[发明专利]递送放射治疗的系统和方法

说明书

提供了一种用于递送放射治疗的放射治疗系统和方法。在一些方面，放射治疗系统包括光束引导器，该光束引导器包括被配置用于产生用于照射患者的放射的放射源，该光束引导器具有至少四个移动自由度。放射治疗系统还包括控制器，该控制器被配置用于根据放射治疗计划操作光束引导器以照射患者，其中基于光束引导器的至少四个移动自由度确定的解空间生成放射治疗计划。

相关申请的交叉引用

本申请基于2017年3月24日提交的美国临时申请62/476,287、题为“递送放射治疗的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR DELIVERING RADIOTHERAPY)”，要求其优先权，并且通过引用其整体结合于此。

关于联邦资助研究的说明

本发明是由国立卫生研究院资助的R44CA183390和R43CA183390下得到政府支持而作出的。政府对本发明具有一定的权利。

背景技术

本公开总体上涉及外部光束放射治疗(external beam radiation therapy)系统和方法，并且更具体地涉及具有拥有至少四个自由度的光束引导器的外部光束放射治疗系统和方法。

常规外部光束放射治疗(也被称为“远距放射治疗”)通常是通过将由线性加速器(“LINAC”)产生的电离辐射的光束引向患者中所限定的目标体积来实施的。通过使用准直仪和其他设备将光束成形为治疗区域并使用成形的光束照射患者一定的时间，可以在目标中建立具有特定分布的放射剂量。在准备放射治疗计划时，使用计划图像(诸如，计算机断层扫描(“CT”))来选择优化治疗效果并减少放射引起的副作用的光束配置。

此外，医学成像还可在称为图像引导放射治疗(“IGRT”)的技术中与放射治疗的递送同时使用。使用来自图像的位置信息补充放射治疗计划，IGRT可以提高所递送的放射的精确度。这允许给予目标区域的放射剂量逐步增加以实现更好的结果，同时降低对健康的组织的风险。

调强放射治疗(“IMRT”)是一种外部光束放射治疗技术，其利用计算机计划软件生成针对患者中的目标结构和非目标结构的位置、形状和运动特性的三维放射剂量图。为此，IMRT利用可独立控制强度和能量的多个光束。具体地，每个光束包括数个子光束或细光束，该子光束或细光束的单个强度可以改变以调制光束。使用此技术，目标肿瘤内的特定区域、以及患者的解剖中的其他目标结构和非目标结构可以接收不同的放射剂量强度。

递送给患者的放射治疗的质量至少部分取决于光束的空间布置和强度调制。当优化光束定向时，可以显著地提高治疗质量。然而，经优化的计划通常需要非共面光束，使用常规LINAC可能难以递送非共面光束。这是因为这些机器利用仅有一个旋转自由度的台架。为了解决这个问题，治疗计划通常包括重新定位患者卧榻。然而，协调台架和卧榻运动以及成像可使得治疗复杂化并且带来重大问题的可能性。例如，碰撞、患者移动以及使用成像来监测患者的困难，可能干扰治疗并导致设备损坏和患者受伤。此外，对卧榻和台架移动的机械约束仅提供有限数量的附加光束定向。在许多情况下，此类受限的光束配置可能阻止临床医生达到最佳计划质量，并且因此无法获得最佳治疗方案。

因此，需要用于递送放射治疗的改进的系统和方法。

发明内容

提供了一种用于递送放射治疗的放射治疗系统和方法。可以从下面的描述理解本公开的特征和优点。

在本发明的一个方面，提供了一种放射治疗系统。放射治疗系统包括光束引导器，该光束引导器包括被配置用于产生用于照射患者的放射的放射源，该光束引导器具有至少四个移动自由度。放射治疗系统还包括控制器，该控制器被配置用于根据放射治疗计划操作光束引导器以照射患者，其中基于光束引导器的至少四个移动自由度确定的解空间来生成放射治疗计划。