使用异质性补偿迭加进行用于放射疗法的剂量计算的制作方法
【专利摘要】一种用于放射疗法的系统，包括放射计划系统。所述放射计划系统包括数据处理器，所述数据处理器适于接收与身体的预期放射治疗区域有关的信息，接收计算出的身体内多个位置每单位质量释放的初始能量，基于计算出的每单位物质释放的初始能量并包括由于身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献而计算放射治疗区域内多个位置的放射剂量，以及基于在放射治疗区域内多个位置计算的放射剂量而确定放射疗法参数用于对预期放射治疗区域提供放射治疗。包括由于身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到了身体内的密度不连续。
【专利说明】使用异质性补偿迭加进行用于放射疗法的剂量计算
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2011年9月29日提交的美国临时申请第61/540, 773号的优先权， 其全部公开内容通过引用的方式并入本文。
【背景技术】
[0003] 1.发明领域
[0004] 本发明涉及放射治疗系统，更具体而言，涉及放射物质非匀质分布的放射治疗系 统。
[0005] 2.相关抟术的讨论
[0006] 放射治疗是医学使用放射来治疗恶性的细胞，例如癌细胞。这种放射可以具有电 磁的形式，例如高能光子，或者具有微粒的形式，例如电子、质子、中子或者阿尔法粒子。
[0007] 迄今为止，在现今实践中使用得最普遍的放射形式是高能光子。光子在人体组织 中的吸收是由放射的能量及相关组织的原子结构所确定的。在放射肿瘤学中采用的能量的 基本单位是电子伏特（eV) ;103eV = IkeV，106eV = IMeV。在治疗性能量的光子和组织之间 的三个主要的相互作用是：光电效应、康普顿效应（Compton effect)和电子偶的产生（pair production)〇
[0008] 在光电效应中，传入的光子将能量传递给被紧密束缚着的电子。光子几乎将它所 有的能量传递给电子，然后不复存在。电子利用来自光子的大部分能量而脱离，并且开始使 周围的分子离子化。这种相互作用取决于传入的光子的能量以及组织的原子数量；能量越 低且原子数量越高，则光电效应越有可能发生。使光电效应在组织中占优势的能量范围约 为 10keV 到 25keV。
[0009] 康普顿效应是用于癌症治疗的最重要的光子与组织的相互作用。在这种情况下， 光子与"自由电子"（即没有被紧密束缚到原子的电子）碰撞。与光电效应不同，在康普顿 相互作用中，光子与电子都被散射。虽然能量较低，但光子之后仍可以继续承受另外的相互 作用。电子利用光子给它的能量开始离子化。康普顿相互作用的概率与传入的光子的能量 成反比，并且独立于材料的原子数量。康普顿效应在25keV到25MeV的范围内占优势，并且 因为大多数放射治疗在大约6MeV到20MeV的能量下执行，所以康普顿效应是临床上最经常 发生的相互作用。
[0010] 在电子偶的产生中，光子与原子核相互作用。光子把能量给原子核，并且在此过程 中创造粒子的正电子-电子偶。正的电子（正电子）离子化直到其在正电子-电子湮没中 与自由电子结合。这种正电子-电子湮没产生在相反方向上运动的两个光子。电子偶产生 的概率与传入的光子的能量的对数成正比，并且取决于材料的原子数量。使电子偶占优势 的能量范围为大于等于25MeV。这种相互作用在某种程度上在使用高能光子射束的常规放 射治疗中发生。
[0011] 随着高能线性加速器的出现，在治疗深度达到大约5cm的浅表肿瘤方面电子变为 可行的选择。电子深度剂量特性的独特之处在于其产生高皮肤剂量，但是仅在几厘米后就 表现出衰减。
[0012] 电子在人体组织中的吸收极大的受到存在气孔（air cavities)和骨骼的影响。电 子射束最通常的临床使用包括对皮肤病变（比如基底细胞癌，以及先前接收过光子放射的 面积（比如乳癌病人在乳房肿瘤切除术或乳房切除术后的伤疤）的增大，以及在头部和颈 部选择的结节区域）的治疗。
[0013] 快速、精确的剂量计算算法对于放射疗法计划而言十分重要，因为该放射疗法计 划是确保对特定病人给予所希望的剂量的唯一可用的方法。剂量计算包括两部分：源模型 和传输模型。源模型提供入射流量。传输模型计算由入射流量产生的剂量，并且目前是性 能瓶颈。三个主要的传输算法以增加的精确性/减少的性能的次序依次是笔状射束、迭加/ 卷积和蒙特卡洛（Monte Carlo)。迭加/卷积是计算外部射束放射疗法的放射剂量的当前 临床标准方法。
[0014] 近年来，通过使用强度调节提高了治疗质量。这种技术使用多叶准直器限定根据 单一射束方向的多孔径，以提供改变穿过射束的放射强度的能力。这种技术允许使放射治 疗符合目标的形状，并且在射束参数的数量急剧增长时避免临界的结构。为了确定多叶准 直器最佳的一组设置，治疗计划系统必须通过剂量计算的多次迭代使射束参数的数量急剧 增长的目标函数最优化。在实践中，为了对病人达到可能的最好结果，治疗计划者多次重复 该最优化。因此，当对一组五个射束的单一最优化可能需要五分钟时，整个过程可能需要几 小时来产生临床可接受的计划。这就限制了在临床工作流程中强度调节计划的数量和质 量。
[0015] 这种临床工作流程的局限性延伸到更复杂的技术，例如容积调节的弧形疗法 (Otto, K.，Med. Phys. 35, 310-317, 2008)、强度调节的弧形疗法（丫11，（：.父.，？1^8.]^(1· Biol. 40,1435-1449,1995)和自适应放射疗法（Yan，D.，Vicini，F.，Wong，J.，Martinez， A，Phys. Med. Biol. 42,123-132,1997)。此外，这种临床工作流程的局限性禁止实时的 放射疗法；每天扫描、重新计划和治疗每个病人的能力。从Ahnesjo等人（Ahnesjo, A.， Aspradakis，M，Phys. Med. Biol. 44, R99-R1551999)可得到对放射疗法中的剂量计算的全面 的讨论。
[0016] 因此，剂量计算的计算性能是放射疗法的治疗计划的质量的限制因素。传统地，通 过更快的硬件已经实现了治疗质量方面的改进。但是，摩尔定律（MoorV s law)已改变。 计算机不是每18个月速度加倍，而是处理内核（kernel)的数量加倍。并且随着处理器变 为多核的，图形处理单元（GPU)的多核架构获得了运行一般用途的算法的灵活性。为了根 据计算机硬件的近来趋势实现许诺的性能增益，在放射剂量计算中使用的传统的串行算法 应该被并行算法取代。最近，Nucletron公司宣布了在其治疗计划系统中的GPU加速，不过 尚未获得其公布的细节。然而，将现有的串行算法直接分隔来产生用于多处理核的多线程 行不通。这是因为线程被外包（farm out)来基于相同输入数据计算相同放射剂量，从而容 易出现读/写冲突。当覆写（write on write, W0W)冲突出现时，例如可能发生仅存储了最 后的写入内容，从而导致剂量计算不精确。此外，执行实时放射治疗计划的传统方法，对被 辐照物质内的不连续难以提供好结果。因此，仍需改进放射剂量计划的方法和系统，以将被 辐照体的密度不均匀分布考虑在内。
【发明内容】
[0017] 根据本发明的一些实施方式的用于放射疗法的系统包括放射计划系统。所述放射 计划系统包括数据处理器，所述数据处理器适于接收与身体的预期放射治疗区域有关的信 息，接收计算出的身体内多个位置每单位质量（per unit mass)释放的初始能量，基于计算 出的每单位物质释放的初始能量及包括由于身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡 献而计算放射治疗区域内多个位置的放射剂量，以及基于在放射治疗区域内多个位置计算 的放射剂量而确定放射疗法参数用于对预期放射治疗区域提供放射治疗。包括由于身体内 的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到身体内的密度不连续。
[0018] 根据本发明的一些实施方式的用于确定用于放射治疗的放射疗法参数的方法，包 括接收与身体的预期放射治疗区域有关的信息，接收计算出的身体内多个位置每单位质量 (per unit mass)释放的初始能量，基于计算出的单位物质释放的初始能量及包括由于身体 内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献而计算放射治疗区域内多个位置的放射剂量，以 及基于在放射治疗区域内多个位置计算的放射剂量而确定放射疗法参数用于对预期放射 治疗区域提供放射治疗。包括由于身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到身 体内的密度变化。
[0019] 根据本发明的一些实施方式的计算机可读介质包括非临时性可执行代码。当由计 算机执行时，所述非临时性可执行代码促使计算机接收与身体的预期放射治疗区域有关的 信息，接收计算出的身体内多个位置每单位质量（per unit mass)释放的初始能量，基于计 算出的单位物质释放的初始能量及包括由于身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡 献而计算放射治疗区域内多个位置的放射剂量，以及基于在放射治疗区域内多个位置计算 的放射剂量而确定放射疗法参数用于对预期放射治疗区域提供放射治疗。包括由于身体内 的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到身体内的密度不连续。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 从对说明书、附图和示例的讨论中，更多目标和优点将会变得显而易见。
[0021] 图1示出本发明一种实施方式的示意图。
[0022] 图2示出传统的正向射线跟踪。
[0023] 图3示出根据本发明一种实施方式的后投影射线跟踪。
[0024] 图 4 不出使用市售的 Pinnacle 系统（Philips Radiation Oncology Systems Madison WI)和本发明一种实施方式以分析法计算出的沿中心轴的每单位质量释放的总能 量（Total Energy Released per unit Mass，TERMA)，其中每个 TERMA 以 10cm 的深度归一化。
[0025] 图5A示出使用正向跟踪计算出的有离散化伪影的TERMA的半影片段。
[0026] 图5B示出使用本发明一种实施方式计算出的没有离散化伪影的同一 TERMA的半 影片段。
[0027] 图6A和6B分别示出根据本发明一种实施方式使用固定步长和精确放射线距离计 算出的TERMA的片段。
[0028] 图7A和7B示出在迭加操作中倾斜的内核和不倾斜的内核。
[0029] 图8A和8B分别示出根据传统的统一采样的存储器访问模式和所计算出的小野 (5mm)剂量沉积片段的图。
[0030] 图9A和9B分别示出根据本发明一种实施方式的存储器访问模式和所计算出的小 野（5mm)剂量沉积片段的图。
[0031] 图 10 不出由市售的 Pinnacle 系统（Philips Radiation Oncology Systems Madison WI)和本发明一种实施方式计算出的沿中心轴的吸收剂量图，其中每个吸收剂量 图以10cm的深度归一化。
[0032] 图 11 不出由市售的 Pinnacle 系统（Philips Radiation Oncology Systems Madison WI)和本发明一种实施方式计算出的在10cm的深度的吸收剂量分布图，其中每个 吸收剂量分布图在中点处归一化。
[0033] 图12示出根据本发明另一实施方式的一种方法。
[0034] 图13-42提供根据本发明一种实施方式的包括异质补偿迭加（Heterogeneity Compensated Superposition，HCS)结果的实例。
【具体实施方式】
[0035] 下面将详细讨论本发明的一些实施方式。在描述实施方式时，为了清楚起见而采 用了特定的术语。然而，本发明并非意在受限于由此而选择的特定术语。本领域的技术人 员可认识到在不偏离本发明的广义构思的情况下可以采用其它等同的部件和开发出其它 方法。通过引用将所举出的所有参考文献合并于此，如同每个参考文献是单独合并的一样。
[0036] 图1是根据本发明一种实施方式的放射疗法系统100的示意图。放射疗法系统100 包括：放射计划系统101，放射计划系统101进一步包括数据处理器102。数据处理器102 可以是单一处理器、多元处理器、在网络上分布的分布式处理器和/或并行处理器，例如但 不限于，一个或多个图形处理单元（GPUs)。数据处理器102适于接收与具有预期放射治疗 区域的身体105有关的输入信息。数据处理器102也适于产生用于为身体105的预期放射 治疗区域提供放射治疗的输出信息。数据处理器102可适于在确定用于提供放射治疗的输 出信息时基于所接收到的输入信息执行多个反向射线跟踪计算。每个反向射线跟踪包括： 计算与身体的预期放射治疗区域的第一子区域对应的第一物理性质，该第一子区域被从源 位置穿过预期放射治疗区域行进的射线穿过；以及在上述首先提及的计算之后，计算与预 期放射治疗区域的第二子区域对应的第二物理性质，该第二子区域与上述射线相交于比第 一子区域更接近源位置的位置处。放射计划系统101还可包括：存储器107、显示器108和 输入/输出装置109。存储器107可以例如是硬盘驱动器、⑶-ROM驱动器、DVD驱动器、闪 存驱动器等。显示器108可以例如是液晶显示器（LCD)、阴极射线管（CRT)监视器、等离子 显示器等。输入/输出装置109可包括例如鼠标、键盘、用于在网络或者数据总线上传输数 据的接口等。
[0037] 放射疗法系统100还可包括：放射治疗系统103,其与放射计划系统101进行通 信。放射治疗系统103进一步包括放射源106。放射源106是直接发出放射束到待治疗的 身体105上的源。放射源的实例可以包括：X射线源、伽马射线源、电子束源等。放射源106 还可包括对射束进行校准的多叶准直器（MLC)。通过调节MLC的叶片的位置，剂量测定员可 以使放射野与身体105的治疗区域的形状相匹配。在一些实施方式中可以包括其它的射束 形状和/或轮廓。放射源106可以具有对应的源模型。放射系统103可以由放射治疗计划 系统101控制，例如，以传递强度加以调节的放射能量，从而使得放射治疗符合身体105的 预定放射治疗区域的形状。
[0038] 放射疗法系统100还可包括诊断系统，该诊断系统与放射计划系统101进行通信， 产生身体105的经验数据。该经验数据可被用作放射计划系统101和数据处理器102的输 入信息，并且可被用于反向射线跟踪计算。诊断系统104包括传感器，以获得身体105的经 验数据。诊断系统的实例可以是计算机断层扫描（CT)扫描仪、磁共振成像（MRI)扫描仪、 正电子发射型断层显像（PET)扫描仪等。身体105例如可以是人类或者动物。
[0039] 根据本发明一种实施方式，用于放射疗法的系统100包括放射计划系统，所述放 射计划系统顺次包括数据处理器102,所述数据处理器102适于接收与身体的预期放射治 疗区域有关的信息，接收计算出的身体内多个位置每单位质量（per unit mass)释放的初始 能量，基于计算出的单位物质释放的初始能量及包括由于身体内的其他位置的分散带来的 放射剂量贡献而计算放射治疗区域内多个位置的放射剂量，以及基于在放射治疗区域内多 个位置计算的放射剂量而确定放射疗法参数用于对预期放射治疗区域提供放射治疗。包括 由于身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到身体内的密度不连续。在计算中 被考虑在内的身体内的密度不连续可以包括身体内不同类型物质之间的界面。身体内不同 类型物质之间的界面可以包括例如至少两个骨骼、组织，一个内部器官、空气、水和一个人 工植入物间的界面。然而，不同密度的物质间的任何界面均意在被包括在本发明的一般性 概念中。
[0040] 在一些实施方式中，在放射治疗区域内多个位置中每一个的放射剂量的计算 可以包括身体内多个位置上每单位质量释放的初始能量的综合，其由内核函数（kernel function)加权得到。这可以是例如卷积综合。在一些实施方式中，所述内核函数可以包括 经验性确定的有效密度函数，其将身体内的密度变化考虑在内。
[0041] 在一些实施方式中，所述综合可用于第一放射光束能量，而且在一些实施方式中， 在放射治疗区域内多个位置中每一个的放射剂量计算可以进一步包括身体内多个位置上 每单位质量释放的初始能量的第二综合，其由内核函数加权得到，用于第二放射光束能量， 并且在放射治疗区域内多个位置中每一个的放射剂量计算进一步包括将第一和第二综合 加和。在一些实施方式中，这可以延伸至两个以上的能量。例如，在本发明的一些实施方式 中，可以执行对四个或更多个不同能量的四个或更多个综合。
[0042] 在一些实施方式中，用于放射疗法的系统可以进一步包括，在接收计算出的由身 体内多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算每单位质量释放的初始能量。该计算 可以是但不局限于如在下面更详细描述的TERMA计算。然而，在其它实施方式中，其可以是 或可以包括每单位质量释放的动能（KERMA)和/或每单位质量释放的散射能（SCERMA)计 算。在一些实施方案中，每单位质量释放的初始能量计算可以包括背投影射束追踪计算。 [0043] 在一些实施方式中，确定放射疗法参数对于向预期放射治疗区域提供放射治疗可 足够快以在放射治疗程序期间地实时执行。
[0044] 示出的迭加/卷积算法用来产生对剂量分配的精确计算（Mackie, T. R., Scrimger，J. W.，Battista, J. J.，Med. Phys. 12,188-196,1985 ;Mackie，Τ· R.，Ahnesjo, Α·， Dickof，Ρ·，Snider，A，Use of Comp. In Rad. Ther.，107-1101987 ;Mackie，Τ· R.，Reckwerdt， P. J.，McNutt，T. R.，Gehring，M.，Sanders，C.，Proceedings of thel996AAPM Summer School，1996)。其包括两个阶段。第一，通过病人的密度表示传输入射流量来计算每个位 置处的每单位质量释放的总能量（TERM)。点r'处具有特定能量E的TERMA(即TE(r')) 被定义为将能量E的流量vE(r')用相对于水的密度Pmd(r')以及在点r'处的线性衰 减"以!·')加权，如下述方程1所示。
【权利要求】
1. 一种用于放射疗法的系统，包括放射计划系统，其中所述放射计划系统包括数据处 理器，所述数据处理器适于： 接收与身体的预期放射治疗区域有关的信息； 接收计算出的所述身体内多个位置每单位质量释放的初始能量； 基于所述计算出的每单位物质释放的初始能量及包括由于所述身体内的其他位置的 分散带来的放射剂量贡献而计算所述放射治疗区域内多个位置的放射剂量；和 基于在所述放射治疗区域内所述多个位置计算的所述放射剂量而确定放射疗法参数 用于对所述预期放射治疗区域提供放射治疗， 其中所述包括由于所述身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到所述身 体内的密度不连续。
2. 根据权利要求1所述的用于放射疗法的系统，其中在所述计算中考虑到的所述身体 内的密度不连续包括在所述身体内不同类型物质之间的界面。
3. 根据权利要求2所述的用于放射疗法的系统，其中所述身体内不同类型物质之间的 所述界面包括骨骼、组织、内部器官、空气、水和人工植入物中的至少两个之间的界面。
4. 根据权利要求1所述的用于放射疗法的系统，其中所述计算在所述放射治疗区域内 所述多个位置中每一个的所述放射剂量包括经内核函数加权的所述身体内的所述多个位 置上每单位质量释放的所述初始能量的综合（intergration), 其中所述内核函数包括经验性确定的有效密度函数，目的是将所述身体内的所述密度 变化考虑在内。
5. 根据权利要求4所述的用于放射疗法的系统，其中所述综合针对第一放射光束能 量， 其中在所述放射治疗区域内所述多个位置中每一个处的所述计算所述放射剂量还包 括针对第二放射光束能量的经内核函数加权的所述身体内的所述多个位置上每单位质量 释放的所述初始能量的第二综合，并且 所述计算在所述放射治疗区域内所述多个位置中每一个处的所述放射剂量还包括将 所述第一和第二综合加和。
6. 根据权利要求1所述的用于放射疗法的系统，还包括，在所述接收所述计算出的由 所述身体内的多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算要在所述接收中提供的每单 位质量释放的所述初始能量。
7. 根据权利要求6所述的用于放射疗法的系统，其中所述计算每单位质量释放的所述 初始能量包括背投影射束追踪计算。
8. 根据权利要求5所述的用于放射疗法的系统，还包括，在所述接收所述计算出的由 所述身体内的多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算要在所述接收中提供的每单 位质量释放的所述初始能量。
9. 根据权利要求8所述的用于放射疗法的系统，其中所述计算每单位质量释放的所述 初始能量包括背投影射束追踪计算。
10. 根据权利要求1至9任一项所述的用于放射疗法的系统，其中每单位质量释放的所 述初始能量是TERM、KERMA或SCERMA中的至少一个。
11. 根据权利要求10所述的用于放射疗法的系统，其中所述确定所述放射疗法参数对 于向所述预期放射治疗区域提供放射治疗足够快以在放射治疗程序期间实时执行。
12. 根据权利要求1至9任一项所述的用于放射疗法的系统，其中所述确定所述放射疗 法参数对于向所述预期放射治疗区域提供放射治疗足够快以在放射治疗程序期间实时执 行。
13. -种用于放射治疗的用于确定放射疗法参数的方法，包括： 接收与身体的预期放射治疗区域有关的信息； 接收计算出的所述身体内的多个位置每单位质量释放的初始能量； 基于所述计算出的每单位物质释放的初始能量及包括由于所述身体内的其他位置的 分散带来的放射剂量贡献而计算所述放射治疗区域内多个位置的放射剂量；和 基于在所述放射治疗区域内的所述多个位置计算的所述放射剂量而确定放射疗法参 数以用于对所述预期放射治疗区域提供放射治疗， 其中所述包括由于所述身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到了所述 身体内的密度不连续。
14. 根据权利要求13所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中在所述计算中考虑到 的在所述身体内的密度不连续包括在所述身体内不同类型物质之间的界面。
15. 根据权利要求14所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述身体内不同类型 物质之间的所述界面包括骨骼、组织、、内部器官、空气、水和、人工植入物中的至少两个之 间的界面。
16. 根据权利要求13所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述计算在所述放射 治疗区域内的所述多个位置中每一个的所述放射剂量包括经内核函数加权的所述身体内 的所述多个位置上每单位质量释放的所述初始能量的综合， 其中所述内核函数包括经验性确定的有效密度函数，目的是将所述身体内的所述密度 变化考虑在内。
17. 根据权利要求16所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述综合针对第一放 射光束能量， 其中所述计算在所述放射治疗区域内的所述多个位置中每一个的所述放射剂量还包 括针对第二放射光束能量的经内核函数加权的所述身体内所述多个位置上每单位质量释 放的所述初始能量的第二综合，并且 其中所述计算在所述放射治疗区域内的所述多个位置中每一个的所述放射剂量还包 括将所述第一和第二综合加和。
18. 根据权利要求13所述的用于确定放射疗法参数的方法，还包括，在所述接收所述 计算出的所述身体内的多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算要在所述接收中提 供的每单位质量释放的所述初始能量。
19. 根据权利要求18所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述计算每单位质量 释放的所述初始能量包括背投影射束追踪计算。
20. 根据权利要求17所述的用于确定放射疗法参数的方法，还包括，在所述接收所述 计算出的所述身体内多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算要在所述接收中提供 的每单位质量释放的所述初始能量。
21. 根据权利要求20所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述计算每单位质量 释放的所述初始能量包括背投影射束追踪计算。
22. 根据权利要求13至21任一项所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中每单位质 量释放的所述初始能量是TERMA、KERMA或SCERMA中的至少一个。
23. 根据权利要求22所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述确定所述放射疗 法参数对于向所述预期放射治疗区域提供放射治疗足够快以在放射治疗程序期间实时执 行。
24. 根据权利要求13至21任一项所述的用于确定放射疗法参数的方法，其中所述确定 所述放射疗法参数对于向所述预期放射治疗区域提供放射治疗足够快以在放射治疗程序 期间实时执行。
25. -种计算机可读介质，包括非临时性可执行代码，所述非临时性可执行代码当由计 算机执行时，使得计算机： 接收与身体的预期放射治疗区域有关的信息； 接收计算出的所述身体内多个位置每单位质量释放的初始能量； 基于所述计算出的每单位物质释放的初始能量并包括由于所述身体内的其他位置的 分散带来的放射剂量贡献而计算所述放射治疗区域内的多个位置的放射剂量；和 基于在所述放射治疗区域内所述多个位置计算的所述放射剂量而确定放射疗法参数 用于对所述预期放射治疗区域提供放射治疗， 其中所述包括由于所述身体内的其他位置的分散带来的放射剂量贡献考虑到所述身 体内的密度不连续。
26. 根据权利要求25所述的计算机可读介质，其中在所述计算中考虑到的在所述身体 内的密度不连续包括在所述身体内不同类型物质之间的界面。
27. 根据权利要求26所述的计算机可读介质，其中所述身体内不同类型物质之间的所 述界面包括骨骼、组织、内部器官、空气、水和人工植入物中的至少两个之间的界面。
28. 根据权利要求25所述的计算机可读介质，其中所述计算在所述放射治疗区域内的 所述多个位置中每一个的所述放射剂量包括经内核函数加权的所述身体内的所述多个位 置上每单位质量释放的所述初始能量的综合， 其中所述内核函数包括经验性确定的有效密度函数，目的是将所述身体内的所述密度 变化考虑在内。
29. 根据权利要求28所述的计算机可读介质，其中所述综合针对第一放射光束能量， 其中所述计算在所述放射治疗区域内的所述多个位置中每一个的所述放射剂量还包 括针对第二放射光束能量的经内核函数加权的所述身体内所述多个位置上每单位质量释 放的所述初始能量的第二综合，并且 所述计算在所述放射治疗区域内所述多个位置中每一个的所述放射剂量还包括将所 述第一和第二综合加和。
30. 根据权利要求25所述的计算机可读介质，还包括，在所述接收所述计算出的由所 述身体内的多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算要在所述接收中提供的每单位 质量释放的所述初始能量。
31. 根据权利要求30所述的计算机可读介质，其中所述计算每单位质量释放的所述初 始能量包括背投影射束追踪计算。
32. 根据权利要求29所述的计算机可读介质，还包括，在所述接收所述计算出的由所 述身体内的多个位置每单位质量释放的初始能量之前，计算要在所述接收中提供的每单位 质量释放的所述初始能量。
33. 根据权利要求32所述的计算机可读介质，其中所述计算每单位质量释放的所述初 始能量包括背投影射束追踪计算。
34. 根据权利要求25至33任一项所述的计算机可读介质，其中每单位质量释放的所述 初始能量是TERMA、KERMA或SCERMA中的至少一个。
35. 根据权利要求34所述的计算机可读介质，其中所述确定所述放射疗法参数对于向 所述预期放射治疗区域提供放射治疗足够快以在放射治疗程序期间实时执行。
36. 根据权利要求25至33任一项所述的计算机可读介质，其中所述确定所述放射疗法 参数对于向所述预期放射治疗区域提供放射治疗足够快以在放射治疗程序期间实时执行。
【文档编号】A61N5/10GK104066479SQ201280058918
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年10月1日 优先权日:2011年9月29日
【发明者】托德·R·麦克纳特, 罗伯特·阿兰·雅克 申请人:约翰霍普金斯大学