治疗计划制造技术

本发明专利技术涉及放射治疗领域以及用于治疗计划的方法、软件和系统。获得在放射疗法单元中患者的治疗期间患者的待治疗区域的靶区。进行第一等中心点定位过程尤其包括在从表面向内的方向上，评估沿着所述表面的法线方向和相应起始体素中的相应等距离表面的法线方向的潜在等中心点位置，并且进行第二等中心点定位过程尤其包括识别所述靶区的中轴或所述靶区的中心点，将等中心点放置在沿着所述中轴的位置处，基于到现有等中心点和到靶表面的距离将等中心点放置在所述靶区中。中心点放置在所述靶区中。中心点放置在所述靶区中。

【技术实现步骤摘要】
治疗计划


[0001]本专利技术涉及放射治疗领域，并且涉及用于借助于包括具有固定辐射焦点的放射治疗单元的放射治疗系统来计划患者的治疗疗程的系统、方法和模块。特别地，本专利技术涉及用于确定靶区中的等中心点的位置的系统、方法和模块。

技术介绍

[0002]手术技术的发展多年来取得了很大进展。例如，对于需要脑外科手术的患者，现在可以进行非侵入性外科手术，其对患者的创伤非常小。
[0003]一种用于非侵入性外科手术的系统是Leksell GammaPerfexion系统，其通过γ辐射提供这种外科手术。辐射从大量固定的放射源发射，并且借助于准直器(即，用于获得有限横截面的射束的通路或通道)朝向限定的靶或治疗体积聚焦。所述源中的每一个提供不足以损伤介入组织的γ辐射剂量。然而，在来自所有或一些辐射源的辐射束相交或会聚的情况下发生组织破坏，导致辐射达到组织破坏水平。会聚点在下文中称为“焦点”。
[0004]用于放射治疗(包括例如伽玛刀放射外科手术)的治疗计划优化旨在使递送到患者体内的靶区的剂量最大化(例如，在肿瘤的治疗中)，同时使递送到相邻正常组织的剂量最小化。在治疗计划优化中，递送的辐射剂量受到两个竞争因素的限制，其中第一个是向靶区递送最大剂量，并且第二个是向周围正常组织递送最小剂量。
[0005]治疗计划优化是包括优化使用的注射的数量(即，递送的剂量的数量)、注射量、注射时间和注射位置的过程。显然，靶区的不规则性和尺寸极大地影响所需的注射次数和用于优化治疗的注射量。通常，该过程包括获得靶的三维表示(例如，通过X射线的非侵入性图像捕获)以用于放射治疗，并且用表示注射的球体填充靶，而不会将由辐射强烈给药的区域大大扩展到靶外部，并且在注射之间没有有限的重叠)。已经示出，为了保持剂量均匀性(甚至覆盖例如50％的等剂量水平)并且在多次注射计划中，注射不应以太大的程度彼此重叠。因此，重叠注射可能破坏靶内的期望剂量均匀性。此外，突出到靶外部的注射可能导致对周围正常组织的过量剂量。对于相同体积但不同形状的靶，这需要针对复杂轮廓(即，针对具有不规则形状的靶)使用小注射并且针对规则形状使用较大注射。
[0006]凸计划优化(所谓的Leksell伽玛刀的扇区持续时间优化(SDO))中的先决条件是等中心点位置是固定的。多年来已经提出了几种方法来找到可行的位置集。所有这些算法的共同特征是靶区在几何上填充有作为注射的真实剂量分布的代理的若干3D形状。然而，作为SDO的结果，从每个等中心点递送的剂量是注射的加权和；准直器配置和每次注射的权重不是先验已知的。因此，将等中心点位置基于剂量分布的不良描述将不可撤销地导致次优解。
[0007]在Bourland等人的US6,201,988中，公开了这种优化过程。中轴变换(所谓的骨架化)用于表征靶形状并确定注摄参数(即，位置、准直器尺寸和重量)。根据US6,201,988，仅考虑潜在注射位置的骨架点，并且通过骨架化提供对应的注射量。注射由球体表示，并且在填充过程中被建模为圆盘。骨架的端点用作填充过程中的起点。然而，US6,201,988中所示
的治疗计划优化可以提供具有非最佳发射尺寸分布的治疗计划，例如，可以包括不必要的大量小注射尺寸，导致使用许多注射。
[0008]另一种启发式方法是模板匹配，其中，表示紧凑剂量分布(所谓的发射)的模板被放置为接触靶区外围，而不会太多地重叠其他发射。当不再存在这样的发射位置时，到目前为止覆盖的体积被视为非靶，并且以减小的靶区重复该过程。因此，从表面向内填充靶，试图在每次迭代时放置尽可能大的发射。在Elekta AB的专利US9358404中描述了这种方法。
[0009]然而，仍然需要用于计划治疗和用于优化治疗计划的更有效的方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供用于计划治疗并且因此用于优化治疗计划的更有效的方法、系统和模块。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供用于在治疗计划过程期间确定靶区中的等中心点位置或位置的更有效的方法、系统和模块。
[0012]这些和其他目的通过由独立权利要求限定的本专利技术来实现。优选实施例由从属权利要求限定。
[0013]术语“靶区”是指在放射疗法期间待治疗的患者的靶的表示。靶可以是待用放射疗法治疗的肿瘤。通常，通过例如使用X射线或NMR的非侵入性图像捕获来获得靶的表示。
[0014]术语“注射”是指将辐射传递到具有预定辐射水平和空间分布的靶区内的预定位置。通过治疗系统的准直器的至少一个扇区使用该扇区的状态之一在预定时间(
″
射束开启
″
时间)期间递送注射。“复合注射”是指针对不同扇区使用不同准直器尺寸将辐射递送到焦点。
[0015]术语“射束开启时间”是指将注射递送到靶区的预定时间。
[0016]术语“重叠”意味着，在将注射视为3D体积(定义为具有高于选定阈值的剂量的体积，例如50％等剂量水平)时，注射体积与其他注射体积重叠或相交。
[0017]本专利技术可以例如用于放射治疗或放射疗法。放射疗法用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症和其他疾病。一种这样的放射疗法装置或放射治疗装置是伽玛刀，其用许多低强度伽马射线照射患者，这些低强度伽马射线以高强度和高精度会聚在靶(例如，肿瘤)处。另一种放射疗法装置使用线性加速器，其用高能粒子(例如，光子、电子等)照射肿瘤。还有另一种放射疗法装置，即回旋加速器，其使用质子和/或离子。应当准确地控制辐射射束的方向和形状以确保肿瘤接收规定的辐射剂量，并且来自射束的辐射应当使对周围健康组织(通常称为危及器官(OAR))的损伤最小化。治疗计划可以用于控制辐射束参数，并且放射疗法装置通过向患者递送空间变化的剂量分布来实现治疗。
[0018]本专利技术例如与借助于放射治疗系统提供的治疗计划结合使用，所述放射治疗系统具有准直器主体，所述准直器主体设置有若干组或多组准直器通道，每组被设计成朝向固定焦点提供具有相应指定横截面的放射束。合适地，每组准直器通道的入口具有基本上对应于源载体装置上的源的图案的图案。这些准直器通道入口可以被布置成使得可以从一组改变到另一组，从而改变所得到的射束横截面和焦点周围的空间剂量分布。具有不同直径的准直器通道的组的数量可以多于两个，诸如三个或四个，或甚至更多。准直器的典型实施例包括八个扇区，每个扇区具有四种不同的状态(射束关闭、4mm、8mm和16mm)。可以单独调
整扇区，即可以为每个扇区选择不同的状态，以改变焦点周围的辐射的空间分布。
[0019]计划过程通常涉及用于放射治疗的靶区的检查(映射、非侵入性图像捕获，例如通过X射线或NMR)，填充靶，而不将由放射强烈给药的区域延伸到靶外部太多，确定当被引导到靶的待治疗的体积中时治疗有效的放射水平，以及确定能够被引导到所述靶中的注射或辐射剂量的分布，使得每次注射内的辐射不被引导到所述靶外部的区域，每次注射内的辐射超过预定百分比的治疗有效的辐射水平多于固定百分比的每次注射的辐射。
[0020]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定靶区中等中心点位置的放射治疗系统中使用的剂量计划软件，所述系统包括具有固定辐射焦点的放射治疗单元，其中所述焦点周围的空间剂量分布能够被改变，其中放射被引导到所述焦点，所述剂量计划软件被配置为执行：a)在放射疗法单元中患者的治疗期间获得患者的待治疗区域的靶区；b)计算靶表面的曲率；c)进行第一等中心点定位过程，其包括：c1)基于选择曲率标准选择靶表面上的起始体素，c2)在从所述表面向内的方向上，评估沿着所述表面的法线方向和相应起始体素中的相应等距离表面的法线方向的潜在等中心点位置，其中随后从靶表面到从相应表面向内的相应等距离表面计算所述法线方向；c3)选择沿着所述法线方向的位置以放置等中心点，d)进行第二等中心点定位过程，其包括：d1)识别所述靶区的中轴或所述靶区的中心点，d2)将等中心点放置在沿着所述中轴的位置处，d3)基于到现有等中心点和到所述靶表面的距离将等中心点放置在所述靶区中，以及e)基于在所述第一等中心点定位过程和所述第二等中心点定位过程中放置在所述靶区中的等中心点，在所述靶中提供等中心点位置分布。2.根据权利要求1所述的剂量计划软件，其中步骤d)还包括确定所述靶区的质心并将等中心点放置在所述质心处的步骤。3.根据权利要求1或2所述的剂量计划软件，其中步骤d3)还包括基于到现有等中心点和到所述表面的相对距离将等中心点放置在所述靶区中的步骤，其包括：将到等中心点的相对距离确定为从潜在等中心点位置到该等中心点的距离除以等中心点截止距离常数，以及将到表面的相对距离确定为距所述潜在等中心点位置的欧几里德距离除以表面截止距离常数。4.根据权利要求3所述的剂量计划软件，其中，所述剂量计划软件被配置为执行：将每个潜在位置的到最近等中心点的相对距离和到表面的相对距离中的最小值与所有其他潜在位置中的对应最小相对距离进行比较；以及选择最大相对距离作为等中心点位置。5.根据权利要求4所述的剂量计划软件，其中，所述剂量计划软件被配置为执行：当找不到其他相对距离大于预定常数的潜在等中心点位置时，停止等中心点放置。6.根据权利要求1
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5所述的剂量计划软件，其中步骤c3)还包括：当满足预定条件时，选择沿着所述法线方向的位置以放置等中心点，其中所述预定条件包括：沿着所述法线方向的总距离大于或等于与起始体素处的表面的曲率半径成比例的距离；或沿着所述法线方向到所述表面的距离不再增加。7.根据权利要求1
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6所述的剂量计划软件，其中步骤c1)基于选择曲率标准选择所述靶表面上的起始体素，还包括：
识别曲率半径小于预定阈值的表面上的潜在起始体素；以及通过基于最大曲率的迭代选择从潜在起始体素中选择起始体素，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈肯，
申请(专利权)人：医科达医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：