[发明专利]剂量率调制的立体定向放射性手术

说明书

本公开涉及用于放射治疗的方法和系统。本公开的实施例可以接收包括靶和危及器官(OAR)的图像的医学图像。一些实施例还可以接收靶剂量和对OAR剂量的约束。一些实施例还可以基于靶剂量和约束来生成剂量施加计划。生成剂量施加计划可以包括：基于靶剂量和靶的位置来确定待沿弧施加放射的所述弧的布置；将所述弧划分为多个段；确定与各段相关联的剂量率；基于所确定的剂量率来计算预测的OAR剂量；以及将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较，以确定预测的OAR剂量是否满足对OAR剂量的约束。

技术领域

本公开总体涉及放射治疗或放射疗法。更具体地，本公开针对用于放射疗法中的剂量计划的系统和方法。

背景技术

放射疗法用于治疗诸如脑的哺乳动物组织中的肿瘤。立体定向放射外科(SRS)就是一种这样的放射治疗技术，通过该技术在相对于三维参考系统定位的病变的短期治疗过程中以高精确度传送高剂量的放射。在SRS期间，多个放射束被从不同的角度导引朝着诸如肿瘤的靶。这些放射束会聚在等中心。位于等中心的组织接收高剂量，而周围区域接收相对较低的剂量。因此，对于SRS系统，将剂量传送到符合靶形状的区是至关重要的。以这种方式，靶接收所需剂量，且由周围组织(通常称为危及器官(OAR))接收的剂量可以被最小化。

在某些情况下，靶可以被可能对放射敏感的OAR包围。因此，必须将这些OAR接收的剂量限制在预定水平。在治疗计划期间，需要满足对OARs接收的剂量的这种限制，通常称为约束。

可以通过操纵束源的布置来满足该约束。在SRS系统中，束源通常沿着弧旋转，其中束源的布置被称为弧布置。在肿瘤接近关键OAR或肿瘤具有非圆形形状的那些情况下，单独操作弧布置可能不能满足约束。

治疗非圆形或不规则形状的肿瘤的一种方式是将多束聚焦区域(也称为等中心)组合成符合肿瘤形状的非圆形或不规则形状。图1A-1C示出了该方法的概念。如图1A和1B所示，与一组弧(例如，弧组[12A，12B]或[22A，22B])相关联的等中心(例如，10或20)可以具有圆形(例如，在2D图像中)或球形(例如，在3D图像中)的形状。为了绘制图1C中所示的靶32的细长椭圆形状，可以组合等中心10和20(例如，通过组合它们的相关联的弧组)以形成符合靶形状的组合等中心(例如，30)。

发明内容

本公开的某些实施例涉及放射治疗系统。放射治疗系统可以包括存储计算机可执行指令的存储器和通信地耦合到存储器的处理器装置。处理器装置可以被配置为执行用于接收患者的医学图像的计算机可执行指令。医学图像可以包括靶和危及器官(OAR)的图像。处理器装置还可以被配置为执行用于接收待由靶接收的靶剂量以及对于待由OAR接收的OAR剂量的约束的计算机可执行指令。另外，处理器装置可以被配置为执行用于基于靶剂量和对OAR剂量的约束生成剂量施加计划的计算机可执行指令。生成剂量施加计划可以包括基于靶剂量和靶的位置来确定要沿其施加放射的弧的布置，并且将弧划分为多个段。生成剂量施加计划还可以包括确定与各段相关联的剂量率，并且基于确定的与各段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量。另外，生成剂量施加计划可以包括将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较以确定预测的OAR剂量是否满足对OAR剂量的约束。

本公开的某些实施例涉及由处理器装置执行的用于放射治疗系统中的剂量计划的方法。该方法可以包括接收患者的医学图像。医学图像可以包括靶和危及器官(OAR)的图像。该方法还可以包括接收待由靶接收的靶剂量和对于待由OAR接收的OAR剂量的约束。此外，该方法可以包括基于靶剂量和对OAR剂量的约束来生成剂量施加计划。生成剂量施加计划可以包括基于靶剂量和靶的位置来确定要沿其施加放射的弧的布置，并将弧划分为多个段。生成剂量施加计划还可以包括确定与各段相关联的剂量率，以及基于确定的与各段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量。另外，生成剂量施加计划可以包括将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较，以确定预测的OAR剂量是否满足对OAR剂量的约束。