[发明专利]用于在离子束治疗中达到目标剂量适形的系统和方法

说明书

本公开涉及用于通过这样的方式确定射程移位器的厚度以在离子束治疗中获得目标剂量覆盖范围的系统、方法、计算机程序和计算机可读介质：在处理器中接收输入参数，所述输入参数包括放射能量参数、射程移位器材料参数、对象几何信息、以及射束特征参数；以及基于输入参数，对至少一个输送方向中的每一个输送方向进一步计算将输送最佳剂量一致性的射程移位器厚度。其中射程移位器用于对目标体积进行放射治疗的机器中。

技术领域

本发明通常涉及用于在目标体积内的离子束放射治疗中获得目标剂量覆盖范围的解决方案，同时使对周围组织的不需要的剂量最小化。更具体地，本发明涉及用于在离子束治疗中确定射程移位器设定的系统和对应的方法，从而获得目标剂量覆盖范围和最小化的不需要的剂量。本发明还涉及一种计算机程序和一种处理器可读介质。

背景技术

放射治疗通常涉及使诸如患者体内的肿瘤之类的目标经受一个或多个放射束。理想情况下，应将特定的放射剂量输送至目标，同时应使最小的剂量到达周围组织和器官。特别是，应该根据肿瘤所处的位置使到达诸如心脏、膀胱或脊柱之类的关键组织或器官的剂量最小化。

对于各种组织和器官的最大剂量和最小剂量在一组临床目标中规定。为了验证计算的放射剂量，可以替代地使一个或多个放射束经受体模。

在放射疗法治疗计划领域，无论是在传统的光子治疗中，还是在离子束治疗中，在治疗实施之前，在例如通过使用计算机断层扫描(CT)扫描仪知道患者体内的、体模等内的将进行处理的目标体积之后，用户都会创建放射治疗计划，本文后面也称为治疗计划。如果目标体积包含在患者体内，则目标体积通常是患者体内受肿瘤例如癌症影响的器官或器官的一部分。

使用不充分的治疗计划方法经常导致不充分的放射疗法治疗计划，这又导致不良的目标剂量覆盖范围和/或到达周围组织和器官的不需要的剂量分布。在最坏的情况下，这可能导致目标体积不能接收所需的治疗剂量和/或对关键组织或器官产生损害。

在有源技术中，离子通过调制的笔形射束在由放射治疗机器支持一定范围的治疗能量内传递。笔形射束的能量将决定射束方向上的离子射程。为了达到所需的深度，可以通过使用放置在放射治疗机器与患者或者体模之间的水等效材料的射程移位器来调节离子射程，这将减小患者或者体模中的离子射程。

射程移位器用于调整离子射程以便达到目标所在的深度，即实现目标深度覆盖范围，本文后面也称为目标覆盖范围。当机器的能量下限太高而无法覆盖浅层目标时，需要使用射程移位器，以克服无法向表面目标传递放射的问题。射程移位器还用于支持固定数值能量的机器，并且固定能量之间的区间很大。在这种情况下，射程移位器用于覆盖以其他方式将难以实现目标覆盖范围的深度区间。

发明人已经发现仍然需要允许改进或优化现有的参数生成和/或放射治疗计划的新的方法和策略，以最小化对健康组织的剂量，即实现改进的目标剂量一致性，同时保持目标覆盖范围。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种解决方案，用于改进或优化用于放射治疗计划的现有参数生成，以在保持目标覆盖范围的同时实现改进的目标剂量一致性。该目的通过提供一种用于计算和呈现离子束扫描中的传递所需的剂量分布的射程移位器的最佳厚度的方法来获得，从而在对于不同的机器能量设定保持目标覆盖范围的同时实现改进的目标剂量一致性。

目标剂量一致性受侧向剂量下降(半影)的影响，并且通过更清晰的半影来改进，下文中也称为更好/更清晰的侧向半影。

发明人已经认识到，由于笔形射束的半影在通过材料传输时变宽，但是较高能量的笔形射束通常比较低能量的笔形射束具有更清晰的半影，因此高能量与射程移位器的组合、或高能量与更高厚度的射程移位器的组合可能会比低能量不与射程移位器的组合、或者低能量与更薄的射程移位器的组合提供更好/更清晰的半影。因此，确定最佳射程移位器厚度并非易事。