[发明专利]用于调强弧形治疗序列化与最优化的方法和装置

说明书

本申请要求2007年10月16日提交的序列号为60/980,228的美国临时专利申请的权利，该申请被特地以引用的方式整体并入本文。

本申请涉及辐射处置。本申请在医学肿瘤学中的辐射处置方面具有具体应用，其还涉及需要对经受处置的对象施加辐射剂量的其他医学和非医学应用。

调强放射治疗(IMRT)是在二十世纪九十年代发展起来的处置技术，并且已经从大约2000年开始在世界范围内临床使用。IMRT具有产生这样的处置计划的优点，即在所述处置计划中，与传统的处置技术相比，处于危险中的器官接受低得多的剂量。临床IMRT处置已经专门地使用静态射束(这种情况下，台架在处置期间不移动)；仅仅多叶准直器(MLC)移动。

传统的IMRT处置是以预先确定的角度绕患者施予的。在每个角度，有一系列的子野(segment)或MLC孔径形状。在处置机器在各角度和子野间移动时，所述射束被关闭。这一“停工时间”延长了处置时间。

调强弧形治疗(IMAT)使用弧形射束而不是静态射束。在传统的IMRT以及IMAT处置中，MLC叶片的行程部分地决定了处置将花费的时间。与传统的IMRT相比，IMAT的优点是它能够产生这样的处置计划，即在所述处置计划中，处于危险中的器官接受更少的剂量，而肿瘤仍然可以在短得多的施予时间内接受规定的剂量。通过使用连续IMAT弧，射束总是在工作，因此消除了所述停工时间。

IMAT技术的另一方面是处置计划过程的流水化。通常，期望产生这样的处置计划，即最大化施加于肿瘤或其他病灶的处置剂量，同时最小化对周边组织的损害。为了实现某些情况下精确的剂量分布，可能需要大量的射束角度。增加这种角度的数量通常会增加处置计划过程的工作量和计算复杂度。这进而趋向于增加处置计划时间，或反过来，需要使用相对功能更强大的计算机。在IMAT计划中，用户可能仅必须指定弧度参数，并且对于多数情况，默认值将是合适的。

在其他各点都相同的情况下，期望降低对患者施加期望的处置所需要的时间，同时仍然施予近似于所指定的剂量的处置。同样地，期望降低处置计划过程的计算复杂度。

本申请的各方面解决了这些及其他问题。

根据第一方面，一种方法包括：对于包括在沿弧的第一角度定位处的第一和第二子野的调强弧形治疗处置计划，确定沿所述弧的所述第一和第二子野的期望的分布，其中每个子野在唯一的角度位置处。所述方法还包括根据所确定的分布来分布所述第一和第二子野。

根据另一方面，一种装置包括：用于对于包括在沿弧的定位处的第一和第二子野的调强弧形治疗处置计划确定沿所述弧的第一和第二子野的期望的位置的模块。所述装置还包括用于根据所述期望的位置来定位所述第一和第二子野的模块。

根据另一方面，一种计算机可读存储介质包含指令，当被计算机处理器执行所述指令时，所述指令使得所述处理器执行一种方法。所述方法包括：结合包括位于沿处置施予弧的第一射束位置的第一和第二子野的辐射处置计划，将所述第一子野重新定位到第一子位置并且将所述第二子野重新定位到第二子位置。

根据另一方面，一种计算机可读存储介质包含指令，当被处理器执行时，所述指令使得所述处理器执行一种方法。所述方法包括：结合包括位于沿处置弧的第一射束位置的第一和第二子野的调强弧形治疗处置计划，在第一定位附近沿所述弧分布所述第一和第二子野。

本发明是以示例的方式举例说明的，并且不限于附图中的图形，在附图中，同样的参考标记指代相似的元件，其中：

图1描述了处置计划和施予系统；

图2描述了方法；

图3A、3B和3C描述了射束位置、子野和重新定位的子野。

现在，转到图1，辐射处置计划器102开发了用于由辐射处置施予系统104施予的处置计划。

如图所示，施予系统104包括辐射源112、射束整形器114以及定位器120。辐射源112可以包括线性加速器、辐射材料、粒子辐射源(例如，质子源)或其他电离辐射源。

射束整形器114整形来自辐射源112的辐射，以产生施加于对象106的靶118的空间变化的辐射束116。因此，例如，可以调整所述射束的形状，以使得当沿射束116的方向观察时(即，沿射束的视线)大体符合靶118的形状。还可以操作射束整形器114以调整射束116的相对空间强度，从而将相对更高(或更低)的辐射剂量施加于靶118的不同区域。