[发明专利]治疗计划

说明书

本发明涉及放射治疗领域以及用于治疗计划的方法、软件和系统。获得在放射疗法单元中患者的治疗期间患者的待治疗区域的靶区。进行第一等中心点定位过程尤其包括在从表面向内的方向上，评估沿着所述表面的法线方向和相应起始体素中的相应等距离表面的法线方向的潜在等中心点位置，并且进行第二等中心点定位过程尤其包括识别所述靶区的中轴或所述靶区的中心点，将等中心点放置在沿着所述中轴的位置处，基于到现有等中心点和到靶表面的距离将等中心点放置在所述靶区中。

技术领域

本发明涉及放射治疗领域，并且涉及用于借助于包括具有固定辐射焦点的放射治疗单元的放射治疗系统来计划患者的治疗疗程的系统、方法和模块。特别地，本发明涉及用于确定靶区中的等中心点的位置的系统、方法和模块。

背景技术

手术技术的发展多年来取得了很大进展。例如，对于需要脑外科手术的患者，现在可以进行非侵入性外科手术，其对患者的创伤非常小。

一种用于非侵入性外科手术的系统是Leksell GammaPerfexion系统，其通过γ辐射提供这种外科手术。辐射从大量固定的放射源发射，并且借助于准直器(即，用于获得有限横截面的射束的通路或通道)朝向限定的靶或治疗体积聚焦。所述源中的每一个提供不足以损伤介入组织的γ辐射剂量。然而，在来自所有或一些辐射源的辐射束相交或会聚的情况下发生组织破坏，导致辐射达到组织破坏水平。会聚点在下文中称为“焦点”。

用于放射治疗(包括例如伽玛刀放射外科手术)的治疗计划优化旨在使递送到患者体内的靶区的剂量最大化(例如，在肿瘤的治疗中)，同时使递送到相邻正常组织的剂量最小化。在治疗计划优化中，递送的辐射剂量受到两个竞争因素的限制，其中第一个是向靶区递送最大剂量，并且第二个是向周围正常组织递送最小剂量。

治疗计划优化是包括优化使用的注射的数量(即，递送的剂量的数量)、注射量、注射时间和注射位置的过程。显然，靶区的不规则性和尺寸极大地影响所需的注射次数和用于优化治疗的注射量。通常，该过程包括获得靶的三维表示(例如，通过X射线的非侵入性图像捕获)以用于放射治疗，并且用表示注射的球体填充靶，而不会将由辐射强烈给药的区域大大扩展到靶外部，并且在注射之间没有有限的重叠)。已经示出，为了保持剂量均匀性(甚至覆盖例如50％的等剂量水平)并且在多次注射计划中，注射不应以太大的程度彼此重叠。因此，重叠注射可能破坏靶内的期望剂量均匀性。此外，突出到靶外部的注射可能导致对周围正常组织的过量剂量。对于相同体积但不同形状的靶，这需要针对复杂轮廓(即，针对具有不规则形状的靶)使用小注射并且针对规则形状使用较大注射。

凸计划优化(所谓的Leksell伽玛刀的扇区持续时间优化(SDO))中的先决条件是等中心点位置是固定的。多年来已经提出了几种方法来找到可行的位置集。所有这些算法的共同特征是靶区在几何上填充有作为注射的真实剂量分布的代理的若干3D形状。然而，作为SDO的结果，从每个等中心点递送的剂量是注射的加权和；准直器配置和每次注射的权重不是先验已知的。因此，将等中心点位置基于剂量分布的不良描述将不可撤销地导致次优解。

在Bourland等人的US6,201,988中，公开了这种优化过程。中轴变换(所谓的骨架化)用于表征靶形状并确定注摄参数(即，位置、准直器尺寸和重量)。根据US6,201,988，仅考虑潜在注射位置的骨架点，并且通过骨架化提供对应的注射量。注射由球体表示，并且在填充过程中被建模为圆盘。骨架的端点用作填充过程中的起点。然而，US6,201,988中所示的治疗计划优化可以提供具有非最佳发射尺寸分布的治疗计划，例如，可以包括不必要的大量小注射尺寸，导致使用许多注射。

另一种启发式方法是模板匹配，其中，表示紧凑剂量分布(所谓的发射)的模板被放置为接触靶区外围，而不会太多地重叠其他发射。当不再存在这样的发射位置时，到目前为止覆盖的体积被视为非靶，并且以减小的靶区重复该过程。因此，从表面向内填充靶，试图在每次迭代时放置尽可能大的发射。在Elekta AB的专利US9358404中描述了这种方法。

然而，仍然需要用于计划治疗和用于优化治疗计划的更有效的方法。