權利要求1所述的方法，其中該第一和第二路徑段中的至少一個路徑段與等于其停止位置的開始位置相關聯(lián)。
4.如權利要求3所述的方法，其中多個連續(xù)射束形狀(629，629’，6 ”)被應用在具有等于其停止位置的開始位置的路徑段上。
5.如權利要求1所述的方法，進一步包括基于與沿著第一路徑段的固定點相關聯(lián)的固定放射治療射束，確定第一放射治療射束和第一路徑段。
6.如權利要求1所述的方法，其中第一路徑段的長度和第二路徑段的長度小于預定義的路徑段長度。
7.如權利要求1所述的方法，其中該路徑包括多個其它路徑段，該方法還包括當沿多個其它路徑段的每個移動該至少一個設備時，朝向目標體積發(fā)射分別與每個路徑段對應的放射治療射束，其中，總之，當沿路徑移動時發(fā)射的每個放射治療射束朝向目標體積遞送規(guī)定的放射劑量。
8.一種系統(tǒng)，包括放射療法設備045)，包括放射射束發(fā)射器； 存儲器(330)，存儲放射治療計劃；和控制單元020)，其與存儲器通信并操作時用以執(zhí)行放射治療計劃，以 沿路徑移動至少一個設備，以改變目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向； 確定該至少一個設備已經(jīng)到達與第一放射治療射束相關聯(lián)的第一路徑段(505)的開始位置(505，)；當該至少一個設備沿第一路徑段移動時，從放射射束發(fā)射器向目標體積發(fā)射第一放射治療射束；確定該至少一個設備已經(jīng)達到了第一路徑段的停止位置(505”)；響應于確定該至少一個設備已經(jīng)達到第一路徑段的停止位置，停止發(fā)射來自放射射束發(fā)射器的第一放射治療射束；確定該至少一個設備已經(jīng)達到與第二放射治療射束相關聯(lián)的第二路徑段(507)的開始位置(507’)，第二路徑段的開始位置不同于第一路徑段的停止位置；和當沿第二路徑段該至少一個設備移動時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射第二放射治療射束。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中在第一和第二路徑段中的至少一個路徑段的開始位置和停止位置之間的射束發(fā)射期間，射束的形狀和/或射束的能量保持恒定。
10.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中該第一和第二路徑段中的至少一個路徑段與等于其停止位置的開始位置相關聯(lián)。
11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中多個連續(xù)射束形狀(629，629’，6 ”)被應用在具有等于其停止位置的開始位置的路徑段上。
12.如權利要求8所述的系統(tǒng)，控制單元進一步操作時執(zhí)行放射治療計劃，以基于與沿著第一路徑段的固定點相關聯(lián)的固定放射治療射束，確定第一放射治療射束和第一路徑段。
13.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中第一路徑段的長度和第二路徑段的長度小于預定義的路徑段長度。
14.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中第一放射治療射束在第一路徑段的開始位置和停止位置之間基本上相等地分配放射劑量。
15.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中該路徑包括多個其它路徑段，該控制單元進一步操作時執(zhí)行放射治療計劃以當沿多個其它路徑段的每個該至少一個設備移動時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射分別與每個路徑段對應的放射治療射束，其中，總之，當沿路徑移動時發(fā)射的每個放射治療射束朝向目標體積遞送規(guī)定的放射劑量。
全文摘要
公開動態(tài)頻閃弧形療法的系統(tǒng)和方法。包括沿路徑移動至少一個設備，以改變目標體積相對于放射射束發(fā)射器的方向；確定至少一個設備到達與第一放射治療射束相關聯(lián)的第一路徑段的開始位置；當沿第一路徑段至少一個設備移動時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射第一放射治療射束；確定至少一個設備達到第一路徑段的停止位置；響應于確定至少一個設備達到第一路徑段的停止位置，停止發(fā)射來自放射射束發(fā)射器的第一放射治療射束；確定至少一個設備達到與第二放射治療射束相關聯(lián)的第二路徑段的開始位置，第二路徑段的開始位置不同于第一路徑段的停止位置；當沿第二路徑段至少一個設備移動時，從放射射束發(fā)射器朝向目標體積發(fā)射第二放射治療射束。
文檔編號A61N5/10GK102553089SQ20111045681
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者H·P·舒克拉, J·N·施塔爾 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司