[发明专利]用于计划和供给放射治疗的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2005年7月25日提交的美国专利申请No.60/701,974 的优先权，该申请通过引用结合在本申请中。

针对美国，根据35U.S.C.119(e)，本申请主张2005年7月25日 提交的美国专利申请No.60/701,974的权益，该申请通过引用结合在本申 请中。

技术领域

本发明涉及放射治疗。本发明具体地涉及用于计划和供给对受体的放 射以便提供放射剂量的期望的三维分布的方法和装置。

背景技术

仔细计划的放射剂量的供给可用于治疗各种医学症状。例如，放射治 疗(往往与其它治疗结合)被用于某些癌症的治疗和控制。虽然向某些结 构或组织供给适量的放射是有益的，但是一般而言，放射可损害活组织。 理想的是将放射线对准包含待照射的结构或组织的靶体积(target volume)，同时使供给到周围组织的放射剂量最小。强度调控放射治疗 (IMRT)是一种已经被用来向活的受体中的靶体积供给放射的方法。

IMRT一般包括从一些不同的方向供给经整形的放射射束。放射射束 一般按顺序供给。每个放射射束各自对靶体积中的期望的剂量有贡献。

一般的放射供给装置具有如线性加速器的放射源和可旋转机架。机架 可被旋转以使放射射束从各种不同的角度入射到受体上。入射放射射束的 形状可由多叶准直器(MLC)修改。MLC具有若干通常对放射不透明的 叶。MLC叶限定了放射线可以通过的孔。可以调节叶的位置来改变孔的 形状并从而对通过MLC的放射射束整形。MLC还可以被旋转到不同的 角度。

与对受体的放射治疗关联的目标一般规定了所期望的供给到受体内 的靶区的放射剂量的三维分布。期望的剂量分布一般规定了针对位于靶内 的体素(voxel)的剂量值。在理想的情况下，放射不会供给到靶区之外。 然而，在实际中，与放射治疗关联的目标可以包括规定可供给到靶之外的 组织的最大可接受剂量。

治疗计划包括识别向特定治疗体积供给放射的最优(或至少是可接收 的)参数组。治疗计划不是简单的问题。治疗计划企图解决的问题包括许 多变量，这些变量包括：

●治疗体积的三维配置；

●治疗体积内的期望的剂量分布；

●治疗体积周围的组织的位置和放射容限；以及

●放射供给装置的设计所施加的约束条件。

可能的方案还包括大量的变量，这些变量包括：

●要使用的射束方向的数目；

●每个射束的方向；

●每个射束的形状；以及

●每个射束中供给的放射的量。

下列文献中说明了治疗计划的各种传统方法：

●S.V.Spirou和C.-S.Chui.A gradient inverse planning algorithm with dose-volume constraints，Med.Phys.25，321-333(1998)；

●Q.Wu和R.Mohand.Algorithm and functionality of an intensity modulated radiotherapy optimization system，Med.Phys.27， 701-711(2000)；

●S.V. Spirou和C.-S.Chui.Generation of arbitrary intensity profiles by dynamic jaws or multileaf collimators，Med.Phys.21， 1031-1041(1994)；

●P.Xia和L.J.Verhey.Multileaf collimator leaf sequencing algorithm for intensity modulated beams with multiple static segments，Med.Phys.25，1424-1434(1998)；以及

●K.Otto和B.G Clark.Enhancement of IMRT delivery through MLC rotation，Med.Biol.47，3997-4017(2002)；