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。

System and method for shuttle mode radiation delivery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于穿梭模式放射输送的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求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
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。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，但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放射输送系统，包括：/n机架；/n治疗性放射源，其安装在所述机架上并且被配置为在放射治疗束平面中施加放射；/n平台，其相对于所述机架可移动；以及/n控制器，其与所述机架、所述放射源和所述平台进行通信，其中，所述控制器被配置为：/n将位于所述平台上的患者从第一位置移动到第二位置，使得所述患者在获取第一组成像数据的同时穿过所述放射治疗束平面；/n当所述患者穿过所述放射治疗束平面时，采用所述放射源施加第一放射量，其中，所述第一放射量从所述第一组成像数据中得出；/n将所述患者从所述第二位置移动到所述第一位置，使得所述患者在获取第二组成像数据的同时穿过所述放射治疗束平面；以及/n当所述患者穿过所...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170922 US 62/562,2121.一种放射输送系统，包括：
机架；
治疗性放射源，其安装在所述机架上并且被配置为在放射治疗束平面中施加放射；
平台，其相对于所述机架可移动；以及
控制器，其与所述机架、所述放射源和所述平台进行通信，其中，所述控制器被配置为：
将位于所述平台上的患者从第一位置移动到第二位置，使得所述患者在获取第一组成像数据的同时穿过所述放射治疗束平面；
当所述患者穿过所述放射治疗束平面时，采用所述放射源施加第一放射量，其中，所述第一放射量从所述第一组成像数据中得出；
将所述患者从所述第二位置移动到所述第一位置，使得所述患者在获取第二组成像数据的同时穿过所述放射治疗束平面；以及
当所述患者穿过所述放射治疗束平面时，采用所述放射源施加第二放射量，其中，所述第二放射量从所述第二组成像数据得出并且与所述第一放射量不同。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一放射量基于所述第一组成像数据确定，并且所述第二放射量基于所述第二组成像数据确定。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一组成像数据和所述第二组成像数据选自包括如下的组：正电子湮没发射数据、kVX射线数据以及k空间中的MRI子采样。


4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制器被配置为基于所述第一放射量来计算归一化因子k2，以及其中，所述第二放射量被至少部分地使用所述归一化因子和所述第二组成像数据确定。


5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制器被配置为获取位于放射治疗系统平台上的所述患者的靶点区域的预扫描图像(Xprescan)，并且基于所述预扫描图像(Xprescan)计算第一归一化因子k1，其中，所述归一化因子k2是第二归一化因子。


6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，将所述患者从所述第一位置移动到第二位置定义第一次穿梭通过，将所述患者从所述第二位置移动到所述第一位置定义第二次穿梭通过，以及其中，所述控制器被配置为选择穿梭通过的次数(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，


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一放射量(D1，calculated)基于所述第一组成像数据计算并且通过所述第一归一化因子k1进行缩放。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一放射量(D1，calculated)通过将所述第一组成像数据与治疗计划的放射激发矩阵(RFM)相乘，采用与所述靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波，并乘以所述第一归一化因子k1来计算。


9.根据权利要求7和8中任一项所述的系统，其中，计算所述第二归一化因子k2包括：通过对在放射输送的(N-1)次通过中所输送的剂量D1，calculated进行求和来计算预测的累积剂量(D1，predictedcumulative)，并且计算在计划剂量(Dplan)和所述第一放射量(D1，calculated)之间的差，并取所述剂量差与所述预测的累积剂量(D1，predictedcumulative)的比率。


10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二放射量(D2，calculated)通过将所述第二组成像数据与所述治疗计划的所述RFM相乘，采用与所述靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波，并且乘以所述第一归一化因子k2来计算。


11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一归一化因子k1由下式确定：



其中Dplan是如在所述治疗计划中指定的放射剂量或通量，并且D0,raw是由下式给出的放射通量

其中



Dprescan是通过将所述预扫描图像(Xprescan)与治疗计划的放射激发矩阵(RFM)相乘，采用与所述靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波，并且乘以剂量计算矩阵来计算的所述放射通量。


12.根据权利要求9所述的系统，其中，计算所述预测的累积剂量(D1，predictedcumulative)包括将所述第一组成像数据与治疗计划的放射激发矩阵(RFM)相乘并采用与所述靶点区域的空间位置对应的位掩码BFZ进行空间滤波而得到的任何负放射通量相加。


13.一种放射输送系统，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；
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Dplan，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Ddelivered，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Dplan和Ddelivered，pre-interrupt之间的差进行调节。


14.根据权利要求13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。


15.根据权利要求13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xi得出。


16.根据权利要求15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xi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。


17.根据权利要求15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D1，raw，并且通过第一归一化因子k1缩放D1，raw得出在所述第一通过期间发射的所述放射量(D1，calc)。


18.根据权利要求17所述的方法，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D0，raw；
通过将D0，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D0，predictedcumulative；以及
取Dplan和所述累积的预测剂量D0，predictedcumulative之间的比率。


19.根据权利要求17和18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D2，raw，并且通过第二归一化因子k2缩放D2，raw得出在所述第二次通过期间发射的所述放射量(D2，calc)。


20.根据权利要求19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，以及恢复向所述患者施加放射包括：获取恢复的一组成像数据x2，resumed，并发射通过将所述恢复的一组成像数据x2，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D2，raw，post-interrupt并通过所述第二归一化因子k2缩放D2，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D2，raw，pre-interrupt。


21.根据权利要求20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。


22.根据权利要求21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Dplan与在所述第一次通过中施加的放射量D1，calc和所述第二次通过中施加的放射量D2，calc的累积放射量之间的差；
通过将(D2，raw，pre-interrupt+D2，raw，post-interrupt)乘以N-3计算累积的预测剂量D2，predictedcumulative；以及

【专利技术属性】
技术研发人员：D·帕尔，A·米特拉，C·E·布朗，P·D·奥尔科特，Y·沃罗年科，R·巴萨洛，
申请(专利权)人：反射医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US