[发明专利]用于辐射逆向治疗计划的系统

说明书

本发明涉及一种用于线性加速器的辐射逆向治疗计划系统，包括：‑辐射源，其配置用于递送个体剂量喷射（a^j），每一次个体剂量喷射具有目标区域内部和/或外部的预定位置和入射角、大小和形状，‑至少数据总线系统（102），‑耦合到数据总线系统（102）的存储器（106），其中存储器（106）包括计算机可用程序代码，以及‑耦合到数据总线系统（102）的处理单元（104），其中处理单元（104）配置成执行计算机可用程序代码以便：‑预先计算（10）个体剂量喷射（a^j）的集合，‑基于一个或若干约束（20）将权重（s_j）关联（40）到每一次个体剂量喷射（a^j），其特征在于，处理单元（104）执行计算机可用程序代码以便：‑找到（30）个体剂量喷射的最稀疏子集，以满足所述一个或多个约束（20）。

技术领域

本发明的实施例涉及用于计划和实时控制辐射治疗的系统。在不失一般性的情况下，本发明的系统可以有用地用于通过各种性质的准直辐射源来计划放射疗法的治疗，该准直辐射源比如例如是多束伽马辐照、由线性加速器生成的光子束、常规高电压X射线源或放射源。本发明还可以有用地用于计划和控制通过带电射束（例如电子、离子或强子）进行的治疗辐照。

背景技术

包括放射疗法和放射外科学系统的许多辐射疗法系统使用产生单个辐射束的γ放射性同位素或粒子加速器（典型地，线性电子加速器，简称为LINAC），以辐照身体的目标区。即便光子疗法是盛行的，通过粒子束（例如电子和质子）进行的辐照也被使用且已经示出其相应应用区域中的非常高的成功率。存在非静态结构的选择性辐照的与在光子疗法的情况下相同的困难，并且本发明可以被有用地应用于任何形式的辐射疗法。

在努力控制剂量沉积模式以便实现最优疗效并尽可能多地减少向健康组织递送的剂量的情况下，已经开发了若干类型的准直器和辐照几何结构，其通常具有相当大的成功。

在基于LINAC的放射疗法系统中，辐照并非不仅在与辐射束相对于目标的固定预定位置和取向相对应的一个单个入射（即一次喷射）下执行，而是其使用多个接连入射以提高剂量递送的一致性。大数目的多个入射被用于执行所谓的基于Linac的放射外科手术。

射束横截面典型地包括在范围10cm-30cm中，例如在前一种情况下为20cm，且在后者中可以取决于所选择的准直器的大小而是4、8或16mm的。基于LINAC的辐射疗法通常配备有用于根据所选治疗计划修改横向射束尺寸的准直器设备。若干最近的放射疗法和放射外科学系统包括多叶式和微多叶式自动准直器，其可以在治疗期间被控制以便以毫米范围内的几何精度产生任意形状的辐射束。

在大多数实例中，线性加速器的辐照不在与辐射束相对于目标的固定预定位置和取向相对应的一个单个入射（即一次喷射）下执行，而是根据多个接连入射而执行，以提高剂量递送的一致性。大数目的多个入射被用于执行所谓的基于LINAC的放射外科手术。

在本发明的上下文中，名词“权重”指代喷射的一个或多个参数，例如以非限制性方式，指代辐照的时间和/或剂量率和/或剂量分布等。

在大多数基于LINAC的放射疗法系统中，发射头附连到可绕患者以完整或部分圆形机械旋转的物理支撑物（称为“台架”）。患者躺在其中的台面（称为“沙发”）有时也可以以线性或成角台阶而移动。辐射束的强度和形状在逐个入射的基础上加以适配，或者可能甚至在单个入射内通过合适地控制LINAC和通过自动多叶式准直器加以适配。

台架和/或沙发的移动的组合使目标位置处（所谓的等角点处）的多个接连辐射束的相交成为可能，因而产生目标内部的高总剂量并且同时导致周围区域中的较低辐射。

一些其他系统（即，由公司Accuray商业化的Cyberknife）使用安装在机器人臂上的小尺寸LINAC，从而允许保持LINAC的机器人头的运动中的大自由度，并且因而允许多种多样的LINAC位置和入射角。