[发明专利]辐射疗法计划与治疗的剂量方面

说明书

辐射治疗计划包括：访问参数的值，所述参数诸如将要引导到目标中的子体积中的射束的数量、射束方向以及射束能量。访问指定所述辐射治疗计划的限制的信息。所述限制包括所述目标外部的每个子体积的辐照时间的限制。其他限制可包括所述目标中的每个子体积的辐照时间的限制、所述目标中的每个子体积的剂量率的限制、以及所述目标外部的每个子体积的剂量率的限制。调整所述参数的所述值，直到所述目标外部的每个子体积的所述辐照时间满足所述辐照时间的最大限制。

相关美国申请

本申请涉及于2017年7月21日提交并且据此全文以引用方式并入的Vanderstraeten等人的标题为“Geometric Aspects of Radiation Therapy Planningand Treatment”的美国申请号15/657052，代理人案卷号VAR-17-008-US。

背景技术

辐射疗法治疗癌症的用途众所周知。通常，辐射疗法涉及将一束高能质子、光子、离子或电子辐射(“治疗性辐射”)引导到目标或目标体积(例如，肿瘤或病灶)中。

在用辐射治疗患者之前，制定特定于所述患者的治疗计划。计划基于过去经验使用模拟和优化限定疗法的各种方面。总体上，治疗计划的目的是将足够的辐射递送到目标，同时使周围的正常健康组织到辐射的暴露最小化。

计划者的目标是相对于在朝向一个目标的改进对达到另一目标可能有不利影响的意义上可能相矛盾的多个临床目标找到最佳的解决方案。例如，使肝避免接收一定剂量的辐射的治疗计划可能导致胃接收太多辐射。这些类型的权衡导致其中计划者制定不同计划以找到最适于达到期望结果的一个计划的迭代过程。

最近的辐射生物学研究已经证明在单个短暂的时间段内将全部的相对高的治疗性辐射剂量递送到目标的效用。这种类型的指令在本文中总体上称为FLASH辐射疗法(FLASH RT)。迄今为止的证据表明当正常健康组织暴露于仅单次辐照达仅非常短暂的时间段时，FLASH Rt有利地使所述组织免受损害。FLASH RT因此引入了常规辐射治疗计划中未考虑到或未达到的重要约束。

发明内容

在诸如调强粒子疗法(IMPT)的调强辐射疗法(IMRT)中，射束强度跨患者体内的治疗区域(目标)变化。根据治疗模式，可用于调强的自由度包括射束成形(准直)、射束加权(光点扫描)和入射角(可称为射束几何)。这些自由度导致实际上无限数量的潜在治疗计划，并且因此一致且有效地生成和评估高质量治疗计划超出人类的能力并且依赖于使用计算系统，特别是考虑到与使用辐射疗法来治疗像癌症的病痛相关联的时间约束以及正在经历辐射疗法或需要在任何给定时间段期间经历辐射疗法的庞大数量的患者。

根据本发明的实施方案提供一种用于FLASH辐射疗法(FLASH RT)的改进的辐射治疗计划方法，以及基于这种计划的改进的辐射治疗。在实施方案中，访问参数的值，所述参数诸如将要引导到目标中的子体积中并跨子体积引导的射束的数量、射束的方向(例如，相对于患者或目标的机架角度，或相对于患者或目标的喷嘴方向)以及射束的射束能量。方向被确定为使得射束的路径在目标外部的重叠量最小化，或者使得射束的路径在目标外部完全不重叠。射束在目标内可以重叠或可以不重叠。射束可以是质子射束、电子射束、光子射束、离子射束或原子核射束(例如，碳、氦和锂)。

在实施方案中，辐射治疗计划包括：访问参数的值，所述参数诸如将要引导到目标中的子体积中的射束的数量、射束方向以及射束能量。访问指定辐射治疗计划的限制的信息。在实施方案中，限制是基于剂量阈值，并且包括目标外部的每个子体积的辐照时间的最大限制。剂量阈值可取决于组织类型。其他限制可包括目标中的每个子体积的辐照时间的最大限制、目标中的每个子体积的剂量率的最小限制、以及目标外部的每个子体积的剂量率的最小限制。在实施方案中，调整参数的值，直到目标外部的每个子体积的辐照时间满足辐照时间的最大限制。