[发明专利]用于分析放射治疗设备几何的系统、软件和相关方法

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及放射治疗。更具体而言，本发明涉及用于分析患者治疗设备的几何的系统、设备、软件和相关方法。

背景技术

[0002]放射治疗在治疗特定类型的癌性肿瘤、病变或其他“目标”是有效的。如果充足放射剂量照射到肿瘤或病变体积，则绝大多数这种目标可完全根除。然而，由于对目标周围的健康组织或者对靠近目标的其他健康身体器官的损伤，使用必要的有效放射剂量会导致并发症。例如适形放射疗法治疗的各种放射过程的目标是将所照射的放射剂量限制为仅由目标外表面定义的目标体积，同时最小化对周围健康组织或相邻健康器官的放射剂量。如果未将有效放射剂量照射到患者体内恰当位置，则会产生严重并发症。

[0003]放射疗法治疗通常使用例如线性加速器或其他放射产生源的辐射照射设备来治疗目标。常规线性加速器包括旋转台架，该旋转台架一般绕水平轴旋转并具有可围绕患者放置的放射束源，该放射束源可以将放射束导向待治疗的目标。该线性加速器还包括旋转治疗台，该旋转治疗台一般绕垂直轴旋转且可以将目标置于旋转台架的可旋转平面内。就放射治疗束来看，当放射治疗束穿过患者身体进入目标时，各种类型的装置或设备在放射束源旋转期间可以进一步使放射治疗束的形状与目标的空间轮廓一致。例如具有多个叶或指凸(fingerprojection)的多叶准直器可以被编程，以分别移入或移出放射束路径以整形该放射束。

[0004]各种类型的放射治疗计划系统可以产生放射治疗计划，该放射治疗计划在实施时将照射特定剂量的放射，该放射整形为与目标体积相一致，同时限制照射到敏感的周围健康组织或相邻健康器官或结构的放射剂量。通常，患者受到的放射疗法治疗计划基于利用计算机断层摄影(“CT”)扫描、磁共振(“MR”)成像、或者为X射线通过患者产生的平片的常规模拟片(simulation film)的诊断研究。该放射疗法计划经过发展，使得患者的肿瘤或病变位于在放射疗法治疗时将被使用的位置。

[0005]与诊断研究以发展放射疗法治疗计划时所使用的技术无关，在施加适形放射疗法治疗或静态放射疗法治疗时，目标相对于放射施加装置或设备的位置是非常重要的。成功的放射疗法取决于精确地将放射束在恰当的位置投到目标上。因此，需要在诊断研究时将目标的位置与在放射疗法治疗时将如何定位该目标相关联。还需要在施加放射疗法治疗整个过程中维持放射施加装置或设备和目标之间的对准。如果该位置关系不准确，则放射剂量不会施加到患者体内的正确位置，可能对目标肿瘤或病变治疗不足，并损伤健康的周围组织和器官。

[0006]因此，恰当的放射疗法取决于精确地将放射束置为与待治疗的患者恰当地并列。这可以通过使放射束和患者位置都参照称为等中心(isocenter)坐标系的坐标系来实现，该等中心坐标系是由放射施加装置或设备的几何定义的。在线性加速器示例中，台架、治疗台、以及准直器分别具有设计成在治疗室中间相交于特定位置的旋转轴，该特定位置称为等中心，为等中心坐标系的原点。该等中心坐标系通常标称上定义为水平(x轴)、垂直(z轴)，并且与台架旋转轴(y轴)共线。感兴趣的这三个轴的交点(等中心)被确定并作为参照“点”，以将目标朝向放射治疗计划取向并用于执行后续的放射施加。

[0007]为了依据放射计划施加放射疗法，患者的位置通常调整为将目标置于线性加速器的等中心。也就是说，患者置于放射施加装置或设备的治疗台上，以与在制定治疗计划时使用的位置一致。依据该放射治疗计划，治疗台被旋转以将目标布置在等中心，从而将目标的视野和准直器或线性加速器的其他放射施加装置预期的视野对准。治疗台随后锁定在恰当位置，且患者被固定，使得放射疗法治疗可以开始。

[0008]在线性加速器示例中，等中心可以视为当承载放射束源的线性加速器的台架围绕患者内的目标旋转时、来自准直器的放射束相交的点。确定等中心的位置的方法有很多种。例如，一种确定等中心的方法包括将标记装置附着到台架，例如支撑标记工具的长棒，并将垂直取向的接收材料片(例如纸)置为毗邻该标记装置。台架随后旋转从而在接收材料上形成弧或圆。然后操作人员可以检查该弧或圆以确定该弧或圆的原点，其与所述等中心相关。此外，例如操作人员可以实际上布置放射束，从而测量台架旋转过程中放射束的方向，由此确定等中心的位置。还可以进行其他物理测量以帮助操作人员确定等中心的近似位置。通常安装在治疗室壁上的激光被指向或引导为在该等中心处交叉以标识等中心的预定位置。置于治疗台上的体模(phantom)(患者结构模拟装置)通常用于执行这种激光对准。