基于几何结构的实时自适应放疗制造技术

提供了用于实时调整对患者的放疗治疗的技术。该技术包括：检索参考计划，该参考计划包括患者的信息的三维(3D)体积表示和多个放疗射束递送区段；针对多个放疗射束递送区段中的第一射束递送区段识别信息的3D体积表示的第一部分，该第一部分包括由第一射束递送区段照射的目标的体积部分；访问表示放疗治疗分割期间患者变形的变形模型；基于变形模型使信息的3D体积表示的第一部分变形；以及基于信息的3D体积表示的变形的第一部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。置的一个或更多个参数。置的一个或更多个参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于几何结构的实时自适应放疗
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年7月1日提交的美国申请序列号62/869,344的优先权的权益，其在此通过引用全部并入本文。


[0003]本公开内容总体上涉及放射疗法或放疗。更特别地，本公开内容涉及用于在放疗治疗期间调整放疗装置的参数的系统和方法。

技术介绍

[0004]放疗用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症和其他疾病。放疗包括基于线性粒子加速器(LINAC)的放疗和圆形粒子加速器(例如，回旋加速器、同步加速器和同步回旋加速器)。应准确控制放射束的方向和形状以确保目标肿瘤接受规定的放射，并且射束的布置应尽量使得对周围健康组织的损害最小化，该周围健康组织包括通常称为危及器官(OAR)的特别敏感的器官。治疗规划可以用于控制放射束参数，并且放疗装置通过根据治疗计划向患者递送空间上变化的剂量分布来实现治疗。

技术实现思路

[0005]在一些实施方式中，提供了用于实时调整对患者的放疗治疗的计算机实现的方法、暂态或非暂态计算机可读介质以及包括存储器和处理器的系统，该计算机实现的方法、暂态或非暂态计算机可读介质和系统执行包括以下的操作：通过处理器电路检索参考计划，该参考计划包括患者的信息的三维(3D)体积表示和多个放疗射束递送区段；通过处理器电路针对多个放疗射束递送区段中的第一射束递送区段识别信息的3D体积表示的第一部分，该第一部分包括由第一射束递送区段照射的目标的体积部分；通过处理器电路访问表示放疗治疗分割期间患者变形的变形模型；通过处理器电路基于变形模型使信息的3D体积表示的第一部分变形；以及通过处理器电路基于信息的3D体积表示的变形的第一部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
[0006]在一些实现方式中，参考计划包括一个或更多个目标体积和/或一个或更多个危及器官(OAR)的描绘，并且其中，信息的3D体积表示包括患者的多个二维图像切片或患者的3D体积表示。
[0007]在一些实现方式中，操作包括基于在放疗治疗分割之前或放疗治疗分割期间捕获的患者的描述来生成变形模型，该描述基于一个或更多个图像捕获模态。
[0008]在一些实现方式中，操作包括通过将准直器的开口相对于源位置投影在第一射束递送区段处来生成患者的第一3D切出；以及基于患者的第一3D切出来识别第一部分。
[0009]在一些实现方式中，操作包括通过将准直器的开口相对于源位置投影在多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段处来生成患者的第二3D切出；以及基于患者的第二3D切出针对第二放疗射束递送区段识别信息的3D体积表示的第二部分。
[0010]在一些实现方式中，第一部分中的体积部分包括待照射的目标的一部分和危及器官，并且操作还包括：识别第一部分中与待照射的目标对应的第一组体素；识别第一部分中与危及器官对应的第二组体素；基于变形模型分别使第一组体素变形和使第二组体素变形；以及基于变形的第一组体素和变形的第二组体素来改变在第一放疗射束递送区段期间递送的射束的形状。
[0011]在一些实现方式中，操作包括识别信息的3D体积表示的第二部分，该第二部分包括在第一射束递送区段中被照射的区域之外的体积部分。
[0012]在一些实现方式中，操作包括基于变形模型分别使第一部分和第二部分变形；以及基于变形的第一部分和变形的第二部分更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
[0013]在一些实现方式中，使第一部分变形包括将由变形模型限定的几何变换应用于第一部分。
[0014]在一些实现方式中，基于由参考计划限定的治疗目的来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数，其中，治疗目的中的至少一个惩罚属于危及器官(OAR)的体素的暴露，以防止导致至OAR的剂量增加的一个或更多个参数的调整。
[0015]在一些实现方式中，包括更新一个或更多个参数的操作包括调整多叶准直器叶片和夹片的位置以适合体积部分中描绘的对象的轮廓。
[0016]在一些实现方式中，操作包括：针对多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段识别信息的3D体积表示的第二部分，该第二部分包括由第二射束递送区段照射的目标的第二体积部分；基于变形模型使信息的3D体积表示的第二部分变形；以及基于信息的3D体积表示的变形的第二部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
[0017]在一些实现方式中，操作包括将第一部分和第二部分组合成信息的3D体积表示的组合部分，其中，针对信息的3D体积表示的组合部分执行变形和更新。
[0018]上述概述旨在提供本专利申请的主题的概述。其并不旨在提供对本专利技术主题的排他性或详尽解释。包括具体实施方式以提供关于本专利申请的其他信息。
附图说明
[0019]在不一定按比例绘制的附图中，贯穿若干视图，相似的附图标记描述基本上相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记表示基本上相似的部件的不同实例。附图大体上示出了本文献中讨论的各种实施方式作为示例而非作为限制。
[0020]图1示出了根据一些示例的适于执行基于几何结构的放疗治疗的示例性放疗系统。
[0021]图2示出了根据本公开内容的一些示例的示例性图像引导放疗装置。
[0022]图3示出了根据本公开内容的一些示例的示例性放疗治疗图像变形。
[0023]图4和图5示出了根据本公开内容的一些示例的用于执行基于几何结构的放疗治疗的示例性操作的流程图。
具体实施方式
[0024]本公开内容包括用于通过考虑一个或更多个对象的个体对象运动来实时调整放疗装置参数(也称为“控制点”)以改进和增强放疗治疗的各种技术。技术益处包括减少正常
组织暴露于放射和更有效的治疗递送。所公开的技术可以适用于多种医学治疗和诊断设置或放疗治疗设备和装置。
[0025]由于存在严重损伤和晚期效应的风险，应该最小化在放疗治疗中至重要器官和健康组织的剂量。然而，通常在患者的第一次治疗会话之前基于患者的一个或几个图像集(例如，患者的时间快照)执行治疗规划。然后最常在几天到几周的时间跨度内以若干分割递送治疗计划。治疗计划由不同重量——累计计量——的若干射束区段构成，所述若干射束区段使用塑造区段的注量的不同多叶准直器和夹片设置以离散或连续的机架角度递送。对于带电粒子，它是每个点的累计计量和可以改变的扫描磁体的速度。在治疗过程中，患者将近似为静止的，忽略分割期间的任何内部器官运动或形状变化以及分割之间的变化，例如体重减轻或肿瘤体积减少。为了补偿这些差异，向目标体积应用裕度以确保覆盖并因此确保对肿瘤的局部控制。特别地，为了补偿这些差异，应用要被放疗射束照射的区域周围的裕度以增加给定区段中的放射暴露(例如，增加射束形状的大小)。虽然这样的方法增加了在给定区段中用规定剂量照射肿瘤的可能性，但该方法可能具有使OAR和周围正常组织过度暴露于放射的负面后果。
[0026]肿瘤和周围组织中的敏感器官(称为OAR)的位置和形状不是静态的，而是受诸如重力的外力以及诸如呼吸、心跳、排便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于实时调整对患者的放疗治疗的方法，所述方法包括：通过处理器电路检索参考计划，所述参考计划包括所述患者的信息的三维(3D)体积表示和多个放疗射束递送区段；通过所述处理器电路针对所述多个放疗射束递送区段中的第一射束递送区段识别所述信息的3D体积表示的第一部分，所述第一部分包括由所述第一射束递送区段照射的目标的体积部分；通过所述处理器电路访问表示放疗治疗分割期间患者变形的变形模型；通过所述处理器电路基于所述变形模型使所述信息的3D体积表示的所述第一部分变形；以及通过所述处理器电路基于所述信息的3D体积表示的变形的第一部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考计划包括一个或更多个目标体积和/或一个或更多个危及器官(OAR)的描绘，并且其中，所述信息的3D体积表示包括所述患者的多个二维图像切片或所述患者的3D体积表示。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，还包括基于在所述放疗治疗分割之前或在所述放疗治疗分割期间捕获的所述患者的描述来生成所述变形模型，所述描述基于一个或更多个图像捕获模态。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：通过将准直器的开口相对于源位置投影在所述第一射束递送区段处来生成所述患者的第一3D切出；以及基于所述患者的所述第一3D切出来识别所述第一部分。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过将所述准直器的所述开口相对于所述源位置投影在所述多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段处来生成所述患者的第二3D切出；以及基于所述患者的所述第二3D切出来针对所述第二放疗射束递送区段识别所述信息的3D体积表示的第二部分。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第一部分中的所述体积部分包括所述待照射的目标的一部分和危及器官，还包括：识别所述第一部分中与所述待照射的目标对应的第一组体素；识别所述第一部分中与所述危及器官对应的第二组体素；基于所述变形模型分别使所述第一组体素变形和使所述第二组体素变形；以及基于变形的第一组体素和变形的第二组体素来改变在所述第一放疗射束递送区段期间递送的射束的形状。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括识别所述信息的3D体积表示的第二部分，所述第二部分包括在所述第一射束递送区段中被照射的区域之外的体积部分。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：基于所述变形模型分别使所述第一部分和所述第二部分变形；以及基于变形的第一部分和变形的第二部分来更新所述放疗治疗装置的所述一个或更多个参数。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，使所述第一部分变形包括将由所述变形模型限定的几何变换应用于所述第一部分。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，基于由所述参考计划限定的治疗目的来更新所述放疗治疗装置的所述一个或更多个参数，其中，所述治疗目的中的至少一个惩罚属于危及器官(OAR)的体素的暴露以防止导致至所述OAR的剂量增加的所述一个或更多个参数的调整。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，更新所述一个或更多个参数包括调整多叶准直器叶片和夹片的位置以适合所述体积部分中描绘的对象的轮廓。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括：针对所述多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段识别所述信息的3D体积表示的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯泰拉，
申请(专利权)人：医科达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：