用于放射疗法的放射量测定技术方面的改进制造技术

在分部分的放射疗法治疗中，期望的剂量积累是先于基于治疗计划中的指令的部分递送而计算的。然后使用EPID监视该部分的进展，并且使用来自EPID的积分通量数据来实时计算实际剂量积累的估计。这可以与期望的剂量积累进行比较以便验证该部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术追求对用于放射疗法治疗中放射量测定的现有技术的改进。其目的在于接近提供一种实时的在活体内的放射量测定的形式。
技术介绍
放射疗法设备递送高能辐射射束(通常在MeV范围中，易于破坏肿瘤细胞)，该高能辐射射束以准直和受控的方式被引导朝向肿瘤部位(或其他病变)。因此，射束的横向范围由准直元件限定以便匹配预定的治疗计划中所确定的模式，诸如肿瘤或其分部的外部轮廓。也改变射束的方向，使得从多个方向照射该肿瘤，从而减少递送到肿瘤部位周围的组织的剂量。治疗还以“部分(fraction)”的方式递送，即每隔(例如)一天递送单独的部分剂量，其合计达要被递送的总剂量；按照部分递送剂量减轻了对肿瘤部位周围的健康组织的副作用。通常，在递送第一个部分之前将草拟治疗计划，其将详述将合起来形成该第一部分的若干射束片段的射束形状、方向和强度/持续时间。这些射束片段被设计成共同地沉积与由临床医生规定的剂量分布对应的在肿瘤中的三维剂量分布，并且其两者通常将递送到非肿瘤区域的剂量减到最小，并且对于患者的某些指定的敏感区域保持在较高的剂量限制内。这是具有挑战性的问题，并且通常由计算设备上执行的迭代过程得出治疗计划。对于辐射治疗设备来说具有检测器现在是很常见的，该检测器通常附连到机架(gantry)，位于高能辐射源的对面并且放置成以便在辐射射束已经穿过患者之后检测辐射射束。这种“射野(portal)成像仪”通常包括平坦面板检测器(以电子射野图像检测器或“EPID”的形式)，其可以创建被患者衰减的治疗射束的图像；从该图像以及从所递送的射束的先验知识，可以得出关于穿过患者的辐射积分通量的分布的信息。在一部分完整之后一旦该系列瞬时积分通量模式已经被放在一起，它们可以结合在治疗之前或治疗期间获得的解剖信息(例如计划的CT扫描或部分内的(intra-fraction)MR图像)一起用来估计在该部分期间递送的三维剂量模式或剂量当量。涉及显著的计算工作量，因此通常是在该部分完整之后使用来自该部分的所有观察到的积分通量模式完成计算，以允许部分后的剂量递送的QA检查。
技术实现思路
创建该递送剂量的部分后检查的过程是质量保证的有用形式。然而，如果在治疗计划和/或递送过程中已经有重大错误，那么仅在不正确的剂量已经被递送之后此QA检查才将使该重大错误显露。QA的优选形式将是对实际上正在被递送的瞬时剂量进行实时检查，如果错误是明显的，则提供选项来推迟递送。我们已经认识到如果发现在可用的时间内充分有效地执行计算路线，EPID图像和/或源自该EPID图像和递送的射束的单独的积分通量提供了用于实时放射量测定验证的数据的潜在来源。根据本专利技术，基于治疗计划预先计算对于讨论中的部分所期望的剂量递送模式，并且在第一治疗部分期间用于比较的目的。因此在治疗部分期间所有需要计算的是基于可源自EPID数据的观测的积分通量而已经被递送的剂量上的增加的增长。因此本专利技术提供一种放射疗法设备，其包括用于递送剂量给患者的治疗性辐射的源，用于被患者衰减之后的治疗性辐射的检测器以及控制单元，其适应于：i.接收一系列剂量递送指令；ii.接收描述患者的数据和表示至少患者的几何形状的特征的数据；iii.使用该剂量递送指令和该患者数据，通过剂量递送指令的初始子集的执行来执行第一计算分析以查明要递送给患者的期望的剂量分布以便产生第一剂量分布；iv.继完成第一计算分析之后，引起设备执行该剂量递送指令；以及v.在该剂量递送指令的执行期间，a)获得检测器的输出；b)基于所获得的输出连同患者数据来执行第二计算分析以产生估计的实际剂量分布，以及c)比较估计的实际剂量分布与期望的剂量分布。控制单元可以以多种方式对比较的结果做出反应。如果比较示出在随后的剂量分布和第一剂量分布之间的显著的差异，一个简单的警告信号将使设备的操作者能够介入并采取适当的行动。备选地，显著差异的发现可提示治疗部分的中断。例如，如果差异超过预定的阈值可以认为该差异是显著的。对于该设备来说可以计算校正行动或损害减轻行动也是可能的，特别是在比较揭示出剂量不足的情况下。该比较可以作为附加的过程执行，其中实际的剂量分布累积并且与期望的剂量分布比较；备选地，可以从期望的剂量分布减去实际的剂量分布。从而，可以以多种不同的方式显示该比较以帮助剂量递送进展的视觉显示和/或帮助从业者监视剂量递送进展。例如，监视还要被递送的剂量接近零比监视已经递送的剂量达到预定的水平理解起来可能更加直观。通常，步骤(i)到(iii)将在第一日历日开始，以及步骤(iv)和(v)将在随后的日历日发生。这允许用于步骤(iii)的计算分析的时间，其可能(经常)通宵进行。优选地重复步骤(iii)的计算以获得对应于剂量递送指令的多个初始子集的多个期望的剂量分布。“初始子集”打算意指以第一个指令开始的整个剂量递送指令集的一个子集，并且包括从第一个指令之后的若干随后的指令一直到遍及整个集合的中途的一个指令并且不包括任何后来的指令。这样，随着治疗部分的进展，多重期望剂量分布对递送的剂量的渐进的发展进行建模。理想地，期望的剂量分布的数量将与指令的数量相等，这意味着对每个指令之后递送的剂量建模并且在递送中对错误提供最大的灵敏度。然而，为了计算效率的原因不必要这样。治疗计划中单独的期望剂量分布不需要彼此相同。例如，如果监视治疗功效的进展并且改变部分之间的治疗计划，或者如果治疗计划包括不同的计划部分，那么单独的部分可能导致不同的期望剂量分布和实际剂量分布。该源将经常包括测量它的辐射输出的传感器，在这种情况下可以通过观测由传感器测量的输出射束和由检测器测量的衰减的射束之间的差异来确定递送的辐射。描述患者的数据理想地至少包括限定患者外部表面的数据，并且还可以包括限定患者体内组织类型和组织密度中至少一个的数据。在它仅包括患者的外部表面的情况下，该计算分析可包括通过由标准材料(诸如水)组成的身体的存储的辐射积分通量信息的反投影从而确定剂量分布，该标准材料具有对应于患者外部表面的形状。这种分析对计算是直截了当的并且因此能够在进一步的执行期间完成。在可以获得足够的计算资源的情况下，描述患者的数据可以更加详细并且计算分析可以包括通过限定组织类型信息的存储的辐射积分通量信息的反投影。这可以用改变复杂性水平来完成。在一个示例中，可以使用在(使用各种模式，包括X射线、MRI、SPECT或PET等等)治疗之前或治疗期间获得的患者的二维图像来确定和在治疗部分之前或治疗部分期间的辐射射束有关的各种组织类型的位置和/或密度。然后可以使用这些连同由检测器测量的衰减射束以确定在部分的过程期间递送到患者体内各种组织的剂量的估计，其可以用来确定该部分是否根据放射疗法计划继续进行。在另一示例中，在治疗之前或期间可以获得患者的多个二维图像以便生成患者的三维体积图像。可以使用本领域已知的方法来结合以这种方式在治疗之前获得的图像(例如用替代(surrogate)信号(诸如在患者上的肺活量计或标记块))以便解释由例如呼吸引起的患者的周期运动，使得可以结合在呼吸周期中相同阶段期间获得的二维图像以创建在患者的呼吸周期中的一个阶段的更清楚的三维图像。在治疗期间可以使用相同的替代信号来确定在获取衰减射束图像时组织的位置，以便更加准确地计算患本文档来自技高网...

【技术保护点】
放射疗法设备，包括：用于递送剂量给患者的治疗辐射源，用于被患者衰减之后的治疗辐射的检测器，控制单元，其适应于：i.接收一系列剂量递送指令；ii.接收描述患者的数据和表示至少患者的几何形状的特征的数据；iii.使用该剂量递送指令和该患者数据，通过剂量递送指令的初始子集的执行来执行第一计算分析以查明要递送给患者的期望的剂量分布以便产生第一剂量分布；iv.继完成第一计算分析之后，引起设备执行该剂量递送指令；以及v.在该剂量递送指令的执行期间，a)获得检测器的输出；b)基于所获得的输出连同患者数据来执行第二计算分析以产生估计的实际随后剂量分布，以及c)比较估计的实际剂量分布与期望的剂量分布。

【技术特征摘要】
2015.06.12 GB 1510292.41.放射疗法设备，包括：用于递送剂量给患者的治疗辐射源，用于被患者衰减之后的治疗辐射的检测器，控制单元，其适应于：i.接收一系列剂量递送指令；ii.接收描述患者的数据和表示至少患者的几何形状的特征的数据；iii.使用该剂量递送指令和该患者数据，通过剂量递送指令的初始子集的执行来执行第一计算分析以查明要递送给患者的期望的剂量分布以便产生第一剂量分布；iv.继完成第一计算分析之后，引起设备执行该剂量递送指令；以及v.在该剂量递送指令的执行期间，a)获得检测器的输出；b)基于所获得的输出连同患者数据来执行第二计算分析以产生估计的实际随后剂量分布，以及c)比较估计的实际剂量分布与期望的剂量分布。2.根据权利要求1所述的放射疗法设备，其中如果比较示出在随后剂量分布和第一剂量分布之间的显著的差异，则控制单元适应于发布警告信号。3.根据权利要求2所述的放射疗法设备，其中如果差异超过了预定的阈值则该差异是显著的。4.根据前述权利要求中的任一项所述的放射疗法设备，其中步骤i到iii在第一日历日开始，以及步骤iv和v在随后的日历日发生。5.根据前述权利要求中的任一项所述的放射疗法设备，其中该源包括传感器来测量它的辐射输出，并且通过由传感器测量的输出射束和由检测器测量的衰减的射束之间的差异来确定递送的剂量。6.根据前述权利要求中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A赛义德，
申请(专利权)人：医科达有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB