[发明专利]用于提供适形放射治疗同时对软组织进行成像的系统

说明书

本申请是2005年2月17日递交的PCT国际申请PCT/US2005/004953于2006年10月11日进入中国国家阶段的中国专利申请号200580010944.6、发明名称为“用于提供适形放射治疗同时对软组织进行成像的系统”的发明专利申请的分案申请。

相关专利申请参考

本申请要求获得于2004年2月20日提出申请的美国临时专利申请No.60/546,670的优先权。

关于政府资助研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明涉及放疗系统和方法，更特别地，涉及用于在放射治疗期间向患者递送放射剂量时对患者的解剖学构造进行快速和反复成像的放射治疗系统和方法，从而可以确定在多天或多周内递送给患者的实际电离辐射剂量，并且可以对治疗进行调节，以解决由于器官运动或者患者几何形状改变造成的任何治疗递送误差。本发明采用的磁共振成像方法与现有的x-射线计算断层摄影(CT)成像相比，可改善软组织的对比度，并可以提供额外的代谢和生理信息，以改善靶标描述，并允许监视患者或疾病对治疗的响应。

背景技术

在治疗由于增生组织紊乱导致的疾病时，例如癌症和冠状动脉再狭窄，对患者已知含有或怀疑含有病灶的部分进行放射。出于这个目的，使用放射治疗计划系统首先获取患病部分和周围区域的计划图像。

放射治疗计划系统一般包括CT或磁共振成像(MRI)模拟器。在开始治疗之前的某一天进行CT或MRI放射治疗，以获得多个共配准(coregistered)剖面2-D图像。这些剖面图像用已知的算法加以组合可以产生3-D图像。对这些3-D模拟图像进行显示然后加以分析，以鉴别待处理的可疑患病区的位置，例如射线照相显见的肿瘤或微小疾病扩散的可疑区。这些待处理的区域称作放射治疗靶标。为了努力解决器官运动问题，提出了边际和计划靶标体积(PTV)的概念，试图在大多数照射期间，对很可能含有靶标的体积进行放射。PTV包括几何边际，用于解决患者几何或运动差异。相似地，显示并分析3-D图像以鉴别可能被放射损伤的重要正常解剖结构和组织，例如脊髓和肺，从而评估放射对这些组织功能的潜在冲击。这些需要被隔离或者保护免于过多放射的区域称作危险临界结构或器官，并可以包括一个边际以解决患者几何或运动的差异。然后根据由单系列CT和/或MRI图像得出的放射治疗靶标和临界结构的单静止模型传统地规划放射治疗的递送。因为已知技术不允许同时进行成像和治疗，因此患者和其全部内部器官都需要精确地复位，以便进行精确的剂量递送。然而，在技术上已知，即使对于单次剂量递送而言，精确地将患者复位也是不可能的，这是由于如下的几个因素：不能重现患者姿态，也就是患者躯体的几何形状和对直；患者的生理变化，例如体重降低或者肿瘤生长或萎缩；和患者的器官运动，包括但不仅限于呼吸运动、心脏运动、直肠膨胀、蠕动、膀胱充盈和自主肌肉运动。注意，器官运动可能以很快的时间发生，例如可能在单次剂量递送期间发生(例如，呼吸运动)，称作“次内(intra-fraction)”器官运动，或者它们可能以较慢的时间发生，例如在不同剂量递送之间发生改变，称作“次间(inter-graction)”器官运动。对患有颅外癌症的患者进行的大部分治疗处理要求所递送的辐射治疗是分次的，也就是说，剂量分许多次加以递送。典型地，每天递送的剂量为单次1.8-2.2Gy或者双次1.2-1.5Gy，并且在工作日期间递送(周一到周五)；分别以2.0或1.8Gy用7-8周递送例如70-72Gy的累积剂量。本发明的目的是克服在放射治疗的多周内由于患者姿态误差、生理变化以及次内和次间器官运动对放射治疗的限制。另一个目的是允许医生通过执行MRI提供代谢和生理信息或估计整个疾病的生长或萎缩，从而周期性监视患者疾病对于治疗的响应。

然后确定放射场形状，使之与显示在计划图像中的患病靶标区或可疑区的图像轮廓一致。从包括患病部分的宽阔区域的剖面图像或者从由3-D模拟图像产生的从一个特定方向观看的透射图像确定放射角。显示从放射角观看到的透射图像。然后操作者根据所显示的图像确定放射场的形状，给放射场设定一个等角点(参考点)。

任选地，患者可以相对于传统的模拟器定位(能够为放射治疗设备产生门静脉图像的垂直电压X-射线成像系统)。设置该模拟器的放射角，使之等于如上确定的放射角，并且通过放射线照相技术在胶片上产生放射图像，用作参考放射图像。利用CT或MRI模拟软件可以产生相似的数字重建放射图像。