[发明专利]用于放射治疗中的剂量计算的方法、计算机程序和系统有效

专利信息
申请号: 201680002864.4 申请日: 2016-03-21
公开(公告)号: CN106714906B 公开(公告)日: 2019-03-01
发明(设计)人: 比约恩·哈尔德马克 申请(专利权)人: 光线搜索实验室公司
主分类号: A61N5/10 分类号: A61N5/10
代理公司: 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 代理人: 张焕生;谢丽娜
地址: 瑞典斯*** 国省代码: 瑞典;SE
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摘要:
搜索关键词: 用于 放射 治疗 中的 剂量 计算 方法 计算机 程序 系统
【说明书】:

一种用于剂量计算的方法和计算机程序,包括使用来自分次图像的信息来更新来自计划图像的轮廓信息,并且还包括把来自所述分次图像和所述计划图像的密度信息用于执行剂量计算。

技术领域

本发明涉及放射治疗,并且特别涉及可以例如用于放射治疗中的剂量计划的优化中的剂量计算。

背景技术

放射治疗涉及使患者内的诸如肿瘤的靶经受一个或多个辐射束。理想地,应该将特定剂量递送到靶并且使最小辐射到达周围的组织。特别是应该使对诸如心脏的关键组织或器官的辐射最小化。通常放射治疗被分配在许多分次治疗(session)中,例如一天一次并持续数天或数星期。

为了全面地计划放射治疗,患者的相关部分的3D计划图像被产生并被分割。分割(segmenting)图像是指确定各种关注区域的边界,诸如靶和周围组织、器官等的边界并且把这些边界加入到图像中。计划图像还可以基于来自图像图库(atlas)的图像。因为肿瘤和其他器官的大小和形状及其位置将通常在放射治疗的过程中改变,所以通常的做法是在放射治疗的一个或多个时间,例如,在每个放射治疗的分次治疗开始时取得分次图像(fraction image)。来自分次图像的信息用于更新放射治疗计划。这被称为自适应放射治疗计划。

剂量计划要求关于各种器官的位置以及关于其物质特性的信息,诸如密度和/或原子组成。密度信息用于剂量计划。如果使用了光子放射治疗,则密度和原子组成确定辐射的衰减。如果使用了诸如质子放射治疗的离子放射治疗,则密度和原子组成确定停止功率,其影响离子将在患者的身体内行进的距离。对于初始计划,该信息取自计划图像。分次图像通常用于确定关注区域的新边界,以正确地瞄准辐射束。

因此,计划图像应该不仅包括关于轮廓的信息,而且应该包括关于每个关注区域的物质特性的信息。当肿瘤和其他组织的几何形状在治疗期间改变时,分次图像被用来获得最新的轮廓信息。因此,分次图像可能具有比计划图像少得多的信息。这是有利的,因为它对于每个分次图像允许到患者的更低辐射剂量并且还允许利用不太昂贵的成像系统来取得分次图像。例如,扇形射束CT扫描(在本文档中被称为CT)可以用于计划图像,同时锥形射束CT(CBCT)扫描用于治疗图像。CT图像包括剂量计划所需的所有信息但是相对昂贵并且涉及到患者比例如CBCT更高的辐射剂量。CBCT另一方面不总是提供关于物质特性的可靠信息并且具体地经受诸如深拉失真的失真,其中图像的密度在图像的边缘附近被曲解。其他成像技术涉及甚至更低或没有辐射但是不提供适当的治疗计划所必需的所有信息。

在自适应治疗计划中,建立计划图像与一个或多个分次图像之间的坐标的映射的过程被称作图像配准(registration)。数个配准方法在本领域中是已知的。特别优选的是可变形图像配准方法,其考虑每个器官的个别运动以及在放射治疗期间通常发生的变形这两者。在可变形配准中,计划图像中的每个体素(voxel)被映射到分次图像中的对应体素,使得能够确定身体的对应部分的移动。术语可变形配准和弹性配准被可交换地使用。

欧洲专利申请EP 1 778 353公开了用于在治疗分次治疗之间适应放射治疗计划的可变形配准的使用。轮廓信息是通过利用与计划图像的可变形配准在分次图像中获得的并且用于更新放射治疗计划。

对于大多数关注区域来说密度在放射治疗的过程中变化很小。对于其他区域来说,密度可能在短时间帧内显著地变化。例如肠和膀胱的大小和内容将随着时间而变化。空气或液体的存在将影响密度,并且因此显著地影响器官的衰减或停止功率。用于图像配准的当前可用的方法未考虑这些改变。

发明内容

因此本发明的目标是提供将考虑可能在放射治疗的过程中发生的组织密度的变化的剂量计算方法。

这个目标是根据本发明通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求11的计算机程序产品来实现的。本发明还涉及将根据本发明的计算机程序产品包括在程序存储器中的用于剂量计算的系统。

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