放疗传输系统和放疗治疗计划技术方案

本发明专利技术涉及一种放疗传输系统，用于实现动物体的预定解剖部分的放疗中，其中，放射传输装置利用预定速度曲线以连续运动方式沿所述路径移动所述至少一个能量发射源使其沿所述相应路径的至少一部分通过所述导管中的每个导管，所述速度曲线是通过解决为了描述空间剂量分布的函数而限定的三维中的优化问题而确定的。本发明专利技术还涉及一种放疗治疗计划系统以及用于产生用在实现动物体的解剖部分的放疗中的放射治疗计划的方法，其中，放射源连续移动通过该解剖部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】说明本专利技术涉及一种用于实现动物体的预定解剖部分放疗中的放疗传输系统。本专利技术还涉及一种放疗治疗计划系统以及用于产生用在实现动物体的解剖部分的放疗中的放疗治疗计划的方法。本专利技术还涉及一种用于产生用在实现动物体的解剖部分的放疗中的放射治疗计划的方法。本专利技术还涉及一种计算机程序产品，用于执行如前面所阐述的方法。在近距离放疗(brachy therapy)治疗应用中，利用一个或多个(通常具有套管针尖部的中空针)治疗导管来穿通癌组织(例如，男性前列腺)。利用所谓的后装(after-loading)设备，治疗导管连接在患者身体的外侧，该设备具有辐射传输装置，以便使一个或多个能量发射源前进通过所述导管。在治疗之前由治疗计划系统生成的治疗计划解决方案中，能量发射源在导管内预定位置(并因此在治疗部位内)停留了预定时间。通常，预定位置被称作驻留位置，并且能量发射源停止在特定驻留位置处的预定时间被称作驻留时间。驻留位置和驻留时间在治疗计划单元中通过离散优化算法计算出来。然而，一部分治疗计划解决方案包含了用于被插入导管的一组驻留位置和驻留时间，该治疗计划解决方案提供了离散治疗解决方案。由于每个能量发射源在每个驻留位置停留一定驻留时间，在此位置中的放射剂量组成(fraction)显示点状分布，点状分布的顶点(或高度)由在所述驻留位置处停留的驻留时间的长度以及诸如发射源的有效级的其它因素来确定。这种离散治疗计划解决方案未提供理想的治疗计划解决方案，在理想的计划解决方案中旨在使得目标位置接收同一剂量覆盖，并且其中，防止围绕目标位置的健康组织接收放射。本专利技术涉及一种方法，其中，使得发射源在沿着导管的路径的不连续驻留位置处停留有限驻留时间的概念被沿着多导管构造中相应导管路径的连续移动所基本取代。具体地说，本专利技术的一个目的是，提供准确并且可靠的方式，以便利用多个导管以三维方式完成期望的剂量分布，其中，期望剂量分布的形状比球体或者圆柱体更复杂并且具有充分的体积。根据本专利技术的一个方面，提供放射传输装置以便利用为所述路径确定的预定速度曲线沿着所述相应路径的至少一部分移动所述至少一个能量发射源，使其以连续运动通过所述导管中的每个，通过解决用于描述空间剂量分布的函数限定的三维的优化问题而计算所述速度曲线。在一个具体实施方式中，通过根据本专利技术的系统实现放射剂量和治疗，适于使发射源以可变化速度移动通过导管，其中，速度随着时间(t)变化。用于能够在脉管树内进行大致圆柱形的小体积放射的系统的实施方式从EP 1 057 500可知。在已知的系统中，由于剂量传输深度很浅，即，沿着容器的0.1mm长的部分距离发射源约2mm，因此，使用单个导管。已知的系统相应地适于沿着脉管导管内的轨迹来移动放射性源，轨迹与伤口的纵向尺寸完全相匹配。由于简单的几何形状(圆柱形)，发射源的速度取决于发射源的剂量速率相关的线性公式、规定的在2mm处的期望剂量以及伤口的尺寸。可以理解的是，这种线性方法不适于计算来自多个导管的三维剂量分布，所述多个导管可以以非平面的方式相对于彼此延伸，特别地，当目标体积具有复杂的形状并且体积大的，例如，具有大于1cm3的体积。应该理解的是，间歇的短程疗程通常目标体积大约是5cm3，某些时候甚至是10cm3或者更高。本专利技术的技术实质取决于以下观点，即，当符合所规定的空间剂量分布时允许沿着相应路径精确计算速度曲线。沿着导管随着变化速度来移动发射源，这可以被视作，以恒定速度移动但是该发射源沿着路径具有可变的“强度”。沿着导管I的活动性函数可以如AI(LI)所述。从连续移动发射源通过几个导管而产生的总剂量D(x)：D(x)＝∑IDI(AI(LI)，LI)，其中，D(x)是理想的三维剂量分布函数；DI(AI(LI)，LI)是用于第I个导管的剂量传递函数，是沿着导管和导管在3D(LI＝L(xI)的路径的活动性函数AI(LI)的形状的函数。AI(LI)是由沿着导管的路径LI(x)的发射源速度v(t)，即v(L)推出的。根据另一个方面，可以利用本身已知的主分量解析(Principle Component Analysis)而求解三维剂量分布函数D(x)，其中，任何函数B(x)都能被描述为加权正交函数bj，即，B(x)＝∑βjbj(x)的总和。通常，谐函数bj(x)的特征在于具有限定数量的参数。当使用适当的正交函数组时，描述B(x)所需的函数Bj(x)的谐波数量将受到限定，由此限制了优化公式中的变量的个数，从而限制了用于找出最佳解决方案的计算效果。沿着导管(A(L))的活动性因此可以分解成一系列主要分量：A(L)＝∑αiai(L)。仅当第一3PCA分量被用于描述活动性函数A(L)时，A(L)与A’(L)近似，即：A(L)≈A’(L)＝α1a1(L)+α2a2(L)+α3a3(L)。每个函数a1(L)，a2(L)和a3(L)都是活动性函数，对此可以分别地计算出剂量分布，即D1(x)，D2(x)和D3(x)。可以理解的是，根据采用的形式，正交函数还可被称作为基础函数。基础函数的选择可以是相对任意的，前提是可以足够正确的表述。作为基础函数的好的选择，我们可以采用正交多项式系统，诸如切比雪夫(Chebyshev)、盖根堡(Jacobi)、雅可比(Gegenbauer)、勒让德(Legendre)、拉盖尔(Laguerre)、厄密(Hermit)多项式，而且还有基本函数，诸如德尔塔函数、线性和分步函数(piecewise step functions)，或者，诸如sinc函数的更平滑函数、高斯函数、样条(spline)和B-样条函数可以被使用。函数可以或者可以不是严格正交的。然而，函数的选择将会决定表述准确性并且将会影响表述的构件的足够的数量。后者对于优化问题的范围可以是重要的。发现了，使用低阶基础函数来求解空间剂量分布函数是有利的，因为实现了准确的计算结果(在期望的三维剂量分布和发射源沿着限定路径的速度曲线方面)，其具有合理的计算时间。因此，先前的用于剂量分布的等式可以改写为：D(x)≈D’N(x)＝α1D1(x)+α2D2(x)+…+αNDN(x)。描述D(x)所需的谐波(harmonics)的数量取决于‖D(x)-D’N(x)‖的余数的数值或者如经常在数值计算中完成，连续近似值之间的差：‖D’N(x)-D’N-1(x)‖。发现了，为了获取好的结果，使用第一3PCA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】2009.06.11 NL 10370311.一种放疗传输系统，用在实现动物体的预定解剖部分的放疗中以传
输指定的空间剂量分布，所述放射治疗系统包括：
多个导管，被设计成位于所述解剖部分中，每个导管为至少一
个能量发射源限定了至少一个路径；
放射传输装置，用于利用预定速度曲线以连续运动方式沿所述
路径移动所述至少一个能量发射源使其沿所述相应路径的至少一部
分通过所述导管中的每个导管，所述速度曲线是通过解决为了描述
空间剂量分布的函数而限定的三维中的优化问题而确定的。
2.根据权利要求1所述的放疗传输系统，其中，描述空间剂量分布的
所述函数至少取决于导管的数量、发射源活动性函数、发射源速度、
发射源路径。
3.根据权利要求2所述的放疗传输系统，其中，基于基础函数和相关
系数，利用主分量分析而求解描述空间剂量分布的所述函数。
4.根据权利要求3所述的放疗传输系统，其中，使用低阶基础函数来
求解所述空间剂量分布函数，优选地，低阶的三至七基础函数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的放疗传输系统，还包括计算单元，
所述计算单元设置成基于相关计算算法来求解所述优化问题。
6.根据权利要求5所述的放疗传输系统，其中，所述相关计算算法包
括用于限定所述速度曲线的允许值的标准。
7.根据权利要求6所述的放疗传输系统，其中，所述计算算法设置成
允许所述发射源的连续移动与所述发射源的至少一个驻留位置之间
的结合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的放疗传输系统，其中，在所述连
续移动期间，所述放射传输装置以可变化速度沿所述路径移动所述
至少一个能量发射源通过所述导管中的一个导管的至少一部分。
9.根据前述权利要求中任一项所述的放疗传输系统，其中，所述治疗
传输装置的每个路径具有沿所述路径的限定的开始位置与结束位
置，并且所述至少一个能量发射源以限定速度曲线在沿所述路径的
所述开始位置与所述结束位置之间移动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的放疗传输系统，其中，用于特定
导管的限定速度曲线与所述导管的放射剂量分布是反向对应的。
11.根据前述权利要求中一项或多项所述的放疗传输系统，其中，所述
多个导管是中空针。
12.一种放疗治疗计划系统，用在实现动物体的预定解剖部分的放疗中，
其利用具有相应路径的布置在三维中的多个导管以容纳至少一个发
射源，所述放射治疗计划系统包括：
输入装置，用于接收与待治疗的解剖部分相对应的图像数据；
治疗计划装置，用于产生用来实现所述放疗的放射治疗计划，
所述治疗计划包括的信息至少关于：在所述待治疗的解剖部分中的
所述导管的数量、位置和方向；以及期望的空间放射剂量分布，其
中，所述治疗计划装置产生放射治疗计划，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·布朗尼科夫，扬·威廉·胡贝特·梅杰斯，
申请(专利权)人：核通有限公司，
类型：发明
国别省市：