用于与放射疗法递送系统一起使用的方法和计算机程序产品以及计算机系统与流程

本发明涉及用于扫描质子束的放射疗法递送系统，并且具体地涉及从这种系统递送的治疗的质量保证。

背景技术：

1、放射疗法或放疗疗法的目标通常是向诸如肿瘤的靶递送足够的剂量，以消除肿瘤或至少减小肿瘤的大小。用于向患者递送扫描离子束的放射疗法递送系统在本领域中是已知的。离子通常是质子，但是也可以使用其他类型的离子。

2、放射疗法治疗总是涉及将剂量递送到靶外部，到达处于风险中的健康组织或器官，并且因此总是存在健康器官或组织被辐射损伤的风险。一种出现的看起来涉及较少的不期望的损伤的治疗方法是flash疗法，其涉及以例如70gy/s的比常规疗法高得多的剂量速率进行治疗。在与flash相关的文献中，建议了剂量速率的各种下限，诸如至少40gy/s或50gy/s。例如，如果要以70gy/s的剂量速率递送20gy的剂量，则整个剂量将在0.29s内递送。相比，传统放射疗法治疗以低得多的剂量速率进行递送，传统放射疗法治疗的典型剂量速率为每分钟几gy。

3、已经发现，利用flash疗法，由特定剂量对健康组织的损伤低于使用常规疗法，而对靶的影响（即肿瘤组织反应）保持不变。因此，flash疗法能够具有优于常规放射疗法治疗的显著优点，因为它们能够影响肿瘤，而对健康组织的损伤较少。

4、flash效果高度取决于辐射递送的时间结构，以确保剂量速率足够高以激活flash效果。

5、因此，为了确保治疗计划对患者具有预期效果，知道射束递送的时间结构是至关重要的。体素中的能量沉积速率取决于许多因素，包括

6、•递送系统的扫描特性

7、•射束电流

8、•射束质量

9、•治疗计划

10、当通过扫描质子束递送flash治疗时，剂量是所得的能量沉积的累积。随时间的能量沉积是不重要的，并且取决于体素中的能量沉积速率，其是递送系统的扫描特性、射束电流、治疗计划和射束质量的函数。

11、通常，系统特性的预测可以由系统供应商以标称数据或系统模型的形式提供。这可能并不总是这种情况，并且即使是，仍可能期望验证数据以确保递送到患者的治疗将具有预期特性。如上所述，这在flash疗法的情况下特别重要，其中时间结构对于实现期望的效果是必需的。

技术实现思路

1、因此，本公开的目的是确保按照递送装置的预期递送放射疗法治疗。

2、本发明涉及一种用于在放射疗法治疗递送系统中使用的基于计算机的方法，放射疗法治疗递送系统被布置成根据计划递送离子放射疗法治疗，该方法包括以下步骤：

3、•根据系统的模型获得表示用于递送计划的射束递送序列的量的时间分辨模拟，

4、•获得表示用于递送与治疗计划的递送相关的计划的射束递送序列的量的时间分辨测量，

5、•将与时间分辨测量相关的数据与时间分辨模拟进行比较，

6、•根据比较的结果采取动作，其中，动作包括确定是否调适模型或计划或诊断递送系统的功能中的至少一个。

7、这通过将基于系统的模型的计划的模拟与计划的递送的实际成果进行比较来实现评估或验证系统特征。如上所述，系统特征在诸如flash治疗计划的治疗计划中变得特别重要，flash治疗计划高度取决于递送的时间结构，这意味着如果模型不正确，则有效剂量能够很大地改变。该计划可以是被布置用于向患者递送的治疗计划，或者通常比治疗计划简单并且用于测试递送系统的各方面的测试计划。调适模型可以涉及改变模型本身或调整模型的一个或多个参数。

8、比较的步骤通常包括将时间分辨测量与时间分辨模拟进行比较。

9、根据实施例，该方法还包括以下步骤：

10、•基于时间分辨模拟获得模拟剂量信息，

11、•基于时间分辨测量获得测量剂量信息，

12、其中，比较的步骤包括将模拟剂量信息与测量剂量信息进行比较，剂量信息包括关于由计划产生的物理剂量、rbe加权剂量和flash剂量中的至少一个的信息。

13、相对生物有效性（rbe）加权剂量意指对患者的有效剂量，其可以不同于物理剂量，受剂量速率、辐射类型和本领域技术人员已知的其他因素影响。flash剂量是rbe加权剂量的特殊情况，其中非常高的剂量速率导致物理剂量和rbe加权剂量之间甚至更大的改变。

14、在一些优选实施例中，时间分辨测量是从计划的试运行（dry- run）获得的。这实现在向患者实际递送治疗计划之前调整模型参数。

15、在其他实施例中，在向患者递送计划期间获得时间分辨测量。在这种情况下，从测量获得的数据可以用于基于根据计划的剂量与实际递送的剂量之间的任何偏差来调整计划的剩余部分。

16、如本领域中常见的，治疗计划可以被设计成以多个部分向患者递送，其中针对这些部分中的一个或多个获得时间分辨模拟。在这些情况下，可以在治疗的不同阶段获得模拟，通常在递送一个部分之前不久，以考虑诸如温度和大气压力的环境因素的改变可能影响模拟的事实。

17、可以在与时间分辨模拟相同的一个或多个部分的递送期间获得时间分辨测量，其中采取动作的步骤包括调适后续部分的递送。如果测量是作为递送后续部分的系统的试运行获得的，则这是特别有用的。在这种情况下，试运行可以用于获得关于系统的当前功能以及后续部分的递送结果的信息，该信息可以用于使后续部分适应系统的当前功能。

18、优选地，在递送与时间分辨模拟相同的一个或多个部分期间获得时间分辨测量。

19、该方法可以包括以下步骤：从时间分辨测量获得递送的flash剂量信息和从时间分辨模拟获得模拟flash剂量信息，并且比较步骤包括将递送的flash剂量信息与模拟flash剂量信息进行比较，并且采取动作的步骤包括修改后续部分的计划。

20、比较步骤可以包括比较来自一个部分或来自多个部分的累积剂量信息。如果在递送特定部分之前从试运行获得时间分辨测量值，则比较的结果可以用于鉴于差来调适该特定部分。

21、采取动作的步骤可以包括基于比较的结果调整模型。

22、采取动作的步骤可以包括基于比较的结果评估递送系统的功能。

23、可以以任何合适的方式并且使用任何合适的检测器来执行测量。例如，可以使用诸如辐射检测器阵列或横向集成检测器的检测器。

24、系统的模型可以包括基于为递送系统提供的标称数据的参数值。这样的参数值通常由系统的供应商提供。替代地，模型包括通过系统的实验特征获得的数据。这意味着在参数值期间基于递送系统的测试来确定。在这两种情况下，该方法实现模型的参数的验证和/或调整。在这两种情况下，该方法还可以用于调整模型本身。

25、本公开还涉及包括计算机可读代码装置的计算机程序产品，计算机可读代码装置当在计算机中运行时，将使计算机执行根据本文档中讨论的任何一个实施例的方法。计算程序产品可包含其上存储代码装置的非暂时性存储介质。

26、本公开还涉及包括处理器、程序存储器和可选地数据存储器的计算机系统，其中程序存储器包括这样的计算机程序产品。