利用对放射疗法的生理反应的成像对治疗评估的系统技术方案

可以基于用于测量各种组织中液体含量变化的一个或多个MRI测量来估计经受放射疗法或治疗的过程的患者的组织中的水肿。在观察到的水肿变化和一个或多个放射施用分次之间的相关性可以用来驱使一个或多个临床动作。描述了方法、系统、制造的物品等等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉引用 根据35U.S.C. § 119(e)，本申请要求2012年10月26日提交的美国临时专利申请 61/719337的优先权，其披露的内容全部引入作为参考。
本申请描述的主题涉及放射疗法和对放射疗法的生理反应（例如水肿等等）的 MRI成像。
技术介绍
放射疗法在三种主要形式的癌症疗法（外科手术、化学疗法和放射疗法）中保持 着独特且既定的作用。外科手术将承受癌症的组织从身体除去，破坏它们。化学疗法消除 整个身体的显微型疾病。只有放射疗法可以既破坏癌组织又同时消除显微型疾病。实验的 消融癌治疗技术（例如，超声波、高温热疗（hyperthermia)和冷冻手术）仅可以像外科手 术一样破坏组织，而新的化疗剂不能有效地破坏实体肿瘤。放射疗法将保持并扩大其作为 癌症治疗和消融治疗上的选择疗法的显著作用。 放射疗法的临床目标是将优化的电离放射剂量配给精确地输送到肿瘤和靶点，同 时使周围的正常组织免受剂量的伤害。在输送电离放射时，临床医生尝试在根除疾病的可 能性和由于对周围健康或功能组织的照射而出现致命的或使人衰弱的副作用的可能性之 间做出权衡。 不管是消融组织还是给组织灭菌，电离放射都通过破坏DNA或细胞中的其他重要 分子中的化学键而杀死细胞。放射疗法通过以迅速分裂的癌细胞为标靶而起作用，其中放 射引起破坏DNA或细胞中的其他重要分子的反应，在细胞分裂时造成细胞死亡。和正常细 胞不同，癌细胞迅速分裂并且不能容易地修复它们自身，由于放射导致的遗传损伤，它们比 健康细胞更容易死亡。随着时间延长治疗并且分段次输送剂量容许健康细胞恢复，同时优 先消除癌细胞。有时，健康细胞的较少恢复可以被接受，如果可以利用立体定向方法获得更 大的定位和固定精度的话。 用电离放射疗法治疗癌症或消融组织通过破坏癌细胞或靶细胞的DNA或其他关 键分子而起作用。当电离的带电粒子造成构成DNA链或其他重要细胞分子的原子的直接或 间接电离时，会导致该DNA破坏。当DNA或其他关键细胞分子的原子通过入射放射而直接 产生时会发生直接电离。间接电离由于含水的细胞组分的电离而发生，含水的细胞组分的 电离形成自由基，然后其破坏DNA或其他关键细胞分子。细胞具有修复单链DNA损伤的机 制，因而双链DNA断裂是导致细胞死亡的最重要的机制。癌细胞一般未分化且类似于干细 胞，这使得它们比大多数健康的分化细胞繁殖得更多，也使得它们修复亚致死损伤的能力 减弱。因而单链DNA损伤通过细胞分裂而被传递并且对癌细胞DNA的破坏积累，使得它们 死亡或更慢地繁殖。 放射敏感度是细胞、组织、器官或生命体对于电离放射的有害效应的相对敏感性。 有四种主要的放射敏感度修饰剂，通常称为"4R":再氧合、细胞周期的再分布、亚致命损伤 的修复、和再增殖。 肿瘤含有低氧区域（低水溶氧浓度），其中癌细胞被认为是耐受放射的。在分次放 射治疗中，这些区域通过各种机制被再氧合，这些包括瘤内压力减小和脉管系统的正常化。 放射分次之间的再氧合导致之前的低氧肿瘤区域的放射敏感度并且被认为是增加了放射 治疗的效率。 哺乳动物细胞在细胞周期全程中表现出不同水平的放射耐受性。总体上，放射对 于具有更大再生活性的细胞具有更大的效果。在S期晚期中的细胞是特别耐受的，而且在 G2期和M期中的细胞对于电离放射是最敏感的。在分次放射过程中，在G2M期中的细胞是 优先被杀灭。两分次之间的时间容许来自细胞周期的S期的耐受细胞重新分布到细胞更加 放射敏感的细胞期中。 通过电离放射的细胞杀灭基于不可修复的病变的生成，包括DNA双链断裂（DSB) 或其它关键分子的损坏。然而大多数放射引起的DNA损坏是亚致命的。虽然这种损坏总体 上在较低剂量得以修复，然而亚致命病变的积累在较高剂量下也促成致命性。在放射治疗 中采用了在放射分次之间的亚致命损坏的修复，因为关键的正常组织和肿瘤在其对于修复 放射损伤的能力方面经常是不同的。 正常的和恶性的干细胞具有进行不对称细胞分裂的能力，这产生子代干细胞和定 向祖细胞。对比而言，干细胞按照对称细胞分裂分裂成为两个定向祖细胞或两个子代干细 胞。如果仅仅在干细胞分裂的1 %中发生了后者，那么在20次细胞倍增之后干细胞数量将 会是定向祖细胞数量的两倍。如此，干细胞分裂方式中的小变化可能对于组织或肿瘤的结 构具有重大影响，并且被认为是加速再增殖背后的机制。 快速分裂的肿瘤细胞和肿瘤干细胞通常（然而并非总是）比大多数体细胞更敏 感。以上提及的4R可能对于肿瘤和健康细胞两者的放射敏感度都具有显著影响，肿瘤和健 康细胞可能是例如低氧的并且因此对于通过电离氧产生的自由基来调节其大多数功效的X 射线较不敏感。 大多数敏感细胞是未分化、营养良好、快速分裂、和高代谢活性的那些。在体细胞 中，最敏感的是精原细胞和幼红细胞、表皮干细胞、和胃肠干细胞。最不敏感的是神经细胞 和肌肉纤维。非常敏感的细胞还包括卵母细胞和淋巴细胞，然而它们是静息细胞并且因此 不符合上述标准。 细胞的损坏可能是致命的（细胞死亡）或亚致命的（细胞可以自我修复）。对细 胞的影响可以是确定性的和/或随机性的。 确定性影响具有照射阈值，在此阈值下确定性影响不会出现并且是照射的必然 结果。确定性影响引起的损坏大体取决于剂量。这些影响在大约0.25到2Sv(希沃特 (Sievert))之间的剂量范围中通常是亚致命的（例如，其产生较不明显的疾病形式），并且 在大约2到5Sv之间的剂量范围中通常是致命的（例如，一定百分比的人群在60天内死 亡）。高于大约5Sv的剂量导致大多数人在60天内死亡，而高于6到7Sv的那些剂量导致 所有人死亡。当然，对于任何个人的具体影响还取决于其它因素，例如年龄、性别、健康等 等。 随机的或无规的影响，其可以归类为体质的或基因的影响，是巧合的并且不可避 免。这些影响也没有阈值。在体质影响中，继发癌是最重要的。继发癌通常由于放射引起 DNA直接和间接突变而发展。直接影响是通过电离粒子和射线本身引起的那些，而间接影响 是由自由基引起的那些，自由基特别是在水放射分解和氧放射分解中产生的自由基。基因 影响将癌症的诱因遗传给下一代。 -种类型的癌细胞对于放射的响应通过其放射敏感度来描述。高放射敏感度的 癌细胞被温和剂量的放射快速杀灭。这类癌细胞包括白血病、大多数淋巴瘤、和生殖细胞 肿瘤。大多数上皮癌仅是中等放射敏感度，并且需要显著更高剂量的放射，例如大约60到 70Gy (戈端（Gray))以实现根治。有些类型的癌是显著放射耐受的，即，需要比临床实践中 可能安全的剂量高得多的剂量以产生根治。肾细胞癌和黑色素癌通常被认为是放射耐受 的。 肿瘤对放射治疗的响应也可能与肿瘤大小相关。由于复杂的原因，非常大的肿 瘤比小肿瘤或显微型疾病对于放射响应较小。各种策略可以用于克服这种影响。最常用 的技术是在放射治疗之前的外科手术切除。这种方法最常见于乳腺癌的治疗中，其中采 用广泛性局部切除或乳房切除及随后的辅助性放射治疗。另一种方法涉及在根治性放射 治疗之前用新辅助化疗收缩肿瘤。第三种技术涉及通过在放射治疗过程中给用某些药物 以增强癌的放射敏感度。放射增敏药物的实例包括但不限于顺铂（Cisplatin)、尼莫拉唑 (N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：比较在放射治疗过程的至少一部分之后或期间进行的随后的水肿分析和在随后的水肿分析之前进行的基准水肿分析，以估计患者组织中由于放射治疗过程引起的水肿变化；至少部分地基于患者组织中与放射治疗过程期间施用的放射剂量相关的水肿变化，得出水肿对于施用剂量的相关性；并且基于水肿对于施用剂量的相关性进行一个或多个临床动作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·F·登普西，
申请(专利权)人：优瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国;US