CN106552325A - 考虑基于成像的辐射剂量 - Google Patents
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Abstract
一种用来治疗给定患者中的治疗靶的辐射治疗计划,通过例如自动把由成像产生的给定患者的辐射投配考虑在内来把该患者的基于成像的投配考虑在内,以当形成辐射治疗计划时确定给定患者的至少一个物理位置。当应用于应用设置中时,这些教导特别有益,其中,上述成像包括:使用兆伏源辐射来获得图像。通过一种途径,这些教导提供用于至少部分地通过以下来自动地把由成像产生的给定患者的辐射投配考虑在内:根据由这种成像产生的给定患者的辐射投配来自动调整给定患者的治疗性投配。
Description
技术领域
这些教导一般涉及使用作为治疗性治疗的辐射,更具体地涉及形成和使用对应的辐射治疗计划。
背景技术
使用辐射来治疗医疗条件包括现有技术的已知努力区域。例如,辐射疗法包括用于减少或消除不需要的肿瘤的许多治疗计划的重要组成部分。遗憾的是,所施加的辐射在不需要的区域和患者的持续生存所期望或甚至至关重要的邻近的健康组织、器官等之间不做本质区分。因此,辐射通常以精心地施用的方式施加以至少尝试将辐射局限于给定靶(target)体积。
当涉及这种治疗相对于给定患者的施用时,治疗计划通常用来指定任意数目的操作参数。这些治疗计划经常在使用之前进行优化。(如本文中所使用的,“优化”应当被理解为是指对候选治疗计划进行改善,而不必确保优化结果事实上是单数的最佳方案。)许多优化途径使用自动增量方法,其中,各种优化结果使用多种自动修改的(即“递增的”)治疗计划优化参数来依次进行计算和测试。
一般而言,精心构思的辐射治疗计划用来帮助确保治疗靶接收预定剂量的辐射,同时尽可能大程度地避免不当投配周围或居间组织和器官。遗憾的是,用来这样治疗患者的治疗性辐射通常不是现代治疗设施的辐射投配(dosing)的唯一来源。
例如,作为确保适当施用治疗性辐射射束的部分,对于某些患者的位置和定向而言,可以非常重要。即使可以不那么有效地呈现最精心构思的辐射治疗计划,如果患者的治疗体积移动或者以意想不到的方式改变。因此,因为这些图像提供关于这种定位的有用信息,所以使用兆伏能量形成的患者的图像正在变得越来越普遍。
然而,该图像形成能量是可以超过并且大于无论精心确定的投配被辐射治疗计划所预期的辐射。在一些情况下,施用技术人员或其它医疗服务提供者当管理他们的辐射治疗计划的形成时,会尝试手动地计算这种附带辐射。在其它情况下,问题简单地未解决。
附图说明
特别地,当结合附图进行研究时,上述需求通过提供将在以下具体实施方式中所描述的基于成像的辐射剂量考虑在内来至少部分地满足,其中:
图1包括根据这些教导的不同实施例进行配置的流程图;和
图2包括根据这些教导的各种实施例进行配置的框图。
出于简单和清楚起见,附图中的元件被图示,并且不一定按比例绘制。例如,附图中的元件中的一些元件的尺寸和/或相对定位可能相对于其它元件被夸大,以帮助改善对本教导的各种实施例的理解。还有,在商业上可行的实施例中是有用或必要的常见但公知的元件常常没有描绘,以便便于本教导的各种实施例的易于看清的视图。可以以特定发生顺序描述或描绘某些动作和/或步骤,而本领域技术人员应当理解,实际上不需要相对于顺序的这种特殊性。除非本文中阐述了不同特定意义,否则本文中所使用的术语和表达具有如上文所阐述的本领域技术人员的这种术语和表达一致的普通技术含义。
具体实施方式
一般而言,这些各种实施例用来便于使用把给定患者的基于成像的投配考虑在内的辐射治疗计划来治疗给定患者中的治疗靶。更具体地,这些实施例提供了自动把由成像产生的给定患者的辐射投配考虑在内,以当形成辐射治疗计划时确定给定患者的至少一个物理位置。当应用于应用设置中时,这些教导特别有益,其中,上述成像包括:使用兆伏源辐射来获得图像。通过一种途径,这些教导提供用于至少部分地通过以下来自动地把由成像产生的给定患者的辐射投配考虑在内:根据由这种成像产生的给定患者的辐射投配,自动调整给定患者的治疗性投配。
通过一种途径,这些教导提供了使用至少一个成像剂量模型来确定可以归因于成像的对应的辐射剂量。
这些教导在实践中非常灵活并且根据需要将囊括多种修改。例如,通过一种途径,这些教导将囊括把各自具有给定患者的对应的辐射投配的成像的多个实例考虑在内。如果需要,则这些多个实例可以包括这种成像的预期的和/或已完成的实例。
然后,这种辐射治疗计划可以用来进行与给定患者的放射治疗会话。如果需要,则这些教导将进一步囊括:与辐射治疗会话相对应,检测成像计划的更改。在检测到这种更改(这可能包括:例如,添加该辐射治疗会话的成像情节(episode),和/或跳过该辐射让步(concession)的一个或多个成像情节)时,可以自动修改辐射治疗计划以反映降低或附加的基于成像的投配,然后继续进行辐射治疗会话的剩余部分。
如此配置,当创建和/或评价给定治疗计划时,可以把基于成像的投配考虑在内,并且还在当前治疗过程期间进行监视以进一步便于对辐射治疗方案的对应的修改。采用这些教导可以让医疗服务提供者和技术人员从以下中解脱出来:当形成和/或施用辐射治疗计划(同时通常保证对于患者而言更好的精度和更好的结果)时,经常费力尝试至少部分地反映这种基于成像的投配活动。
在对以下具体实施方式做出彻底审查和研究时,这些和其它益处可能变得更加清楚。现在,参照附图(特别地,图1),现在将呈现与这些教导中的许多教导兼容的说明性过程100。为了说明性示例的目的,将在本说明书中假设控制电路(或多个控制电路)执行在此过程100中所描述的动作、步骤和功能。图2提供了这些方面的说明性示例。
如图2所示,辐射疗法治疗平台200可以包括或以其它方式可操作地耦合至控制电路201。作为“电路”,控制电路201因此包括结构,该结构包括以有序的方式运送电力的至少一个(并且典型地许多个)导电路径(诸如由导电金属路径(诸如铜或银)组成的路径),这些(多个)路径还典型地包括对应的电部件(如果适当,则无源(诸如电阻器和电容器)和有源(诸如多种基于半导体的设备中的任一个基于半导体的设备)两者),以允许电路实现这些教导的控制方面。
这种控制电路201可以包括固定用途的硬连线硬件平台(包括但不限于专用集成电路(ASIC)(其是通过设计为特定用途而非一般用途而定制的集成电路)、现场可编程门阵列(FPGA)等等),或者可以包括部分或全部可编程的硬件平台(包括但不限于微控制器、微处理器等)。这些结构的这些架构选项在本领域中是公知的并且被理解,而且这里不需要进一步的描述。该控制电路201被配置成(例如,通过使用如本领域技术人员可以很好地理解的对应的编程)来进行如本文中所描述的步骤、动作和/或功能中的一个或多个。还应当理解,“控制电路”可以包括多个这样的部件或平台,以及由图2中的伪影(phantom)控制电路盒表明。
通过一种可选途径,控制电路201可操作地耦合至存储器202。该存储器202可以集成到控制电路201,或可以根据需要与控制电路201在物理上是离散的(全部或部分)。该存储器202还可以相对于控制电路201是本地的(其中,例如,两者共用公共电路板、底盘、电源、和/或外壳),或者可以相对于控制电路201是部分或全部远程的(其中,例如,与控制电路201相比较,存储器202在物理上位于另一设施、都市区域、或者甚至国家中)。
附加于辐射治疗计划,该存储器202可以例如用来非暂态地存储计算机指令,该指令当由控制电路201执行时,使得控制电路201进行如本文中所描述的运转。(如本文中所使用的,对“非暂态地”的引用将被理解为是指所存储的内容的非临时状态(并且因此排斥所存储的内容仅仅构成信号或波的时候)而非存储媒体本身的易失性,并且因此既包括非易失性存储器(诸如只读存储器(ROM))以及非易失性存储器(诸如可擦除可编程只读存储器(EPROM))。
辐射疗法治疗平台200还包括治疗性辐射射束源203,其可操作地耦合到并且响应于控制电路201。如此配置,可以由控制电路201选择性地打开和关闭如由辐射射束源203发射的对应的辐射射束204。这些教导还将囊括使控制电路201控制辐射射束204的相对强度。辐射源在本领域中也是公知的并且这里不需要进一步的描述。
在该示例中,辐射射束204被引导向还可操作地耦合到控制电路201的多叶准直系统205。多叶准直器由多个单独零件(被称为“叶片”)组成,这些零件由原子编号高的材料(诸如钨)形成,该多叶准直器可以独立地移入或移出辐射疗法射束的路径以便选择性阻断(因此成形)射束。典型地,相对于彼此共线对准并且可以经由受控电机朝向和远离彼此选择性地移动的多叶准直器的叶片被成对地组织。
通过多叶准直器的(多个)孔径来传递治疗辐射射束204,可以调制辐射射束以提供更好地匹配治疗会话的投配要求的经调制的辐射射束206。这些投配要求典型地包括(或至少假设):规定照射哪些身体组织和避免照射哪些身体组织,从而允许控制电路201控制准直系统叶片的运动以及因此的一个或多个辐射调制孔径的形成和分布。然后,所得经调制的辐射射束206到达对应的患者207中的治疗靶。
在该说明性示例中,辐射疗法治疗平台200还包括至少一个成像平台208。对于该示例,成像平台208被假设为利用兆伏范围辐射(诸如但不限于x射线)209以形成一个或多个对应的图像,其至少部分包括患者207。这些教导将囊括这些方面的若干个变型。通过一种途径,例如,仅可以获取给定辐射治疗会话的单个这种图像。通过另一种途径,可以在单个辐射治疗会话期间(或紧接在其之前)获取多个这种图像,其中,使用相对于患者207的不同的成像射束位置来获取图像中的一些或所有图像。还应当理解,可以使用一个能量级别来捕获这些图像中的一些图像,而其它图像使用不同的能量等级来捕获。还可以设想,可以使用相对于它们的位置、能量等级和/或图像捕获模态而彼此不同的两个或更多个成像平台208来获取多个这样的图像。
继续参照图1和图2,该过程100在框101处开始于形成给定患者207的辐射治疗计划。如上文所指出的,在本领域中已知用来形成涉及相对于与治疗平台本身有关的一个或多个治疗参数的自动化优化的辐射治疗计划的各种普通途径。为了清楚和简洁起见,这里不提供那些方面的描述。
在框102处,该过程100提供用于自动把由成像产生的给定患者207的辐射投配考虑在内,以确定给定患者207的至少一个物理位置。更具体地,该活动可以至少部分地包括:优化辐射治疗计划,同时还把由这种成像产生的给定患者的辐射投配考虑在内。例如,成像剂量分配可以并入并且从而考虑在内作为基础剂量分配的一部分。如此配置,由成像场和治疗场产生的最终的总计划剂量分配会更容易满足临床医生对靶体积和患者非靶体积的剂量目标。
该过程100将囊括关于患者207的相关“物理位置”的各种具体途径。通过一种途径,例如,图像可以传送关于患者207在治疗区域中的对应的床上的特定物理位置的信息。通过另一种途径,并且作为另一示例,图像可以提供关于患者207体内的治疗靶相对于例如其它解剖结构或标记的相对位置的信息。
该过程100在该示例中提供了当成像平台208中的一个或多个成像平台利用辐射以确认上述患者位置时,关于患者207被暴露的辐射投配的信息103的绘制。通过一种途径,该信息被预先获取,并且可以在上述存储器202中可获取。通过另一种途径,该信息中的一些或所有信息根据要求在需要时从信息的原始源(诸如成像平台208本身)或从这种信息的居间存储库中取得。
通过一种途径,关于这成像活动期间给定患者的这种辐射投配的信息以机器跳数(monitor units,MU)表达或被转化成机器跳数。在辐射治疗计划优化期间本领域中经常直接地或者间接地采用机器跳数,并且因此构成用于这些目的的方便度量。
通过一种途径,该信息103可以仅表示这种成像的单个或多个实例。在成像的多个实例的情况下,这些教导将囊括把与每个这种成像实例相对应的给定患者207的辐射投配考虑在内。当把成像的多个实例考虑在内时,如果需要,则该信息103可以包括关于实际成像射束位置(例如,成像射束源相对于患者的位置,和/或其中发生暴露患者207的成像射束的位置)的信息。当把实际成像射束位置考虑在内时,如果需要,则这些教导将在患者逐设置的基础上进一步支持包括实际成像射束位置的信息103(以把可以从一个治疗设施到另一治疗设施或者从同一设施中的一个治疗会话到另一治疗会话发生的这些方面的变型考虑在内)。
当把成像的多个实例考虑在内时,如果需要,则信息103还可以包括关于成像的预期的和/或已完成的实例的信息。已完成的成像实例可以包括刚好在即时辐射治疗会话(例如,同一天或治疗会话之前的一个或两小时内)之前发生的成像、和/或在该患者207的先前已完成的辐射治疗会话期间发生的成像或以其它方式与该患者207的先前已完成的辐射治疗会话(例如,在前一天发生的)相关联的成像。预期的成像实例又可以包括:预定或以其它方式可能或预期在与目前辐射治疗计划相对应的辐射治疗会话期间发生的成像、和/或预定或以其它方式可能或预期结合未来辐射治疗会话发生的成像。
如上文所指出的,关于患者位置确认的辐射投配的信息103可以至少部分地包括:关于实际成像射束位置的信息(和其它相关信息,诸如成像射束的能量等级)。在这种情况下,自动把这种辐射投配考虑在内可以包括:使用该实际成像射束位置信息来估计由患者207所经受的对应的辐射剂量。通过一种途径,该过程100可以访问一个或多个模型104,诸如一个或多个相关放射生物学模型。在这种情况下,该过程100将囊括使用相关成像剂量模型以确定由于特定成像事件而导致的辐射剂量。放射生物学模型可以特别用于估计特定肿瘤、组织、器官和其它解剖学特征中的累积有效辐射剂量。例如,放射生物学模型可以用来基于多个成像情节来估计累积有效辐射剂量,该多个成像情节使用其中例如由特定患者体积所经历的有效辐射剂量由于多种原因可以从一个成像射束位置变化到另一成像射束位置的至少部分不同的实际成像射束位置。
通过一种途径,自动把由成像产生的给定患者207的辐射投配考虑在内以确定给定患者207的至少一个物理位置可以至少部分地包括:当把由上述成像产生的给定患者的辐射投配考虑在内时,使用比用来确定可归因于治疗性投配的给定患者207的辐射投配更粗糙的计算分辨率。这种途径可以在多个治疗过程中通过平滑可归因于成像场的计量分配来帮助囊括日常患者设置变型。特别地,疗程剂量计算网格可以模拟小型日常设置变型的效果。另外,在许多情况下,采用与用于标准治疗场相同的分辨率标准可能产生不切实际的基于尖锐的剂量梯度,其可能在治疗场中导致不必要的剂量梯度,这可能会增加最终所递送的剂量分配将不匹配所计划的剂量分配的可能性。
在可选框105处,该过程100将囊括使用所得辐射治疗计划,其囊括并且把给定患者207的基于图像的辐射投配考虑在内以进行与该患者207辐射治疗会话。这些教导将囊括这种通过按照前述形成辐射治疗计划的同一控制电路201或出于方便目的的不同控制电路来采用辐射治疗计划。
在框106处,该过程100还可选地囊括在施用辐射治疗计划期间,检测到该辐射治疗会话的成像计划的任何更改。更改的示例包括但不限于添加该辐射治疗会话的至少一个附加的成像情节、和/或跳过该辐射治疗会话的一个或多个预定的或以其它方式计划的成像情节。添加成像情节可以导致附加的辐射暴露,而跳过成像情节可以导致辐射暴露的减少。在框107处,该过程100将可选地提供用于当进行辐射治疗会话时修改辐射治疗计划以包括辐射治疗会话的更改,例如通过修改该辐射治疗会话的所计划的治疗性辐射剂量。
如所指出的,这些教导在实践中非常灵活,并且将囊括例如诸如追踪成像射束的实际位置、并且使用该信息来分别估计每个分次(fraction,诸如日常设置分次)的成像剂量之类的这种变型。然后,那些基于分次的成像剂量可以在剂量累积中得以考虑,从而把患者所经历的辐射的它们的相对贡献考虑在内。
本领域技术人员将认识到,可以在不偏离本发明的范围的情况下,相对于上文所描述的实施例做出广泛多种的修改、更改和组合,并且这样的修改、更改和组合要被看作在本发明的概念的范围之内。
Claims (17)
1.一种便于使用把给定患者的基于成像的投配考虑在内的辐射治疗计划来治疗给定患者中的治疗靶的方法,包括:
当形成用于所述给定患者的所述辐射治疗计划时,自动把由成像产生的所述给定患者的辐射投配考虑在内,以确定所述给定患者的至少一个物理位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述成像包括:使用兆伏源辐射来获得图像。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生所述给定患者的辐射投配考虑在内至少部分地包括:根据由成像产生的所述给定患者的所述辐射投配,自动调整所述给定患者的治疗性投配。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生所述给定患者的辐射投配考虑在内至少部分地包括:使用至少一个成像剂量模型来确定由于所述成像而导致的辐射剂量。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生所述给定患者的辐射投配考虑在内至少部分地包括:把各自具有所述给定患者的对应的辐射投配的成像的多个实例考虑在内。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,把各自具有所述给定患者的对应的辐射投配的成像的多个实例考虑在内包括:把所述成像的预期的实例和已完成的实例两者考虑在内。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生所述给定患者的辐射投配考虑在内至少部分地包括:使用关于实际成像射束位置的信息。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,使用关于实际成像射束位置的信息至少部分地包括:在患者逐设置的基础上,使用关于实际成像射束位置的信息。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,使用关于实际成像射束位置的信息至少部分地包括:使用实际成像射束位置来估计对应的辐射剂量。
10.根据权利要求7所述的方法,其中,使用关于实际成像射束位置的信息至少部分地包括:使用至少一个放射生物学模型来估计累积有效辐射剂量。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,使用至少一个放射生物学模型来估计累积有效辐射剂量至少部分地包括:基于使用至少局部不同的实际成像射束位置的多个成像情节,使用至少一个放射生物学模型来估计累计有效辐射剂量。
12.根据权利要求1所述的方法,还包括:
使用所述辐射治疗计划以进行与所述给定患者的辐射治疗会话。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括:
当进行所述辐射治疗会话包括更改所述辐射治疗会话的成像计划时,修改所述辐射治疗计划。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述更改所述成像计划包括以下各项中的至少一项:
所述辐射治疗会话的至少一个附加的成像情节;
所述辐射治疗会话的至少一个所跳过的成像情节。
15.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生的所述给定患者的辐射投配考虑在内以确定所述给定患者的至少一个物理位置包括:把由机器跳数(MU)中的成像产生的所述给定患者的所述辐射投配考虑在内。
16.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生的所述给定患者的辐射投配考虑在内以确定所述给定患者的至少一个物理位置至少部分地包括:把由所述成像产生的所述给定患者的辐射投配考虑在内,以使用比用来确定由治疗性投配产生的所述给定患者的辐射投配更粗略的计算分辨率来确定所述给定患者的至少一个物理位置。
17.根据权利要求1所述的方法,其中,自动把由成像产生的所述给定患者的辐射投配考虑在内以确定所述给定患者的至少一个物理位置至少部分地包括:优化所述辐射治疗计划,同时把由所述成像产生的所述给定患者的所述辐射投配考虑在内,以确定所述给定患者的至少一个物理位置。
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