[发明专利]自适应放射疗法系统

说明书

描述了用于自适应放射疗法的技术和治疗计划装置。该方法可以包括访问两个医学图像，所述两个医学图像呈现在不同时间处患者的关注区域。每个医学图像可以被分割成靶区域和至少一个非靶区域。该方法可以包括访问变形矢量场，该变形矢量场包括多个将第一医学图像中的个别体素映射到第二医学图像中的对应体素的矢量。该方法可以包括生成修改的变形矢量场，并对修改的变形矢量场进行后处理以补偿靶区域的形状或尺寸的变化。

优先权声明

本申请要求2017年9月7日提交的美国申请序列第15/697,667号的优先权，其全部内容通过引用并入。

技术领域

本公开内容一般性涉及辐射疗法。更具体地但非限制地，本公开内容涉及用在自适应放射疗法中的系统和方法。

背景技术

辐射疗法，也称为放射疗法，用于治疗哺乳动物(例如，人和动物)组织中的肿瘤和其他疾病。放射疗法治疗的一个示例是从外部源朝向患者施加高能束，以产生定向至患者的靶部位的准直辐射束。靶可以是患者的身体中包含要暴露于辐射束并由辐射束治疗的患病器官或肿瘤的区域。必须准确地控制辐射束的布置和剂量，以确保靶接收到由医生为患者规定的辐射剂量但是对周围的健康组织——通常称为风险器官(OAR)——的损害最小化。

为了计划患者的放射疗法治疗，在辐射疗法治疗疗次(session)之前获取患者在预期治疗位置的一个或更多个医学图像，并且通常是在开始治疗的许多天前获取这些医学图像。这些医学图像被称为计划图像。

医生可以使用计划图像来识别和描绘一个或多个靶以及OAR的轮廓。描绘轮廓可以被手动地、半自动地或自动地执行。创建治疗轮廓，治疗轮廓通常称为计划靶体积(PTV)，其包括靶轮廓加上将微观病变以及治疗的不确定性考虑在内的足够的边缘。由医生规定辐射剂量，并且创建辐射疗法治疗计划，该辐射疗法治疗计划将规定的剂量最佳地传送到PTV，同时使对OAR和其他正常组织的剂量最小化。治疗计划可以由医生手动地生成，或者可以使用优化技术自动地生成。优化技术可以基于临床的和剂量测定指标以及约束条件(例如，对肿瘤和OAR的最大、最小和平均辐射剂量)。

开发疗程以将规定的剂量通过多个分次(fraction)来传送，其中每个分次在不同的治疗疗次中传送。例如，30至40个分次是典型的，但是可以使用五个甚至一个分次。这些分次典型地在每个周工作日被传送一次或者在某些情况下两次。在某些情况下，辐射治疗计划可以在整个疗程中改变，以在某些区域中集中更多的剂量。

在每个分次，患者被安排在辐射治疗装置的患者支承附件(通常被称为“诊察台”)上并且被重新定位为尽可能地接近计划图像中患者的位置。遗憾的是，因为患者不是刚性物体并且患者的解剖结构可以移动或改变，所以在实践中这是一项要准确地执行的困难任务。分次间的变化或改变通常被称为分次间变化，而分次本身期间发生的变化或改变通常被称为分次内变化。

图像引导放射疗法(IGRT)试图使分次间变化的问题最小化。IGRT包括在辐射放疗前不久获取一个或更多个患者的医学图像，并使用这些图像来识别和补偿分次间变化。与可以在任何诊断扫描仪上获取的计划图像相对，IGRT图像是在患者处于治疗位置的情况下在治疗室中直接获取的。为了补偿分次间变化，将IGRT图像与计划图像进行比较，以量化自计划图像生成以来患者的解剖结构上发生的变化。例如，可以分析计划图像和IGRT图像，以计算将计划图像与IGRT图像最佳地对准的整体移位和/或旋转。一旦已经计算出移位和/或旋转，可以对患者支承附件的位置进行相应的调整，使得患者在治疗疗次期间的位置与获取计划图像时患者的位置更紧密地匹配。应注意的是，在这种情形下，仍然传送原始计划，并且只有患者的位置改变以使与计划的位置的偏差最小化。