用于提供适形放射治疗同时对软组织进行成像的系统技术方案

一种设备和处理，其用于在强度调制放射治疗（ＩＭＲＴ）期间对患者的解剖学构造进行高时间和空间分辨率ＭＲ成像，从而直接测量和控制递送给患者的高适形电离辐射剂量，用于治疗由于增生性组织紊乱导致的疾病。本发明专利技术将开放ＭＲＩ、多叶式准直仪或基于补偿过滤器的ＩＭＲＴ递送、和钴放射疗法等技术组合在单一共配准的且台架式安装的系统内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及放疗系统和方法，更特别地，涉及用于在放射治疗期间向患者递送放射剂量时对患者的解剖学构造进行快速和反复成像的放射治疗系统和方法，从而可以确定在多天或多周内递送给患者的实际电离辐射剂量，并且可以对治疗进行调节，以解决由于器官运动或者患者几何形状改变造成的任何治疗递送误差。本专利技术采用的磁共振成像方法与现有的x-射线计算断层摄影(CT)成像相比，可改善软组织的对比度，并可以提供额外的代谢和生理信息，以改善靶标描述，并允许监视患者或疾病对治疗的响应。
技术介绍
在治疗由于增生组织紊乱导致的疾病时，例如癌症和冠状动脉再狭窄，对患者已知含有或怀疑含有病灶的部分进行放射。出于这个目的，使用放射治疗计划系统首先获取患病部分和周围区域的计划图像。放射治疗计划系统一般包括CT或磁共振成像(MRI)模拟器。在开始治疗之前的某一天进行CT或MRI放射治疗，以获得多个共配准(coregistered)剖面2-D图像。这些剖面图像用已知的算法加以组合可以产生3-D图像。对这些3-D模拟图像进行显示然后加以分析，以鉴别待处理的可疑患病区的位置，例如射线照相显见的肿瘤或微小疾病扩散的可疑区。这些待处理的区域称作放射治疗靶标。为了努力解决器官运动问题，提出了边际和计划靶标体积(PTV)的概念，试图在大多数照射期间，对很可能含有靶标的体积进行放射。PTV包括几何边际，用于解决患者几何或运动差异。相似地，显示并分析3-D图像以鉴别可能被放射损伤的重要正常解剖结构和组织，例如脊髓和肺，从而评估放射对这些组织功能的潜在冲击。这些需要被隔离或者保护免于过多放射的区域称作危险临界结构或器官，并可以包括一个边际以解决患者几何或运动的差异。然后根据由单系列CT和/或MRI图像得出的放射治疗靶标和临界结构的单静止模型传统地规划放射治疗的递送。因为已知技术不允许同时进行成像和治疗，因此患者和其全部内部器官都需要精确地复位，以便进行精确的剂量递送。然而，在技术上已知，即使对于单次剂量递送而言，精确地将患者复位也是不可能的，这是由于如下的几个因素不能重现患者姿态，也就是患者躯体的几何形状和对直；患者的生理变化，例如体重降低或者肿瘤生长或萎缩；和患者的器官运动，包括但不仅限于呼吸运动、心脏运动、直肠膨胀、蠕动、膀胱充盈和自主肌肉运动。注意，器官运动可能以很快的时间发生，例如可能在单次剂量递送期间发生(例如，呼吸运动)，称作“次内(intra-fraction)”器官运动，或者它们可能以较慢的时间发生，例如在不同剂量递送之间发生改变，称作“次间(inter-graction)”器官运动。对患有颅外癌症的患者进行的大部分治疗处理要求所递送的辐射治疗是分次的，也就是说，剂量分许多次加以递送。典型地，每天递送的剂量为单次1.8-2.2Gy或者双次1.2-1.5Gy，并且在工作日期间递送(周一到周五)；分别以2.0或1.8Gy用7-8周递送例如70-72Gy的累积剂量。本专利技术的目的是克服在放射治疗的多周内由于患者姿态误差、生理变化以及次内和次间器官运动对放射治疗的限制。另一个目的是允许医生通过执行MRI提供代谢和生理信息或估计整个疾病的生长或萎缩，从而周期性监视患者疾病对于治疗的响应。然后确定放射场形状，使之与显示在计划图像中的患病靶标区或可疑区的图像轮廓一致。从包括患病部分的宽阔区域的剖面图像或者从由3-D模拟图像产生的从一个特定方向观看的透射图像确定放射角。显示从放射角观看到的透射图像。然后操作者根据所显示的图像确定放射场的形状，给放射场设定一个等角点(参考点)。任选地，患者可以相对于传统的模拟器定位(能够为放射治疗设备产生门静脉图像的垂直电压X-射线成像系统)。设置该模拟器的放射角，使之等于如上确定的放射角，并且通过放射线照相技术在胶片上产生放射图像，用作参考放射图像。利用CT或MRI模拟软件可以产生相似的数字重建放射图像。然后使患者相对于放射治疗装置定位并加以固定，该放射治疗装置一般包括放射源，典型地有线性加速器。将放射角设定为如上确定的放射角，并从放射治疗装置发射射线进行胶片放射照相。该放射胶片图像与上述用作参考放射图像的胶片图像相关联，从而在进行放射治疗之前，确认患者是否已经根据计划尽可能地定位。通常需要一些复位，以便将患者定位成使参考放射图像中的结构与治疗放射图像中的结构之间的匹配度在0.2-0.5cm的公差之内。在确认获得了可以接受的患者定位之后，开始放射治疗。患者姿态误差、生理变化和器官运动导致在进行放射治疗处理时治疗波束相对于放射治疗靶标和患者临界结构的失准增加。多年以来，从业者一直要求用放射治疗波束获取患者的硬拷贝胶片，技术上称作“端口胶片(port film)”，试图保证波束位置偏离原始计划不太显著。然而，所获得的端口胶片一般只是在放射治疗处理期间以一些预定的间隔(典型地为1周)获得的单2-D投影图像。端口胶片不能解决器官运动问题。此外，端口胶片不能以显著的对比度成像软组织解剖结构，只能提供关于患者多骨解剖结构的可靠信息。因此，失准信息只能在进行端口成像的即刻提供，并且因为多骨解剖结构与软组织解剖结构的对准不需要相互关联和随时间改变，所以可能会让人误解。通过在端口图像内提供合适的标记，可以确定波束失准，然后修正到有限的程度。更近些时候，有人公开了电子地获取端口图像，称作电子端口成像。该成像技术采用固态半导体、闪烁器或液体电离室阵列技术利用线性加速器或有关千伏X-射线单元捕获患者的X-射线透射放射图像。与硬拷贝技术相同，失准数据只能在进行端口成像的瞬时提供。电子端口成像的另一个最新进展包括使用灌注组织间隙放射性不透明标记，试图对软组织的位置进行成像。这些过程是侵入性的，并且标记会移动。即使在快速获取许多图像时，也只能发现通过软组织内部的放射性不透明标记识别的离散点的运动，不能解决器官运动的真实复杂性以及由其导致的剂量测定误差。另一个最新进展，从许多2D电子端口图像产生3D体积测定图像集合，是在每天治疗递送之前或之后获得体积测定锥形波束X-射线CT或螺旋断层治疗兆伏级X-射线CT图像集合。尽管这一技术可以解决患者姿态误差问题，也就是患者躯体的几何形状和对准，患者的生理变化，例如体重降低或肿瘤生长和萎缩，以及患者的次间器官运动，例如直肠充盈和排空；但是它不能解决患者的次内器官运动。次内器官运动是非常重要的，包括但不仅限于，呼吸运动、心脏运动、直肠气体膨胀、蠕动、膀胱充盈和自主肌肉运动。在过去，放射治疗被递送到躯体的较大区域，包括靶标体积。尽管为了解决可能的微小疾病扩散需要一些体积边际，但是大部分的体积边际是为了解决治疗计划和放射递送的不确定性。减小放射组织的总体积是有利的，因为这可以减小放射正常组织的量，因此减少放射治疗对患者的总体毒性。而且，减小总处理量可以扩大对靶标的剂量，因此增加肿瘤控制的可能性。在20世纪50年代早期，临床钴(Co60放射性同位素源)治疗单元和MV线性加速器(或直线性加速器)被几乎同时引入。最初的两个临床钴治疗单元几乎同时于1951年10月安装在安大略省的萨斯卡通和伦敦。第一个用于临床应用的MV线性加速器是于1952年6月单独安装在英国伦敦的Hammersmith医院。该机器于1953年8月治疗第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射治疗系统，其包括用于从一个或多个放射性同位素源递送离子化辐射的设备，磁共振成像系统，和控制器，其与用于递送离子化辐射的设备和磁共振成像系统相连，使得可以与离子化辐射的递送基本上同时地捕获图像。

【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：詹姆斯F登普希，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金会公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]