管理放射治疗系统的制作方法

本发明涉及用于管理放射治疗的系统的方法和装置，并且特别涉及用于确保放射治疗系统提供安全治疗的方法和装置。

背景技术：

在开始放射治疗的疗程之前，产生治疗的方案。治疗方案的目的是建立如何向病人提供放射治疗，从而使目标区域接收所需的治疗剂量，而周围的健康组织接收尽可能小的剂量。

治疗方案的过程是复杂和耗时的。其包括首先获取病人的图像(“规划图像”)，其中至少包含治疗所针对的区域以及周围区域。临床医生审查图像，并对图像中所示的不同区域指定最大和最小剂量。例如，目标区域可以被分配最小剂量(即，目标区域应接受至少为x的剂量)，而目标区域附近的敏感的健康区域可以被分配最大剂量(即，该敏感区域应接受不超过y的剂量)。然后，该三维图像用于产生治疗方案，其指定将给予病人的剂量和将提供剂量的角度。通常每个治疗方案将包括来自多个方向或“弧光灯”的多个剂量。

治疗方案的产生可以表示为数学问题，其中对健康组织的整体剂量必须是最小的，约束的主题是最大剂量将传递到敏感区域(例如，健康的器官，例如)和最小剂量将传递到目标区域。虽然复杂，但是可以使用重要的计算资源和本领域技术人员公知的各种技术中的一个解决问题。

如此产生的治疗方案并不总是产生最佳的临床结果。因此，每个治疗方案由临床医生审查，以检查其对病人提供了可接受的剂量分布。如果没有，则该过程的进一步迭代接收来自临床医生的反馈，并产生更新的治疗方案。这个过程可以根据需要重复多次，直到产生可接受的治疗方案。

然后，治疗方案传递给将要实施的放射治疗系统，向病人提供有针对性的辐射，以治疗一些医疗情况。然而，治疗方案只指定传递给病人的剂量和提供剂量的方向。虽然从临床的角度来看是有用的，但是这样的信息没有指定要应用于产生放射治疗的直线加速器的电压；其没有指定应该向可旋转台架提供电源以通过一定的范围移动辐射头的时间长度。总之，其没有指定输入到放射治疗系统来把治疗方案付诸实施的实际指令。为了把治疗方案的信息转化成各种组件(并且有许多这样的组件)的有用指令，放射治疗系统需要将治疗方案剂量指令转换为组件的实际指令的校准数据组。

校准数据组通常存储在放射治疗系统的本地，并可以考虑到放射治疗系统本身的变化，随着时间修正。系统的组件可以升级，或添加新的组件(例如，新的准直装置)。相反，已有的组件的性能可能会随着时间降低。通过适当的维护这些组件的校准设置，系统的性能作为一个整体可以在一个较长的时间内保持在一致的水平。

技术实现要素：

如上所述，放射治疗系统的校准数据组通常存储在本地。进一步，其也通常手动更新。例如，作为定期维护方案的一部分，技术人员可以审查并更新校准数据组。另外，或作为另一个选择，只有当对系统执行一些维护(例如，安装或更换系统零件)时，技术人员可以更新校准数据组。

校准数据的手动录入会导致问题。例如，如果校准数据组包含错误(例如，通过排版或其它的数据的录入错误)，提供给患者的治疗可能不符合当治疗方案产生并被临床医生批准时所预计的剂量分布。同时，然而，对保持校准数据组的技术人员允许一定程度的灵活性是有益的，以允许放射治疗系统更长时间的操作，并且否则导致每个系统之间小的变化。

根据本发明的第一个方面，提供了一种管理放射治疗系统的方法，包括：形成校准数据组的数据库，每个校准数据组各自包括放射治疗系统的多个组件的校准设置，所述校准设置被放射治疗系统用于将治疗方案转化成多个组件的指令；从数据库获取校准设置的各自的允许范围；在实施治疗方案前，从特定的放射治疗系统接收特定的放射治疗系统的校准数据组；将特定放射治疗系统的校准数据组的校准设置与每个允许范围相比较；如果多个校准设置的子集落在它们各自的允许范围之外，则产生警报信号。

根据本发明的第二个方面，提供了一种操作放射治疗系统的方法，放射治疗系统包括存储器和用于向病人传递治疗辐射的多个操作组件，存储器存储包括多个操作组件的各自的校准设置的校准数据组，所述校准设置被放射治疗系统用于将放射治疗方案转化成多个操作组件的指令，该方法包括：在实施治疗方案之前，向管理装置传输放射治疗系统的校准数据组，管理装置包括校准数据组和校准设置的各自的允许范围的数据库；以及如果校准设置的子集落在它们各自的允许范围之外，接收来自管理装置的警报信号。

这些方法的每一个都可以结合到存储程序代码的计算机可读介质中，当执行该程序代码时，使该方法被执行。

附图说明

为了更好地理解本发明，并更清楚地显示它是如何被实施的，通过示例，现在将参考下面的附图，其中：

图1示出了放射治疗系统的示例；

图2是根据本发明的实施方式的方法的流程图；和

图3是根据本发明的进一步的实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的系统10。该系统包括放射治疗管理装置12和多个放射治疗系统18a、18b。每个放射治疗系统位于其操作环境中，例如在医院的肿瘤科。每家医院可以拥有一个以上的放射治疗系统，但通常假设放射治疗系统是在独立的医院中，可能分布在世界各地。进一步理解的是，虽然在图1示出了只有两个放射治疗系统，根据本发明的实施方式的系统可以(并且通常会)包括许多这样的放射治疗系统。通过有线通信或无线通信，或者通过使用例如诸如互联网的网络的有线通信和无线通信的结合，管理装置12能够与每个放射治疗系统18a、18b通信。该装置12包括用于从放射治疗系统18a、18b接收通信的输入13和用于向放射治疗系统18a、18b发送通信的输出16。处理器14耦接到输入13和输出16，并进一步具有对存储器15的访问。管理装置12的操作将在下面更详细地描述。存储器15通常是非易失性存储器。存储器可以存储校准数据组的数据库，并且附加将由处理器14执行的一组指令，以便实现下面的方法。

管理装置12本身对放射治疗系统18a、18b可以是本地或远程的。例如，如图所示，系统10可以包括单一的管理装置12，每个放射治疗系统通信根据需要与该管理装置12通信。作为另一个选择，系统可以包括多个这样的管理装置，每个管理装置能够访问中央数据库(或基于中央数据库的内容定期更新本地数据库的内容)。

系统18a包括放射治疗设备20，其中患者由适当的支撑设备22支撑。放射治疗装置20在控制装置30的控制下工作，控制装置是包括至少一个或多个处理器和存储器的计算装置。辐射头24包括具有足够的能量在患者身上产生治疗效果(即，通常在兆伏级范围内)的电离辐射源(即，x射线、电子、质子等)，和将辐射准直成所需形状的射束准直装置。在操作中，辐射头24能够围绕患者旋转，使得辐射束如同从多个不同的角度朝向患者的目标区域。通过在或靠近头24的旋转轴上定位目标区域，辐射束在头旋转期间穿过目标区域，但只是暂时的经过周围组织。以这种方式，可以减少由治疗导致的对健康组织的间接损伤。

图1中的虚线投影示出了运行中的准直装置的射束的视角。外壳26定义了辐射束穿过的辐射场。在所示的实施方式中，相对的叶片28的两个边被耦接到外壳26，并根据需要延伸穿过辐射场到更大或更小的程度。每个叶片在一个方向上相对较薄，但在其穿过辐射场的方向上相对较长，并且在平行于辐射束轴(即，进入图1中的页面)的方向上相对较深。叶片的深度，以及具有高原子序数(如钨)的制造材料的选择，有效地封锁了辐射场的那一部分，防止辐射穿过。每片叶片都是单独可控的以便位于从落入辐射场之外到延伸完全穿过辐射场的范围内的任何位置，并且从而可以控制多个叶片来集体定义具有所需横截面形状(例如，与患者身上的肿瘤或其它目标的形状匹配)的辐射束。这种类型的装置称为多叶准直器(mlc)。然而，其它的准直装置是已知的(诸如二元准直器和挡块准直器)，并且本发明可以平等地适用于采用这些种类的设备的放射治疗系统。放射治疗系统可采用多于一个的准直装置。

系统18a可以进一步包括用于监控射束能量和/或射束电流的一个或多个设备29。例如，监控室可以用作检查辐射束能量、辐射束电流(射束是由带电粒子形成的)和/或辐射束的强度的安全装置，并且因此确定这些参数是否符合预期值，或在预期范围内。

对于读者和本领域技术人员来说，放射治疗的每个疗程都涉及大量变量的控制是很明显的。根据采用的放射治疗系统的类型，变量可以包括：辐射头旋转角度；mlc叶片的位置(或其它准直元件)；射束的能量；被传递的辐射剂量的总量(即监控单元数量)；该剂量的传递率；“楔子”的位置(用于减少某些治疗方法的皮肤剂量的吸收准直元件)；被传递的治疗的类型(例如，电子治疗或x线治疗，等)；以及患者的位置。因此，具有由装置提供的大量的变量，以定制传递到病人的辐射剂量。从而，需要治疗方案来控制放射治疗装置20，以向患者提供所需的辐射剂量水平。

作为治疗方案过程的一部分，对患者的立体图像进行分析，以确定将被传递最小剂量的目标区域、必须遵守最大剂量的诸如功能器官的任何敏感区域和剂量通常被最小化的其它非目标区域。然后，该三维图像用于制定治疗方案32，即一系列导致三维剂量分布的源运动、准直器形状和剂量率，该三维剂量分布是(a)符合如最大和最小剂量(等)的要求和(b)物理上可能，例如不需要源围绕患者比其物理上的能力更快地旋转。

在使用中，治疗方案32被传递到控制装置30，以在放射治系统20中实施。然而，虽然从临床角度来看是有用的，但治疗方案32没有指定需要来实现在治疗方案中指定的剂量率等的实际的输入。其并没有指定输入到放射治疗系统将治疗方案付诸实施的实际指令。为了将治疗方案的信息转化成系统的各种组件的有用的指令，控制装置30包括存储用于将治疗方案剂量指示转化为放射治疗系统的组件的实际指令的校准数据组的存储器31。存储器31还可以包括一组由控制装置30执行以实现下述的方法的计算机可读指令。

对于放射治疗系统的各个组件中的每一个，校准数据组可以包括一个或多个校准设置，该校准设置指定要实现特定的输出所需的输入。从而，控制装置30将治疗方案32作为输入，应用在校准数据组中指定的校准设置，并产生用于放射治疗系统20的多个指令以实施治疗方案32。

例如，校准数据组可以包括旋转台架的校准设置(例如系数)，指定多少电压必须施加到旋转台架的马达上，以实现特定的旋转速度；如果不同的旋转速度是不可用的，设置可以指定马达应该操作多长时间，以实现特定的台架的旋转。校准数据组可以包括一个或多个校准设置，指定多少电压应该施加于辐射源，以在辐射束中达到所需的能量；或者辐射束的脉冲频率。校准数据组可以包含放射治疗设备20的一个或多个准直器装置的校准设置，包括那些设备的准直元件的数量和尺寸，从而使辐射束能够形成在将实施的治疗方案中指定的形状。校准数据组可以包括用于射束监控装置(例如，监控室)的一个或多个校准设置；例如，这样的设置可以包括将施加到监视器装置上的电压，以便精确地测量射束能量、射束电流和/或射束强度。

分配附图标记18a的放射治疗系统是可以应用到根据本发明的方法中的放射治疗设备的类型的示例。对于那些本领域技术人员来说，本发明适用于与系统18a部分特征相同、特征完全不同或全部特征相同的多种类型的放射治疗系统将是很明显的。例如，辐射源可以能够围绕患者旋转(诸如系统18a中)，或者可以固定在相对于患者的特定方位。辐射源可以产生相同或不同的电离辐射，或能够产生多种类型的电离辐射。可以采用一个或多个准直装置，并且这些准直装置可以是多叶准直器、挡块准直器、二元准直器或其它准直装置。系统18b的细节没有清晰地显示，但因此可以是与系统18a相同或不同的。一般来说，系统18b包括至少一个控制设备和包括辐射源的放射治疗设备。

图2是在管理装置12中执行的根据本发明的实施方式的方法的流程图。

在步骤100中，数据库由已建立来传递可接受的治疗的校准数据组构成，即使用这些校准数据组的放射治疗系统所产生的辐射剂量的水平已被建立，以符合那些在治疗方案中指定的校准数据组。如上所述，每个校准数据组包括多个组件的一个或多个校准设置(或系数)，该多个组件包括一个或多个的：马达控制旋转台架；mlc叶片(或其它准直元件)；射束监控装置；辐射源。然后将数据库存储在存储器15中。

数据库可以用于获取校准数据组的每个设置的值的允许范围。允许范围可以只是特定设置的值的存在。例如，如果校准数据组没有包括存在于要在其中实施的放射治疗装置中的组件的任何设置，可能设备可以传递过量的辐射剂量(或不准确的辐射剂量)。对于其它参数，允许范围可以是值的范围。例如，上限可以置于脉冲频率和/或辐射源的能量的校准设置上，以避免过高的频率或射束能量。允许范围可以与问题中的校准设置的平均值相关地获取。例如，如果在数据库中的校准数据组的特定校准设置的平均值是y，允许范围可以定义为y-50％至y+50％。作为另一个选择，相对于平均值，可以使用绝对值来定义允许范围。数据库可以用在下面要说明的方式在一段时间内形成和更新，或由适当培训过的和合格的临床医生产生。

在步骤102中，在实施使用建议的校准数据组的治疗方案前，管理装置12在其输入13从放射治疗系统18a、18b接收建议的校准数据组。因此，患者被送往医院接受放射治疗。已经获取治疗区域的各种图像，并且制定了治疗方案。治疗方案即将使用校准数据组在放射治疗系统中实施。在本发明的实施方式中，校准数据组被发送到管理装置12作为治疗方案32，方案被加载到控制装置30以执行，即就在患者接受治疗之前实时地进行。

所建议的校准数据组包括多个校准设置的值，并且因此在步骤104中，比较逻辑14将每个校准设置的值与步骤100中得到的相应的允许范围进行比较。

步骤106是决定建议的校准数据组的校准设置的预定数量是否落入允许范围之外的步骤。在本发明的实施方式中，预定数量是1；在其它实施方式中，预定数量可以由用户定义，并且等于一个超过1的值。

如果决定步骤106的结果是肯定的，比较逻辑产生适当的消息并通过输出16将其发送到放射治疗系统18a、18b。消息可以是用于显示给放射治疗装置的用户(即技术人员)的警报(步骤108)，或者给放射治疗装置本身的暂停运行的指令，步骤110)，或两者都是。在任何情况下，患者的安全性都增强了。

如果决定步骤106的结果是否定的决定(即，校准设置都在允许范围内或小于预定数量的校准设置在允许范围以外)，治疗允许进行(步骤112)。比较逻辑14产生适当的消息，并通过输出16将其发送到放射治疗系统18a。

根据本发明的实施方式，一旦建议的校准数据组以这种方式被认为是安全的，其校准设置可以添加到数据库中，从而如果需要，允许范围可以更新。这样，随着新的治疗方法被认为是安全的，并且随着技术的进步，数据库可以不断发展。

图3是根据本发明的实施方式的方法的流程图，由控制装置30执行。该方法开始于步骤200，在该步骤中从治疗规划装置接收治疗方案32。

在步骤202中，在治疗之前，将存储在控制装置30的存储器中的校准数据组发送给管理装置12。在一个实施方式中，校准数据组就在治疗之前发送，即一旦治疗方案32加载到放射治疗装置。

管理装置12将校准数据组的校准设置与在其数据库15中定义的允许范围相比较，并发送消息回到放射治疗系统18a、18b。如果一个或多个(或预定数量)的建议的校准设置落入其允许范围之外，在步骤204中接收警报消息并且在步骤206中放射治疗系统的进一步的操作可能被暂停。否则，治疗被允许进行(步骤208)。放射治疗系统18a可以为此目的从管理装置12接收消息。

因此，本发明提供了用于安全地管理可能在全世界许多不同地点的放射治疗的供应的方法和装置。在放射治疗系统中建立包括用于实现治疗方案的校准数据组中的多个校准设置中的每一个的允许范围的数据库。治疗前，将建议的校准数据组的校准设置与这些允许范围进行比较，看看是否应该允许治疗进行继续。如果建议的校准设置的一个或多个落在允许范围之外，治疗会话(therapysession，疗程)可以被停止或完全避免。

本领域技术人员会明白，可以对上述实施方式进行各种修正和改变，而不背离如在附件所附的权利要求中定义的本发明的范围。