本发明涉及组合了放射疗法和热疗治疗的多模式治疗计划。这种治疗通常被称为热放疗或热疗增强型放疗。
背景技术：
1、放疗或放射疗法(rt)是指将患者的身体置于放射线之下。热疗疗法(ht)是指通过加热组织来治疗恶性疾病。可以使用各种加热技术，包括但不限于液体制剂、电容加热系统、暴露于电磁放射线(射频、微波或红外线)、声波(超声波)。ht的使用还能增强rt和一些系统性类型治疗——诸如化疗——的效果。已经发现，与单一模式治疗相比，将肿瘤温度升高至大约39至45℃并与rt和/或系统性疗法结合提高了肿瘤控制概率(tcp)，并且几乎不增加晚期正常组织并发症概率(ntcp)。这种协同效果是由于ht的各种增敏效果，其包括抑制dna修复机制和复氧，以及ht细胞直接杀死耐放射性缺氧的肿瘤细胞并引发多种免疫反应。放射增敏效果可以使用已知的概念进行数学量化，如等效放射剂量(eqd)，其包括用于放射线的温度依赖性参数；生物模型，其包括可能依赖于温度依赖性eqd的tcp和ntcp；热增强比(ter)，其被定义为不通过ht治疗而产生特定治疗效果所需的放射剂量与结合ht治疗而产生相同治疗效果所需的放射剂量之比。
2、通常，ht治疗和rt治疗分别使用不同的设备，且因此出于实际原因，ht治疗和rt治疗通常按顺序用于患者，这些治疗之间的间隔大约为0至4h。不同治疗模式的递送也可以是同时的。rtht治疗通常由每日递送的大约5至35个rt分次组成，每周1至2次ht激励(boost)，得到总共大约1至10个ht分次。通常，与ht分次是否在相同的日子递送无关地递送相同的rt治疗，但也存在在ht递送的日子调整rt计划的策略。
3、这种多模式治疗的优化涉及至少一个rt计划和至少一个ht计划的优化。
4、所有这种治疗的总体目标是优化治疗对患者的治疗效果。对于多模式治疗，这涉及尽可能多地利用协同效果。对于rtht治疗，这包括利用热或冷温度体素分别与rt剂量共定位相关的效果，以考虑每个体素中的与温度相关的放射增敏。
5、因此，国际专利申请pct/ep2016/074609公开了一种计划热疗增强型放射疗法的方法，其中首先制定热疗疗法或放射疗法的计划。在向患者递送该计划后，对结果进行评估，并在优化另一计划时将其考虑在内。换句话说，优化并递送热疗治疗计划，并且考虑递送的结果来优化放射治疗计划，反之亦然。
技术实现思路
1、本公开旨在提供一种用于涉及放射疗法和热疗疗法的多模式治疗的改进的计划方法。
2、本公开涉及一种基于计算机的方法，用于生成治疗计划集合以用于对患者的治疗体积进行热放疗治疗，该治疗计划集合包括放射治疗计划和热疗治疗计划，该方法包括以下步骤：
3、a.基于考虑热量和放射剂量的组合预测效果的模型，获得包括与包括热疗和放射的多模式治疗相关的至少一个目标函数的优化问题，
4、b.通过优化针对在该治疗计划集合上的预测组合效果评估的优化函数值，生成放射治疗计划和热疗治疗计划中的至少一个。
5、因此，根据本发明，可以增强rtht治疗的协同效果，因为这些治疗一起被优化和计划。本发明能够确定更正确的共定位患者的温度分布、放射剂量分布以及可选的附加系统性疗法效果，使得可以更有效地利用治疗的协同效果。在优选实施例中，放射治疗计划是外部射束放射治疗计划。
6、通过考虑放射剂量的温度敏感性而增加或减少体素中的剂量，可以与减轻热或冷温度体素与对应rt剂量的共定位相关的问题。在一些情况下，甚至可以利用这样的问题。例如，如果靶点中的温度升高，则可以在保持预定tcp的同时减少靶点的放射剂量。
7、在oar中，应当避免高温和高放射剂量的组合，因为该组合可能导致增加的ntcp。这可以通过在其中考虑组合预测效果来调整第二次优化的模式的量的顺序优化策略中或者在其中同时对两种模式进行优化的共同优化策略中降低对应体素中的温度和/或放射剂量来实现。在靶点体积中，可能期望通过高温和高放射剂量的组合来增强效果。根据此，可以将高温和高放射剂量共定位到多模式治疗的靶点体积内的相同体素，以使用顺序优化策略和共同优化策略两者来增强tcp。
8、在执行步骤a)之前，该方法可以包括定义治疗计划集合的步骤，该治疗计划集合包括热疗计划和放疗计划以及至少一种其他类型的计划，诸如手术或包括化疗、免疫疗法和激素疗法的系统性治疗类型的计划。可替代地，哪些计划被优化是预先确定的。
9、例如，治疗计划集合可以至少包括第一放疗计划和第二放疗计划，其中该第一放疗计划被优化用于与至少一个热疗计划在相同的日子递送，并且该第二放疗计划被优化用于在递送另一热疗计划或不递送热疗计划的日子递送。
10、除了rt计划和ht计划之外，治疗计划集合包括至少一个附加疗法计划以及至少一个热疗计划和至少一个放疗计划，所述至少一个附加疗法计划与诸如化疗的系统性治疗相关。
11、ht和rt的共同优化是有利的，因为已知这些类型的治疗对彼此有很强的直接影响和很强的协同效果。该治疗计划集合还可以包括用于一种或多种附加治疗类型的计划。这些附加治疗类型主要包括系统性疗法，诸如化疗、激素疗法和免疫疗法，但也可以包括手术。
12、使用具有一个rt计划和一个ht计划的实施例作为示例，设计了三个通用实施例：同时生成rt计划和ht计划两者；生成rt计划并根据rt计划的预测结果来优化ht计划；以及根据ht计划的预测结果来优化rt计划。在第一种情况下，该方法包括生成放射治疗计划和热疗治疗计划中的至少一个的步骤，其包括热疗计划和放疗计划的共同优化，优化问题包括关于用于每个体素的温度和剂量的组合预测效果的信息。在第二种情况下，已经获得了预先存在的放射治疗计划，且生成放射治疗计划和热疗治疗计划中的至少一个的步骤包括考虑至少一个预先存在的放疗计划的预测效果来优化热疗计划，其中优化问题包括用于每个体素的放射剂量的预测效果。在第三种情况下，在获得优化问题的步骤之前已经获得了预先存在的热疗计划，且生成放射治疗计划和热疗治疗计划中的至少一个的步骤包括考虑至少一个预先存在的热疗计划的预测效果来优化放疗计划，其中优化问题包括用于每个体素的生物参数的温度依赖性信息。
13、除了一个或多个目标函数之外，优化问题还可以包括一个或多个约束，该一个或多个约束定义在优化期间必须维持的参数。优化问题优选地包括生物或物理目标。优化问题还可以包括用于热量递送系统和放射递送系统中的一个或两个的机器参数优化的至少一个目标函数。优化问题还可以包括与将用于递送热疗治疗和/或放射治疗的至少一个递送机的机器限制相关的至少一个约束，作为约束或目标。在一些实施例中，优化问题包括用于对其优化参数的加热系统或rt系统的简化机器模型，诸如用于加热系统的放射通量优化和功率优化。
14、用作优化问题的基础的模型可以是生物模型。优化问题有利地包括生物或物理目标。该模型和目标可以与诸如以下的因素相关：放射剂量；温度；等效放射剂量(eqd)；等效均匀分布(eud)；生物有效剂量(bed)；以及治疗体积、剂量体积直方图或温度体积直方图(dvh和tvh)限制中的靶点和危险器官(oar)的热增强比(ter)限制；肿瘤控制概率(tcp)和正常组织并发症概率(ntcp)的概率限制；无并发症治愈概率、继发癌症和总生存率；与放射线相关的线性能量传递(let)限制；粒子停止的位置和/或均匀性和一致性指数。
15、本发明的各方面还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读代码，该计算机可读代码当在处理器中运行时将使处理器执行根据上文讨论的实施例的方法。计算机程序产品可以存储在非临时存储单元上。本发明的各方面还涉及一种计算机，该计算机包括处理器和程序存储器，其中程序存储器保存这样的计算机程序产品，以用于在处理器中执行。
16、缩略语列表
17、本文中使用了以下缩略语：
18、-bed—生物有效剂量
19、-dvh—剂量-体积直方图
20、-eqd—等效放射剂量
21、-eqd2—2-gy分次中的等效放射剂量
22、-eud—等效均匀剂量
23、-ht—热疗疗法
24、-let—线性能量传递
25、-lq—线性二次
26、-ntcp—正常组织并发症概率
27、-oar—危险器官
28、-rt—放疗
29、-rtht—热放疗
30、-tcp—肿瘤控制概率
31、-ter—热增强比。在没有ht的情况下所需的放射剂量与在有ht的情况下对于相同情况所需的放射剂量之比。
32、-tvh—温度体积直方图。