CN104043195A - 有关于照射治疗体积同时维持治疗体积距放射治疗等中心预定偏移距离的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的各实施方式总体上涉及有关于照射治疗体积同时维持治疗体积距放射治疗等中心预定偏移距离的方法和设备。具体地，提供了一种控制电路，其被配置用来控制至少患者支撑平台的选择性移动（在放射治疗疗程期间并且通常放射源同时也在移动），以使在至少一部分所述放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积维持在距放射治疗等中心预定偏移距离处。通过一种方法，所述控制电路维持所述预定偏移距离持续所述放射治疗疗程的持续时间。通过一种方法，所述控制电路进一步被配置用来控制至少所述患者支撑平台的选择性移动，以使在所述放射治疗疗程期间，所述患者的放射治疗标靶体积沿预定轨迹移动（甚至同时维持以上提到的预定偏移距离）。

Description

有关于照射治疗体积同时维持治疗体积距放射治疗等中心预定偏移距离的方法和设备

技术领域

本发明总体上涉及经由移动的放射源来治疗性照射患者的标靶体积。 

背景技术

使用放射来治疗医学病状包括已知的现有技术努力领域。例如，放射疗法包括用于减小或消除有害肿瘤的许多治疗计划的重要组成部分。令人遗憾的是，所施加的放射不能固有地在有害物质与患者继续存活所需的或甚至对其关键的相邻健康组织、器官或其类似物之间做出区分。因此，通常以小心施用的方式施加放射，以至少试图将放射局限于给定标靶体积。 

许多治疗计划允许从多个不同角度朝向标靶组织输送放射。弧形疗法（例如）构成一个所述方法。一般来说，所述方法具有以下益处：倾向于提供所需放射剂量至标靶体积，同时通过使伴随放射剂量在较大的非靶向物质主体上扩散来减轻总体放射对任何具体非标靶物质的影响。 

也就是说，所述方法仍然可以潜在地导致输送不当放射剂量（作为单一剂量或作为（例如）经过一系列放射治疗积累的累积剂量）给患者身体的尤其敏感的非标靶区域。 

发明内容

附图说明

通过提供在以下详细描述中描述（尤其当结合附图探讨时）的有 关于照射治疗体积同时维持治疗体积距放射治疗等中心预定偏移距离的方法和设备，至少部分地满足了以上需要，在附图中： 

图1包括方框图——当根据本发明的多种实施方案配置时的示意图； 

图2包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图3包括当根据现有技术配置时的透视示意图； 

图4包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图5包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图6包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图7包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图8包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图9包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图； 

图10包括当根据本发明的多种实施方案配置时的透视示意图；并且 

图11包括当根据本发明的多种实施方案配置时的方框图。 

附图中的元件是为了简化和清晰而示出，并且不必按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸和/或相对定位可相对于其它元件放大，以帮助提高对本发明的多种实施方案的理解。同样，在商业上可行的实施方案中有用或必需的常见但众所周知的元件通常不描绘出，以有利于得到本发明的所述各种实施方案的妨碍较少的视图。某些动作和/或步骤可以具体发生顺序来描述或描绘，而本领域技术人员将理解，关于次序的这种特定性实际上不是必需的。本文使用的术语和表述具有如以上所述技术领域的技术人员赋予所述术语和表述的普通技术含义，除非另外在本文阐述不同的特定含义。 

具体实施方式

一般来说，所述各种实施方案假定使用（1）放射疗法机和（2）患者支撑平台，所述放射疗法机具有可移动放射源和相应的放射治疗等中心。控制电路被配置用来控制至少患者支撑平台的选择性移动 （在放射治疗疗程期间并且通常放射源同时也在移动），以使在至少一部分放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积维持在距放射治疗等中心预定偏移距离处。 

通过一种方法，控制电路维持所述预定偏移距离持续放射治疗疗程的持续时间。预定偏移距离可以随应用设置而变化。然而，具有可能值的示例偏移距离的范围可以（举例来说）是约2厘米至约20厘米（其中更长距离当然是可能的，并且约10厘米的距离适用于至少一些应用设置）。 

通过一种方法，控制电路进一步被配置用来控制至少患者支撑平台的选择性移动，以使在放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积相对于放射治疗等中心沿着预定轨迹移动（甚至同时保持以上提到的预定偏移距离）。将所述预定轨迹限制为预选几何体积在至少一些应用设置中可以是有用的。所述教导在实践中是高度灵活的并且将适合多种不同形状的几何体积。对于许多应用设置，并且为了便于计算，使用球体作为预定几何体积（其中球体的中心可以与以上提到的放射治疗等中心重合并且其半径等于以上提到的预定偏移距离）可以是有用的。 

经过如此配置，并且与这些方面的典型实践相反，治疗体积可以在单个放射治疗疗程期间，经由多个平面而不是仅经由单个平面暴露于放射。因此，所述教导允许给定放射治疗计划更灵活，以避免非标靶区域（包括尤其关键或敏感的非标靶区域）的不当照射。 

在对以下详细描述进行全面回顾和研究后，所述以及其它益处可变得更清楚。现在参照附图，并且具体来说参照图1，本教导涉及具有放射疗法机101的放射疗法设备100，所述放射疗法机101具有可移动放射源102（如移动的X-射线源）。在所述实例中，放射源102沿着包括环形轨道的圆周的弧形路径移动（如由带有参考数字103的箭头所示）。在此具体实例中，放射源102在整个环形轨道的360度具有全自由度。然而不管其位置在哪，放射源102都保持瞄准圆的中心。此中心在本领域中称为放射治疗等中心，并且在所述附图中由参 考数字105表示。 

此描述假定放射源102将放射以所谓的扇形束形式输出。一个所述扇形束由参考数字106表示并且另一个所述扇形束（如由放射源102输出，当后者定位在由参考数字104表示的另一个位置中时）由参考数字107表示。（应了解，可以使用多种已知的束成形工具（如但不限于可调节钳夹和多叶片准直仪）中的任何一个来将所述扇形束调节得窄于或宽于如根据适合于给定治疗计划的需要所绘出的扇形束。） 

一般来说，本描述假定放射疗法机101具有足够的大小，以在施用放射剂量期间接纳至少患者的一部分。存在众多本领域中已知的这种放射疗法机。一般来说，它们的构造和使用方式构成众所周知的现有技术努力的领域。因此，为了简洁和简明起见，此处不提供这些方面的进一步描述，除非其中另外的细节可能尤其与本文进一步提供的具体描述有关。 

放射疗法设备100进一步包括患者支撑平台108。暂时参照图2，患者支撑平台108可以根据需要包括所谓的治疗床。本领域中已知多种床是出于这一目的，并且本教导将基本上适合将另外用于本文所阐述目的的任何形式因素或设计。 

所述患者支撑平台108被设定大小并且配置成至少部分地装配在以上提到的放射疗法机101内。患者支撑平台108还被配置成相对于放射疗法机101选择性地移动。移动的特定可获得方向可以在一定程度上随应用设置而变化。相对移动的潜在有用方向的实例包括但不限于如由参考数字201表示的垂直移动、如由参考数字202表示的横向水平移动，以及如由参考数字203表示的纵向水平移动。其它实例包括如由参考数字204表示的偏转移动（即围绕垂直轴的旋转移动），以及如由参考数字205表示的俯仰移动。 

本教导在实践中是高度灵活的并且将易于适合患者支撑平台108的其它种类的移动（当可获得时）。例如，患者支撑平台108相对于纵轴滚动的能力可以用于这些方面。所述教导还将易于适合使用包括 可以至少在一定程度上彼此独立地各自移动的两个或多个单独的患者支撑组件的患者支撑平台108。 

再次参照图1，放射疗法设备100进一步包括控制电路109，其可操作地耦合至至少患者支撑平台108。经过如此配置，控制电路109能够控制患者支撑平台108的选择性移动。所述控制电路109可以包括目的固定的硬连线平台或可以包括部分或全部可编程平台。所述架构选项是本领域中熟知和理解的，并且在此处不需要进一步描述。所述控制电路109被配置（例如，通过使用本领域技术人员充分了解的相应编程）用来执行一个或多个本文所描述的步骤、动作和/或功能。 

通过一种任选方法，控制电路109还可操作地耦合至存储器110。存储器110可集成至控制电路109或可以根据需要（全部或部分）与控制电路109物理分离。所述存储器110还可以作为控制电路109的局部（其中，例如，均共享共同的电路板、底盘、电源和/或外壳），或可以部分或全部远离控制电路109（其中，例如，当与控制电路109相比较时，存储器110物理定位于另一个设施、城市区域或甚至国家中）。 

所述存储器110可以用于（例如）非短暂性储存计算机指令，所述指令当由控制电路109执行时，使控制电路109如本文所描述进行表现。（如本文所使用，对“非暂时性”的所述引用将理解为指所储存内容的非短暂状态（并且因此排除所储存内容仅构成信号或波的情况），而不是储存介质自身的易失性，并且因此包括非易失性存储器（如只读存储器（ROM））以及易失性存储器（如可擦除可编程只读存储器（EPROM）））。 

如果需要，所述控制电路109还可以可操作地耦合至以上提到的放射疗法机101，从而在放射治疗疗程期间控制（例如）放射源102的操作和/或移动。 

在此时，注意到关于所述放射疗法机101的普通使用方式的一些另外的特定细节可能是有帮助的。图3显示对应于放射疗法机101自身的三维X-Y-Z坐标系300。根据这些方面的典型现有技术实践，即 使当放射源102在放射源102穿过弧形路径301（如环形路径）时呈现任何数目的不同角度，放射源102也保持处于同一平面中。如以上所提到，放射源102在其穿过弧形路径301全程中保持瞄准等中心105。因此，将患者的标靶体积302物理定位在等中心105并且在整个放射治疗疗程的过程中维持所述位置是普通实践。 

本教导涵盖在这些方面相当不同的一些东西。具体来说，并且现在参照图4，控制电路109被配置用来控制至少患者支撑平台108的选择性移动，以使在至少一部分放射治疗疗程期间，将患者的放射治疗标靶体积302维持在距放射治疗等中心105预定偏移距离“X”处。通过一种方法，所述偏移距离“X”可以位于等中心105的相反于放射源102的那一侧。通过另一种方法，根据需要，所述偏移距离“X”可以维持在等中心105的与放射源102位于同侧的那一侧。 

通过一种方法，即使当放射源102沿其弧形路径301移动时，控制电路109也维持所描述的关系。通过图示的方法，图5显示与图4相比放射源102处于弧形地平移的位置。尽管所述移动，并且尽管放射源102保持指向放射疗法机101的等中心105，患者的标靶体积302仍然定位在距等中心105相同的预定偏移距离“X”处（并且仍然至少大致上与放射源的中心射线共线）。 

可以通过患者的治疗体积相对于放射疗法机101的选择性移动达成所描述关系的保持。所述移动可以通过移动放射疗法机101自身，或通过移动患者，或通过移动放射疗法机101和患者两者来实现。由于在治疗疗程期间将放射头限制于单个平面，所以本教导涵盖在治疗疗程期间移动患者以达成患者的治疗体积的所需移动。 

如以上所指出，控制电路109至少部分地通过选择性移动患者支撑平台108来维持预定偏移距离。图6提供这些方面的简单的说明性实例。如所示，患者支撑平台108从第一位置（由参考数字601表示）沿第一移动向量602并且接着沿第二移动向量603移动至第二位置（由参考数字604表示）。由控制电路109采用以实现患者的标靶体积302的所需移动的具体移动（和所述移动的速度）可以相对于患者 支撑平台108自身的移动能力而变化。 

本领域技术人员将认识到，使用预定偏移距离进而有利于控制患者支撑平台108的选择性移动，以使在放射治疗疗程期间以及当放射源102穿过其自己的路径时，患者的放射治疗标靶体积302沿预定轨迹（即连续路径）移动（相对于等中心105）。通过一种方法，所述预定轨迹限制于预选几何体积。根据需要，所述限制可以包括将预定轨迹限制于预选几何体积的外周表面。 

现在参照图7，并且借助于简单的说明性实例，以上提到的预选几何体积可以包括球体702。在所述实例中，所述球体702的半径等于以上提到的预定偏移距离“X”并且其中心与放射治疗等中心105重合。参考数字701进而表示患者的标靶体积302在球体702的表面外围上的具体位置。 

将了解，整个标靶体积302通常将不装配在由球体的表面上的所述点提供的空间内。相反，所述点（以及事实上，以上提到的预定偏移距离“X”）将通常相对于治疗体积具有一些预定的指定关系。例如，通过一种方法，球体的表面上的点701可以对应于与治疗体积相对应的一些特别标识的点（如但不限于治疗体积的几何中心）。 

当放射源102在放射治疗疗程期间围绕等中心105移动时，控制电路109操纵患者支撑平台108以沿球体702表面上的预定轨迹移动标靶体积302的方式移动。适当地这样做（当然）将尤其实现以上提到的标靶体积302与等中心105之间预定偏移距离“X”的维持。 

另外，然而，所述方法可以具有相对于患者改变放射源的扇形束的平面的有益作用。当然，通过改变所述相对平面，放射治疗可以向治疗体积提供所需放射剂量，而同时使总体更大量的非靶向患者物质暴露于相同累积量的非靶向放射。因此，与现有技术的这些方面的技术相比，任何给定非靶向体积将倾向于接受较小伴随剂量。 

图9示出沿球体702的表面的所述轨迹的第一短线（leg）901。图10示出相同轨迹的另外短线1001。将注意到的是，有时轨迹可以为相当线性的并且在其它时间可以为相当非线性的。特定方向、长度 以及构成轨迹的转弯定义为维持以上提到的预定偏移距离同时还在放射治疗疗程期间利用不同暴露平面的函数。也可以限制给定轨迹的特定性，以确保患者支撑平台108在物理上能够实现相应的所需移动，并且还确保患者支撑平台108在放射疗法机101内具有空间，以达成所需移动而在患者支撑平台108（和/或患者）与治疗区域中的其它物体/表面之间没有任何碰撞。 

如以上所指出，虽然球体形状的体积用作适用的说明性实例（并且实际上通过简化特定放射治疗计划的具体轨迹的计算而提供若干益处），所述教导将易于适合其它形状。这可以包括相对对称形状（如以上提到的球体、立方体等）以及任意和/或不对称的适宜形状。可能存在具有具体靶向挑战的某些患者，例如，看似随机的具有恰好尤其适合于特定患者的表面形状的斑点状体积最适用的靶向挑战。 

对于给定放射治疗疗程，与以上提到的体积的形状的治疗的特定性、预定偏移距离、采用轨迹以及其它相应系统参数和设置由相应放射治疗计划指定。如本领域中所已知，治疗计划通常用于指定与相对于给定患者施用所述治疗相关的任何数目的操作参数。例如，许多治疗计划允许使用可变的束形状使标靶体积暴露于来自若干不同方向的可能不同剂量的放射。 

所述治疗计划通常在使用之前优化。（如本文所使用，“优化”将理解为指对候选治疗计划加以改进，而不必确保优化的结果实际上是唯一的最佳方案。）许多优化方法使用自动增加法，其中进而使用多种自动修改的（即“增加的”）治疗计划优化参数来计算和测试各种优化结果。在本方面所述方法可以作用良好。 

参照图11，放射疗法治疗计划设备1100可以包括相应控制电路1101（如合适地编程和设置的一个或多个计算机），其可操作地耦合至存储器1102。所述存储器1102可以具有储存在其中的信息，如关于一个或多个可获得的放射疗法机的信息，所述放射疗法机具有可移动放射源和相应的放射治疗等中心以及患者支撑平台（如本文所描述的那些）。经由采用标准优化技术的编程，控制电路1101可以测 试多种体积形状、预定偏移距离、轨迹等，以鉴定一个或多个合适的治疗计划，其实现具体患者的治疗体积的特定给予，同时在一些可观的或指明的程度上避免对非靶向体积的不当给予。 

经过如此配置，控制电路1101可以优化指明治疗疗程的放射疗法治疗计划，所述放射疗法治疗计划包括控制患者支撑平台的选择性移动，以使在至少一部分计划的放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积维持在距放射治疗等中心预定偏移距离处。如以上所描述，所述计划可以进一步指明对应于治疗体积相对于放射疗法机的等中心的相对运动的具体轨迹，所述轨迹可以在适当时限制于根据以上的选择的几何体积的表面。 

如果以及当需要时，所述控制电路1101可以任选可操作地耦合至选择的一个或多个用户接口1103。所述用户接口1103可以包括多种用户输入机制（如但不限于键盘和小键盘、光标控制装置、触敏显示器、语音识别接口、姿势识别接口等）和/或用户输出机制（如但不限于视频显示器、音频换能器、打印机等）中的任何一个，以便于接受来自用户的信息和/或指令和/或提供信息至用户。 

所述控制电路1101也可以任选地通信连接至一个或多个网络1104，其包括多种内联网和外联网（如但不限于国际互联网络）中的任何一个。经过如此配置，控制电路1101可以（例如）与其它用户、设施或类似物共享具体的优化放射治疗计划。 

经过如此配置，患者（和因此患者的标靶体积）经由预定系列的患者支撑平台相对于放射疗法机的移动而移动，从而极大地促进在单个治疗疗程过程期间使标靶体积在多于单个平面中暴露于放射扇形束。所述教导将适合广泛多种修改，从而满足目前是困难的或不可能达成的任何数目的挑战和要求。 

本领域的技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的范围的情况下关于以上所描述的实施方案做出广泛多种修改、更改和组合，并且所述修改、更改和组合将视为在本发明构思的范围内。但作为这些方面的一个实例，根据需要，单个放射治疗疗程可以在疗程的第一部分 期间使用以上提到的预定偏移距离、预定轨迹以及预选几何体积的形状的第一组所选参数，并且接着在疗程的第二后续部分期间转为使用所述具体设置和选择的第二组不同所选参数。 

Claims (21)

1.一种放射疗法设备，包括：

放射疗法机，具有可移动放射源和相应的放射治疗等中心；

患者支撑平台；

控制电路，被配置用来控制至少所述患者支撑平台的选择性移动，以使得在至少一部分放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积维持在距所述放射治疗等中心预定偏移距离处。

2.根据权利要求1所述的放射疗法设备，其中所述控制电路被配置用来在所述患者的整个所述放射治疗疗程中维持所述预定偏移距离。

3.根据权利要求1所述的放射疗法设备，其中所述预定偏移距离为至少十厘米。

4.根据权利要求1所述的放射疗法设备，其中所述控制电路进一步被配置用来控制至少所述患者支撑平台的选择性移动，以使得在所述放射治疗疗程期间，所述患者的放射治疗标靶体积沿预定轨迹移动。

5.根据权利要求4所述的放射疗法设备，其中所述预定轨迹限制于预选几何体积。

6.根据权利要求5所述的放射疗法设备，其中所述预定轨迹限制于所述预选几何体积的外周表面。

7.根据权利要求6所述的放射疗法设备，其中所述预选几何体积包括球体。

8.根据权利要求7所述的放射疗法设备，其中所述球体的中心与所述放射治疗等中心重合并且其半径等于所述预定偏移距离。

9.一种放射疗法治疗计划设备，包括：

存储器，具有储存在其中的关于放射疗法机的信息，所述放射疗法机具有可移动放射源和相应的放射治疗等中心以及患者支撑平台；

控制电路，可操作地耦合至所述存储器并且被配置用来至少部分地通过控制所述患者支撑平台的选择性移动，以使得在至少一部分计划的放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积维持在距所述放射治疗等中心预定偏移距离处，来优化放射疗法治疗疗程。

10.根据权利要求9所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述控制电路进一步被配置用来至少部分地通过在所述患者的整个所述计划的放射治疗疗程中维持所述预定偏移距离来优化所述放射疗法治疗疗程。

11.根据权利要求9所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述控制电路进一步被配置用来至少部分地通过控制所述患者支撑平台的选择性移动，以使得在所述计划的放射治疗疗程期间，所述患者的放射治疗标靶体积沿预定轨迹移动，来优化所述放射疗法治疗疗程。

12.根据权利要求11所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述预定轨迹限制于预选几何体积。

13.根据权利要求12所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述预定轨迹限制于所述预选几何体积的外周表面。

14.根据权利要求13所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述预选几何体积包括球体。

15.根据权利要求14所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述球体的中心与所述放射治疗等中心重合并且其半径等于所述预定偏移距离。

16.根据权利要求9所述的放射疗法治疗计划设备，其中所述控制电路被配置用来至少部分地根据所述预定偏移距离来优化所述放射疗法治疗疗程。

17.一种方法，包括：

通过用于具有可移动放射源和相应的放射治疗等中心的放射疗法机的控制电路，并且在患者的放射治疗疗程期间：

控制患者支撑平台的选择性移动，以使得在至少一部分所述放射治疗疗程期间，患者的放射治疗标靶体积维持在距所述放射治疗等中心预定偏移距离处。

18.根据权利要求17所述的方法，其中维持所述预定偏移距离包括在所述患者的整个所述放射治疗疗程中维持所述预定偏移距离。

19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

控制所述患者支撑平台的选择性移动，以使得在所述放射治疗疗程期间，所述患者的放射治疗标靶体积沿预定轨迹移动。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述预定轨迹限制于预选几何体积。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述预选几何体积的几何中心被布置成与所述放射治疗等中心重合。