用于FLASH疗法治疗规划的扫描图案优化的系统和方法技术方案

本发明专利技术的实施例提供了根据本发明专利技术的实施例在此公开的用于质子疗法计划的方法和系统，其最大化针对FLASH疗法治疗的不同目标大小的剂量率。根据实施例，可以例如使用TPS优化器来生成非标准扫描图案，以最大化剂量率和针对处于风险中的特定体积的总体FLASH效应。新颖的扫描图案可以包括例如场的被独立扫描的或为螺旋形图案的扫描子场。通常，优化503点位置和点之间的射束路径，以在患者身体的限定区域中针对FLASH疗法治疗基本上实现期望的剂量率。针对FLASH疗法治疗基本上实现期望的剂量率。针对FLASH疗法治疗基本上实现期望的剂量率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于FLASH疗法治疗规划的扫描图案优化的系统和方法


[0001]本专利技术的实施例总体上涉及放射治疗领域。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于质子疗法治疗计划和生成扫描图案的系统和方法。

技术介绍

[0002]使用质子或其它离子的粒子疗法是一种类型的放射疗法，其使用外部射束向肿瘤提供靶向电离辐射。质子或其它带正电的离子被送到加速器以使粒子的能量达到预定值。然后，质子或其它离子移动通过束传输系统，其中根据需要使用磁体来成形、聚焦和/或引导质子或其它离子束。
[0003]标准的放射疗法将能量沿着射束到目标肿瘤的路径沉积在“点”中。然而，能量的到达也延伸到目标肿瘤的组织之外，并且可以将辐射递送到肿瘤部位周围的健康组织。这种过量的辐射可能损伤目标区域附近的正常组织或器官。此外，特定能量的选择和点的数量仅基于患者几何形状和硬件约束来决定。实现用于治疗的剂量测定标准的后续优化传统上仅在点强度上进行，这可能产生不是最佳的结果。
[0004]放射治疗计划可以根据目标体积和危险器官的给定剂量体积约束以及根据使用商业上可获得的治疗计划系统的计划鲁棒性来优化。使用射束特性和机器特定剂量校准计算剂量分布。然而，机器或系统限制可能导致将目标剂量分布转换为产生不可接受的或亚最佳治疗计划的机器/治疗递送系统参数。例如，所生成的治疗计划可能不使用完整的系统/机器能力，从而可能不以最有效和可靠的方式利用系统。可以使用涉及多方向优化所需的若干复杂相关计划参数(例如，能量层距离、点大小或点间隔)的修改的试错法来优化治疗计划的效率。即使优化的治疗计划最终通过了计划质量和治疗递送时间的标准，由于当前可用的商业治疗计划系统没有考虑组合计划参数的机器特定能力限制，机器上的应用可能失败或可能不能实现治疗计划期间计划目标所要求的最佳递送效率。
[0005]例如，在质子疗法治疗中，笔形射束跨目标区域扫描以递送辐射剂量。无论目标形状或递送场的时间如何，扫描图案都是逐行的。FLASH疗法向目标递送超高剂量率治疗，并且在临床前研究中已显示降低正常组织毒性。对FLASH作用背后的潜在生物学机制所知甚少，但假定其具有随剂量率增加而增加的益处。在笔形射束扫描(PBS)中，剂量率变得难以限定，因为每个体素的剂量率受其邻居的影响。治疗计划系统(TPS)用于生成栅格图案中的点并确定点的剂量。该信息存储在治疗计划中，该治疗计划由使用光栅扫描递送剂量的质子疗法治疗系统(例如机架)执行。
[0006]目前，由TPS创建的扫描图案限于逐行扫描，并且通常被优化以最小化患者接收的总剂量。重要的是，目前没有办法改变或定制该图案以优化FLASH剂量率递送。此外，用于递送剂量的现有技术使用不考虑剂量率的标准扫描图案，取决于目标的形状和大小，这可能是有问题的。例如，对于相对较大的目标，逐行扫描目标可能不是递送剂量的最有效的手段，并且实际上可以显著地降低所施加的剂量率。因此，标准扫描图案通常限于较低的剂量率，特别是在PBS FLASH递送的情况下。然而，对于高剂量率治疗，例如PBS FLASH治疗，期望
最大化应用于正常组织的剂量率。
[0007]因此，需要一种改进的FLASH治疗计划的方法，其可以最大化针对不同目标大小的剂量率，这些不同目标大小包括相对大的目标，不同的形状和不同的位置。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的实施例包括一种能够使FLASH治疗的剂量率最大化的FLASH治疗计划的改进方法。更具体地，根据本专利技术的实施例，本文公开了用于质子治疗计划的方法和系统，其最大化用于FLASH疗法治疗的不同目标大小、形状和/或位置的剂量率。根据实施例，可以例如使用TPS优化器来生成非标准扫描图案，以针对处于风险中的特定体积最大化剂量率和总体FLASH效应。新的扫描图案可以包括场的例如被独立扫描的或为螺旋形图案的扫描子场。通常，点位置和点之间的射束路径被优化以在患者身体的限定区域中针对FLASH疗法治疗基本上实现期望的剂量率。
[0009]根据一个实施例，公开了一种用于质子疗法治疗的系统。该系统包括：机架，该机架包括被配置成发射可控质子束的喷嘴；质子疗法治疗系统，该质子疗法治疗系统根据治疗计划控制机架；以及治疗计划系统，该治疗计划系统包括用于存储图像数据和治疗计划的存储器；以及处理器，该处理器可操作以执行生成治疗计划的方法。该方法包括：接收目标体积的成像数据；将目标体的成像数据划分为包括多个子场的扫描图案，所述多个子场包括第一扫描方向和第二扫描方向；优化扫描图案以实现期望的剂量率；以及输出包括扫描图案的治疗计划。所述治疗计划可操作以指示质子疗法治疗系统根据所述扫描图案对所述目标体积执行质子疗法治疗，并且所述质子疗法治疗系统根据所述治疗计划在所述第一扫描方向上以较快的扫描速率扫描并且在所述第二扫描方向上以较慢的扫描速率扫描。治疗计划是质子疗法治疗计划。
[0010]根据一些实施例，该方法还包括根据优化的质子疗法治疗计划使用质子疗法治疗系统执行质子疗法治疗。
[0011]根据一些实施例，所述方法还包括接收所述期望的剂量率作为输入。
[0012]根据一些实施例，该方法还包括根据与质子疗法治疗系统相关联的机器参数来确定期望的剂量率。
[0013]根据一些实施例，由质子疗法治疗系统独立地扫描多个子场。
[0014]根据一些实施例，将目标体积的成像数据划分成包括多个子场的扫描图案是基于目标体的大小来执行的。
[0015]根据一些实施例，期望的剂量率是质子疗法治疗系统的上限剂量率。
[0016]根据另一个实施例，公开了一种质子疗法治疗的方法。该方法包括：接收目标体积的成像数据；将所述目标体积的成像数据划分为包括多个子场的扫描图案，所述多个子场包括第一扫描方向和第二扫描方向；优化所述扫描图案以实现期望的剂量率；以及输出包括所述扫描图案的质子疗法治疗计划，所述质子疗法治疗计划可操作来指示质子疗法治疗系统根据所述扫描图案执行质子疗法治疗，并且进一步地，所述质子疗法治疗系统可操作来在所述第一扫描方向上以较快的扫描速率扫描，并且可操作来在所述第二扫描方向上以较慢的扫描速率扫描。
[0017]根据一些实施例，该方法包括根据质子疗法治疗计划使用质子疗法治疗系统执行
质子疗法治疗。
[0018]根据一些实施例，所述方法包括接收所述期望的剂量率作为输入。
[0019]根据一些实施例，该方法包括根据与质子疗法治疗系统相关联的机器参数来确定期望的剂量率。
[0020]根据一些实施例，由质子疗法治疗系统独立地扫描多个子场。
[0021]根据一些实施例，将该目标体积的成像数据划分成包括多个子场的扫描图案是基于以下各项中的至少一项来执行的：目标体积的大小；目标体积的形状；以及目标体积的位置。
[0022]根据一些实施例，期望的剂量率是质子治疗系统的上限剂量率。
[0023]根据不同的实施例，公开了一种用于质子疗法治疗的方法。所述方法包括：接收患者的目标体积的成像数据；基于所述成像数据确定所述目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于质子疗法治疗的系统，包括：机架，包括被配置成发射可控质子束的喷嘴；根据治疗计划控制所述机架的质子疗法治疗系统；以及治疗计划系统，所述治疗计划系统包括：用于存储图像数据和所述治疗计划的存储器；以及可操作以执行生成所述治疗计划的方法的处理器，所述方法包括：接收目标体积的成像数据；将所述目标体积的所述成像数据划分为包括多个子场的扫描图案，所述多个子场具有第一扫描方向和第二扫描方向；优化所述扫描图案以实现期望的剂量率；以及输出包括所述扫描图案的治疗计划，其中所述治疗计划能够操作以指示质子疗法治疗系统根据所述扫描图案对所述目标体积执行质子疗法治疗，并且其中进一步地，所述质子疗法治疗系统根据所述治疗计划，在所述第一扫描方向上以较快的扫描速率扫描，并且在所述第二扫描方向上以较慢的扫描速率扫描，并且其中所述治疗计划是质子疗法治疗计划。2.一种质子疗法治疗计划的方法，所述方法包括：接收目标体积的成像数据；将所述目标体积的所述成像数据划分为包括多个子场的扫描图案，所述多个子场具有第一扫描方向和第二扫描方向；优化所述扫描图案以实现期望的剂量率；以及输出包括所述扫描图案的质子疗法治疗计划，其中所述质子疗法治疗计划能够操作以指示质子疗法治疗系统根据所述扫描图案执行质子疗法治疗，并且其中进一步地，所述质子疗法治疗系统能够操作以在所述第一扫描方向上以较快的扫描速率扫描，并且能够操作以在所述第二扫描方向上以较慢的扫描速率扫描。3.如权利要求1所述的系统或如权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括根据所优化的质子疗法治疗计划使用所述质子疗法治疗系统执行质子疗法治疗。4.如权利要求1、2或3所述的系统或方法，其中所述方法进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统粒子治疗有限公司瓦里安医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：