[发明专利]改良的放射治疗规划方案

说明书

本发明涉及用于规划放射治疗的改良方法和系统以实现建立所述治疗 规划的方案及其用途(尤其是在癌症研究和放射治疗管理中的用途)。

在医学领域，癌症肿瘤的早期医学诊断和治疗至关重要。例如，在西 方世界全部新癌症病例中，肺癌是第二高发病率的癌症，在男性和女性中 分别占14％和12％。无论在男性还是女性中，在全部主要癌症疾病(乳腺、 前列腺、结肠)的最低5年存活率这一指标上，肺癌是癌症死亡的首要原因。 仅在美国，据估计在2004年就有172,000例肺癌。

在过去的20年中，在医学影像学领域进行了深入的研究。其先进的技 术有CT(计算层析X射线照相术)、MRI(磁共振成象)、PET(正电子发射断 层显象)、SPECT(单光子发射计算机化断层显象)或US(超声波)。

计算层析X射线照相术(CT)和磁共振成象(MRI)是公知的对人体 解剖学，尤其是聚焦于组织异常的显像技术。

正电子发射断层显象(PET)是这样一种显像模式，其允许在分子水平 上研究生理学、生物化学和药理学功能。PET方法允许对生理参数(例如血 流或受体浓度)进行测量。此外，该方法还允许在活体动物中获得生物分子 的药物代谢动力学和药效学的定量信息。

¹⁸F-FDG(氟化脱氧葡萄糖)被认为是用于癌性损伤成象的“黄金标准” PET制剂，且其在肿瘤学中的应用也已广泛记载。

使用¹⁸F-FDG在头颈癌、恶性淋巴瘤、乳腺癌、肺癌、肝癌和结肠癌 中进行的PET研究也有报道。

¹⁸F-FDG的广泛使用是基于肿瘤中的葡萄糖代谢要高于正常组织这一 事实。在细胞中，¹⁸F-FDG被己糖激酶磷酸化为¹⁸F-FDG-6-磷酸盐。与葡萄 糖不同，¹⁸F-FDG-6-磷酸盐不能被进一步代谢并且基本上滞留于细胞中。 ¹⁸F-FDG在细胞中累积的程度反映了葡萄糖摄取和磷酸化的程度，且其在癌 细胞中的累积可通过定量和半定量方法评估从而得到关于恶性肿瘤的重要 的解剖学和功能信息。

尽管¹⁸F-FDG在肿瘤学中是优选的PET药物，但其也具有一些公认的 不足。

这些不足包括其由于高的正常细胞摄入而不能使脑肿瘤显像和不能区 分肿瘤细胞和慢性炎症。为了克服¹⁸F-FDG在癌细胞显像中的弱点，在过 去若干年中为开发出不再具有这些不足的新的PET制剂付出了诸多努力。

因此，出现了大量的肿瘤成象剂。一些这样的制剂目前正处于临床研 究或临床应用中并作为研究除葡萄糖代谢之外的肿瘤生物化学的其他方面 的额外的工具。

这些新成象剂的一个缺点在于其对应的成象方法非常耗时，因此并不 总适于常规诊断。此外，这些制剂及其对应的成象方法非常昂贵，因此难 以应用于大量的患者群体。因此，使用高特异性靶的决定需要从临床和经 济角度周密考虑。

另一个问题在于其通常是一个反复实验的过程才能够确定患者是否是 高特异性成象方法的好的候选者。

在这些情况下，诊断的成本会大量增加；例如，估计高特异性成象剂 的额外成本为每位患者2000美元。然而，最重要的缺点在于，时间被浪费 了，而这有可能对患者具有致命的后果。

肿瘤诊断和治疗的另一个问题在于，在许多情况下存在涉及退化程度 和水平的肿瘤细胞的不均匀的、异质性分布。这意味着，具有更高或更低 侵袭性的恶性肿瘤表型的区域可在限定的肿瘤区域中共存。高侵袭性肿瘤 细胞通常对放射和/或化学疗法具有更低的敏感性(或更高的抗性)，从而导 致放射治疗失败率升高。有时，这一侵袭性与细胞中氧的缺乏或不存在(缺 氧)相关。

最近，基于解剖学和/或功能成象信息的空间分布的放射剂量分布(不 均匀剂量模式)已通过Y.Yang和L.Xing(Med.Phys.，32(6)，2005)所公开 的等式得以描述。然而，所描述的剂量包括基于学识和经验的相对系数(D_rel) 且在涉及个体恶性肿瘤的实际情况和绝对程度时依然具有较高可能的不确 定性。

这种在剂量确定上的不确定性通常导致肿瘤细胞增殖和转移的发生增 加以及恶性肿瘤复发。为了克服这一问题，绝对放射剂量通常都会增加， 但却导致了更高的患者放射死亡率。