[发明专利]生成用于实现人体或动物体的放疗中的放射治疗计划的系统和方法

说明书

说明

本发明涉及生成用于实现人体或动物体的解剖部分的放疗中的放射治疗计划的方法。

本发明也涉及用于实现人体或动物体的预选解剖部分的放疗中的放疗治疗计划系统。

本发明也涉及放射治疗传输系统。

在上面导言中提到的系统，例如，在本申请的申请人名下的欧洲专利申请no.1374949中披露。在EP 1374949中，生成了治疗计划，其中，能量发射源移动通过已经植入患者体内的若干导管。通常，为了该目的，具有大约3.7mm长度的发射源沿导管以大约5mm步幅以逐步方式移动，以便在导管周围实行预定剂量分布。普遍的方式是，计算在导管周围的相对剂量分布，其距离导管中心1cm的距离处规格化。

在近距离放疗(brachy therapy)治疗应用中，利用一个或多个中空治疗导管穿通肿瘤可接近的癌组织(例如，男性前列腺、女性乳房或动物体或人体中其它几乎无论何位置)。利用所谓的后装(after-loading)设备，治疗导管连接在患者身体的外侧，该设备具有辐射传输装置，以便使一个或多个能量发射源前进通过所述导管。在治疗之前生成的已知治疗计划解决方案中，能量发射源(或多个发射源)在导管内预定位置(并因此在治疗部位内)停止了预定时间。

通常，预定位置称为驻留位置，并且能量发射源在特定驻留位置中停顿的预定时间称为驻留时间。驻留位置和驻留时间在治疗计划单元中通过离散最优化算法计算。认识到，驻留步幅基于3D中剂量谱(曲线)的允许计算时间和期望计算网格之间的折衷来选择。发现大约5mm的驻留步幅符合准确性标准和计算速度。进一步发现，驻留步幅相对地独立于发射源的源长度和各向异性。通常，使用具有3.7mm长度的发射源。

然而，一种治疗计划解决方案至少包括一组位于插入的导管中的驻留位置和驻留时间，这提供了离散治疗解决方案。当能量发射源在每个驻留位置停止某个驻留时间时，在该位置传输的辐射剂量呈现了点源状分布，该分布的峰值(或高度)通过在所述驻留位置的驻留时间间隔长度以及其它因素(例如发射源放射性(activity)水平而确定。

这样的离散治疗计划解决方案不提供理想治疗计划系统，其中，该系统意图在于，目标位置接收均匀剂量范围(coverage)，并且其中，防止围绕目标位置的健康组织接收辐射。

一种用来为每个导管确定辐射剂量分布的离散最优化技术在1970年代首先开发。这些技术在依靠植入物治疗乳癌和前列腺癌时利用局部限定的模板网格来确定针对预期治疗该使用的最优解决方案是什么。这些最优化技术良好匹配最早的近距离放疗治疗系统。

由于虚拟导管和能量发射源在待治疗的虚拟解剖部分内的位置与这些固定的驻留位置相关并受限于该位置，因此为全部导管使用单一步幅大小限制了该计划的软件。这约束了外部驻留位置在每个导管中相对于目标边界的放置。

本发明旨在提供新方法，以便生成用于实现动物体解剖部分的放疗中的放射治疗计划，其中，可由治疗计划系统的虚拟工作空间构成更有效使用，并因此在计划的辐射剂量分布和理想辐射剂量分布谱(曲线)位置之间提供更准确匹配。本发明的进一步目的是提供辐射计划系统，其中，计算的剂量分布的均匀性基本独立于在导管内的发射源的轨迹的长度。

根据本发明，提供用于实现人体或动物体的预选解剖部分的放疗中的放疗治疗计划系统，其中，一个或多个导管沿某个定向而插入所述解剖部分，每个导管为至少一个能量发射源限定了轨迹，使得所述能量发射源沿所述轨迹移动通过所述导管，所述放射治疗计划系统包括：

-治疗计划装置，用于为实现所述放疗而生成放疗计划，所述治疗计划包括的信息至少关于：

-在待治疗的所述解剖部分内的所述一个或多个导管的数量、位置和方向；

-所述至少一个能量发射源沿为所述导管限定的相应轨迹的默认驻留位置和驻留时间，每个轨迹具有针对所述一个或多个导管中的每个导管的开始位置和结束位置；以及

-所述一个或多个导管中的每个导管的辐射剂量分布，所述治疗计划系统包括用于生成治疗计划的装置，所述用于生成治疗计划的装置被布置成确定对应于多个等距隔开的修订驻留位置的修订驻留步幅，所述许多修订驻留位置符合所述开始位置与所述结束位置之间的轨迹，并且其中，所述导管的辐射剂量分布是基于相等数量的所述修订驻留位置而生成的，所述修订驻留步幅基本匹配所述默认驻留步幅。

根据本发明的另一方面，提供用于实现动物体的预选解剖部分的放疗中的辐射治疗传输系统，所述放射治疗系统包括：

-插入装置，用于将一个或多个导管插入所述解剖部分，每个导管为至少一个能量发射源限定至少一个轨迹；