[发明专利]利用周期性运动提供质子放射治疗的方法

说明书

本文中描述了用于根据确定的患者状态从连续旋转的台架朝向靶给送粒子束的技术。可以使用确定的患者状态和台架的识别的台架角度来向靶给送一组子束(例如，辐射剂量的图案)。粒子束可以在台架角度的范围旋转。可以在台架旋转的同时连续地给送上述一组子束。

背景技术

辐射治疗或“放射治疗”可以用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症或其他疾病。一种这样的放射治疗技术被称为“伽马刀”，通过伽马刀，使用以较高的强度和高精度会聚在靶区(例如，肿瘤)处的大量低强度伽马射线照射患者。在另一示例中，使用直线加速器(“linac”)提供放射治疗，由此靶区被高能粒子(例如，电子、高能光子等)照射。在另一示例中，使用重带电粒子加速器(例如质子、碳离子等)提供放射治疗。辐射束的布置和剂量被精确地控制以向靶区提供处方剂量的辐射。辐射束也通常被控制成减少或最小化对例如可以被称为“危及器官”(OAR)的周围健康组织的损伤。辐射可以被称为“处方的”，原因是通常医师开处方将预定剂量的辐射给送至诸如肿瘤的靶区。

通常，准直束形式的电离辐射从外部辐射源朝向患者定向。可以通过一个或更多个衰减器或准直器(例如，多叶准直器)来提供对辐射束的调制。可以通过准直来调节辐射束的强度和形状，通过使投射束与靶组织的轮廓一致来避免损伤与靶向组织相邻的健康组织(例如，OAR)。

治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)以及例如识别肿瘤附近的关键器官。治疗计划的创建可能是耗时的过程，在此过程中，计划者试图遵守各种治疗靶或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)靶或其他约束)，例如考虑到各自的约束的重要性(例如，加权)以便制定临床上可接受的治疗计划。该任务可能是耗时的试错过程，该过程由于各种危及器官(OAR)是复杂的，因为随着OAR的数目增加(例如，对于头颈部治疗，大约有13个OAR)，该过程的复杂性也增加。远离肿瘤的OAR可能更容易地免受辐射，但是靠近靶肿瘤或与靶肿瘤交叠的OAR在治疗期间可能更难以不经受辐射暴露。

通常，对于每个患者，可以以“离线”方式生成初始治疗计划。例如使用一种或更多种医学成像技术，可以在给送放射治疗之前充分开发治疗计划。成像信息可以包括例如来自X射线、计算机断层扫描(CT)、核磁共振(MR)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或超声的图像。医疗服务人员如医师可以使用指示患者解剖结构的三维成像信息来识别一个或更多个靶肿瘤以及肿瘤附近的危及器官。医疗服务人员可以使用手动技术描绘要接收处方辐射剂量的靶肿瘤，并且医疗服务人员可以类似地描绘处于放射治疗损伤的风险的附近组织如器官。

替选地或者附加地，可以使用自动化工具(例如，瑞典的Elekta AB提供的)来辅助识别或描绘靶肿瘤和危及器官。然后可以使用基于临床和剂量测定的靶和约束(例如，对肿瘤和关键器官的最大、最小和平均辐射的剂量)的最优化技术来创建放射治疗的治疗计划(“治疗计划”)。

治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)并且识别肿瘤附近的关键器官。可以在给送指定放射治疗部分开始之前进行图像获取。这种成像可以提供有助于识别靶区的位置或有助于识别靶区的运动的信息。这种同期成像可以在遗传上被称为“实时”，但是通常在图像的获取和放射治疗的给送之间存在延时或时间延迟。

然后可以稍后通过定位患者和给送处方放射治疗来执行治疗计划。放射治疗治疗计划可以包括剂量“分割”，由此在预定时间段内(例如，45个分割或某些其他分割总数)提供一系列的放射治疗给送，例如每次治疗给送包括总处方剂量的指定分割。在治疗期间，相对于治疗束的患者位置或靶区位置是重要的，因为这样的定位部分地确定了靶区或健康组织是否被辐射。

在一种方法中，可以通过使用粒子如质子代替电子来提供放射治疗。这通常可以称为质子治疗。质子治疗的一个显著已知优点是：与其他形式的放射治疗(例如X射线疗法)相比，质子治疗以极小的出射剂量提供了优异的剂量分布。由于极小的出射剂量，到危及器官(OAR)的剂量显著减少。另外的优点包括每次治疗更低的剂量，这降低了副作用的风险并且可以改善质子治疗期间和质子治疗之后的生活质量。