α粒子放射治疗的治疗计划的制作方法

发明领域本发明总体上涉及放射治疗，并且具体涉及选择放射治疗参数的方法。

背景技术：

0、发明背景

1、α粒子是对某些类型的肿瘤(包括恶性肿瘤)进行放射治疗的有力手段。一种类型的α放射治疗源是装载有镭-224原子的扩散性α发射体放射治疗(dart)源(在本文也称为α-dart源)，镭-224原子的半衰期对于治疗目的来说不太长也不太短。

2、kelson的第8,834,837号美国专利描述了dart治疗的方法。

3、为了使对肿瘤的治疗有效，治疗中所采用的近距离放射治疗粒籽源(brachytherapy seeds)应当释放足够数量的粒子来破坏肿瘤。另一方面，粒籽源不应释放过量的粒子，因为这可能会损害患者的健康组织。

4、sgouros等人的第2013/0165732号美国专利公开描述了一种用于确定要施用的放射性药物治疗(rpt)的最佳量的计算机化系统。

5、tg-43发行物(recommendations of the aapm radiation therapy committeetask group no.43,med.phys.22:209-234)定义了用于计算各种间质近距离放射治疗源(interstitial brachytherapy sources)的定量剂量测定数据的必要物理量(例如，空气比释动能强度、径向剂量函数、各向异性函数、剂量率常数等)。

6、第2019/0099620号美国专利公开建议：基于根据目标区域的解剖结构量化每单位强度发射的辐射对目标区域的影响的一组影响参数，适配放射疗法治疗计划。

7、第2011/0184283号美国专利公开描述了使用蒙特卡罗方法并针对特定组织类型计算剂量的近距离放射疗法治疗计划系统(tps)。

技术实现思路

0、发明概述

1、本发明的一些实施例的一个方面涉及一种用于选择扩散性α发射体放射治疗的参数的方法，该方法包括计算肿瘤放射治疗的剂量分布，并基于剂量分布调整参数。

2、因此，根据本发明的实施例，提供了一种用于计划扩散性α-发射体放射治疗(dart)疗程的装置，该装置包括输出接口、存储器以及处理器，该存储器配置有多个表格，该多个表格提供由于一种或更多种类型的dart放射治疗源、针对相对于dart放射治疗源的多个不同距离和角度而在特定时间段内辐射的累积度量，该一种或更多种类型的dart放射治疗源从源发射子体放射性核素(daughter radionuclides)，该处理器被配置成接收多个dart放射治疗源在肿瘤中的布局的描述，响应于该布局，使用存储器中的表格计算肿瘤中的辐射剂量分布，并响应于辐射剂量分布，通过输出接口输出对治疗的反馈。

3、可选地，存储器配置有针对单个源类型的不同时间段的多个表格，并且其中处理器被配置成确定布局的治疗持续时间，并且响应于治疗持续时间而选择在计算辐射剂量分布时待使用的表格。可选地，存储器配置有针对肿瘤的不同分区(zone)中的单个源类型的源的多个表格，并且其中处理器被配置成响应于布局中的每个源所在的分区，选择在计算来自该源的辐射剂量时待使用的表格。可选地，处理器响应于在源和肿瘤边缘之间的距离来确定源所在的分区。可选地，处理器被配置成识别肿瘤中剂量低于阈值的区域，并建议改变布局，该改变使得所识别区域中的辐射剂量高于阈值。

4、可选地，处理器被配置成针对多个不同的治疗持续时间重复辐射剂量分布的计算，并响应于该计算而选择持续时间中的一个。可选地，由表格提供的辐射的累积度量包括仅由于α辐射而产生的累积辐射剂量。

5、可选地，由表格提供的辐射的累积度量包括由于α辐射以及电子和光子辐射中的一个或更多个而产生的累积辐射剂量。可选地，由表格提供的辐射的累积度量包括放射性核素的一个或更多个数密度(number density)。

6、根据本发明的实施例，还提供了一种计划放射治疗疗程的方法，该方法包括由处理器接收对多个dart放射治疗源在肿瘤中的布局的描述；由处理器响应于布局而使用表格来计算肿瘤中的辐射剂量分布，该表格提供由于一种或更多种类型的dart放射治疗源、针对相对于dart放射治疗源的多个不同距离和角度而在特定时间段内辐射的累积度量，该一种或更多种类型的dart放射治疗源从源发射子体放射性核素；以及响应于辐射剂量分布而从处理器输出对治疗的反馈。

7、可选地，计算辐射剂量分布包括：确定布局的治疗持续时间，以及响应于治疗持续时间而选择在计算辐射剂量分布时待使用的表格。可选地，计算辐射剂量分布包括：响应于布局中的每个源所在的肿瘤的分区，选择在计算来自该源的辐射剂量时待使用的表格。可选地，该方法包括针对多个不同的治疗持续时间重复辐射剂量分布的计算，并响应于该计算而选择持续时间中的一个。

8、根据本发明的实施例，还提供了一种计划放射治疗疗程的方法，该方法包括：由处理器接收需要放射治疗的肿瘤组织的多个参数；由处理器接收将被放置在肿瘤中的扩散性α发射体放射治疗(dart)源的布局的指示；响应于源的布局，计算氡-220、铅-212和铋-212放射性核素在肿瘤中的分布；响应于所计算的分布，确定由在肿瘤中发射的α辐射产生的剂量的分布；响应于源，确定肿瘤中的电子和光子辐射剂量分布；以及响应于所确定的α辐射、电子和光子辐射的分布，设置放射治疗疗程的一个或更多个参数。

9、可选地，计算氡-220、铅-212和铋-212的分布是根据氡-220和铅-212在肿瘤中的扩散系数而进行的。

10、可选地，通过求解铅-212的包括泄漏因子(leakage factor)的迁移方程(migration equation)来计算氡-220、铅-212和铋-212的分布，该泄漏因子是铅-212的浓度和常数的乘积。可选地，计算放射性核素的分布包括针对单个源计算放射性核素的分布，并对布局中的源的分布求和。

11、可选地，设置放射治疗疗程的一个或更多个参数包括选择源的活度(activity)。可选地，设置放射治疗疗程的一个或更多个参数包括调整源的布局。可选地，计算氡-220、铅-212和铋-212在肿瘤中的分布并确定α辐射的分布包括：预先准备针对多个不同肿瘤类型的辐射分布表格，并且通过对与来自表格之一的布局相匹配的值进行求和来计算α辐射的分布。可选地，预先准备辐射分布表格包括为肿瘤类型中的每一种准备针对相应治疗持续时间的多个表格。可选地，准备表格所针对的治疗持续时间不均匀地分布于布局中的源的效能(effectiveness)的持续时间内。可选地，计算放射性核素在肿瘤中的分布并且确定α辐射的分布包括：针对多个不同的持续时间重复该确定，并且其中设置放射治疗疗程的一个或更多个参数包括响应于所重复的确定来选择治疗的持续时间。

12、可选地，接收布局的指示包括接收其中具有源的肿瘤的图像，并且响应于图像，确定源在肿瘤中的定位。可选地，确定电子和光子辐射剂量分布是以忽略氡-220、铅-212和铋-212在肿瘤中的分布的方式来进行的。可选地，计算氡-220、铅-212和铋-212放射性核素的分布包括基于与铅-212的扩散系数相关的至少一个方程进行计算，并且其中铅-212的扩散系数的值是根据铅-212的扩散长度计算的。可选地，铅-212的扩散长度被赋予0.2毫米-0.4毫米范围内的值。

13、可选地，铅-212的扩散长度被赋予与肿瘤的组织类型相关的值。

14、可选地，计算分布包括使用有限元来数值求解方程。可选地，计算分布包括确定有限元二维时间相关解。可选地，计算分布包括使用有限元利用在源的外表面上和在源的轴线上的源中的每一个源的边界条件来数值求解方程。可选地，计算分布包括针对围绕源中的每一个源的相应圆柱形域使用有限元来数值求解方程，其中在圆柱形域之外，数密度被设置为零。