专利名称：采用连续的躺椅旋转/移位和同时进行的锥形射束成像的调强电弧治疗的制作方法有多种已知的治疗放射线治疗和传输的系统和方法。其中之一被称为三维适形放射线治疗(3D-CRT)。3D-CRT涉及三维成像、准确的放射线剂量计算、计算机最优化治疗计划，以及计算机控制的治疗传输。特别地，3D-CRT使用计算机和专用的成像技术，例如CT、MR或PET扫描，以显示肿瘤以及周围器官的尺寸、形状和位置。然后治疗放射线射束采用多叶准直仪或定制的场成形挡铅块来精准地裁定肿瘤的尺寸和形状。精确应用治疗放射线射束造成附近的正常组织接收到更少的放射线，从而正常组织能够在治疗放射线治疗期之后更加迅速地痊愈。将更多的正常组织隔离以避免接收治疗放射线，其允许增加实际传输到肿瘤的放射线的量，因此增加了成功治疗肿瘤的机会。在Takahashi，S.所著的出版物‘‘Conformation radiotherapy:rotation techniques as applied to radiography andradiotherapy of cancer” (Acta Radiol 1965, SuppI. 242)中描述了 3D-CRT 的例子。另ー个治疗放射线的治疗计划和传输的系统和方法被称为调强放射线治疗，或頂RT。MRT是3D-CRT的特殊形式，该特殊形式允许放射线被调整，因此更加精确地成形以适配于肿瘤。特别地，MRT涉及将治疗放射线射束分解成许多“细射束(beamlets)”。然后单独地调整每个细射束的強度。当与3D-CRT相比较时，该强度的调整使得靠近肿瘤的健康组织所接收的放射线进ー步減少。在Brahme, A.等人所著的出版物“Solutionof an integral equation encountered in rotation tnerapy，， (Phys Med BiolVol. 27，No. 10，1982，pp. 1221-29)中描述了 IMRT 的例子。治疗放射线的治疗和传输的第三个系统被称为调强电弧治疗(IMAT)以及后来的体积调强电弧治疗，也被称为VMAT。VMAT解决了 IMRT的几个缺点，即，需要更大量的射束引导而增加治疗时间以及使用増加的监测器単元(MU)。通过允许连续的桶架/准直仪旋转、叶运动，以及剂量速率调整以用于治疗计划的最优化，从而使得VMAT解决了这些缺点，其中剂量是在単一桶架弧度高达到360度期间而被传输。VMAT技术与螺旋断层放疗(tomotherapy)的相似之处在于全360度范围内的射束引导可以用于进行优化，但是VMAT技术与IMRT的根本不同之处在于整个剂量体积是以单源旋转方式传输的。在l)Yu，C.X.所著的“Intensity-modulated arc therapy with dynamic multileaf collimation:analternative to tomotherapy” (Phys Med Biol Vol. 40, 1995, pp. 1435-1449)>2) Yu, C.X.,等人所着的“Clinical implementation of intensity-modulated arc therapy，，(Int J Radiat Oncol Biol Phys Vol. 53，2002，pp. 453-463)以及 3)Otto, K.所著的“ Volumetric modulated arc therapy: IMRT in a single gantry arc” (Med PhysVol. 35，2008，pp. 310-317)中描述了 VMAT 的例子。VMAT部分地涉及使用多叶准直仪(MLC)的叶运动以及剂量速率调整以调节射束输出强度。另外，通过旋转线性加速器的桶架和准直仪使其穿过ー个或多个完整或部分的电弧(持续在其上面进行治疗放射线)，VMAT传输已调整的射束强度输出，从而减少治疗时间。在桶架旋转期间，可以动态地改变大量的參数，例如i) MLC孔隙形状，ii)注量输出速率(“剂量速率”)，iii)桶架旋转速度以及iv) MLC的定向。能够改变參数i) _iv)使得VMAT減少大量电弧的使用需求，在更短时间内传输了更少的监测器单元(MU)，同时提供了与頂RT相当的剂量測定。虽然VMAT能够利用上述四个有效的可变的參数的优势，但是其必 须同时考虑线性加速器和MLC的物理限制——例如最大的桶架速度、最大的叶的速度、MLC的导向限制和注量输出速率的有效的细分。在治疗传输期间，在无需动态地控制所有的机器參数，特别是机器和患者之间的定向的条件下，目前的VMAT技术受限于某些治疗位置。在治疗乳房癌的情况下，相比于改良的宽切线，已经显示出应用于治疗左侧乳房癌的VMAT (采用内部乳核放射)造成肺的体积增大，心脏和对侧乳房接收到低剂量(5Gy)的放射。通过定义，由于VMAT的配置的原因，用于乳房放射的VMAT含有朝向心脏、肺和对侧乳房引导的射束。VMAT系统的另一个劣势在于其不与kV成像同时整合。因此，这种VMAT系统不能够实时的治疗验证。
本发明ー个方面涉及放射线治疗系统，该放射线治疗系统包括放射线源和成像源，该放射线源在物体周围移动并且朝向该物体引导治疗放射线射束，该成像源在物体周围移动并且朝向物体引导成像放射线射束。该系统进ー步包括工作台，物体放置在该工作台上，该工作台能够平动和转动。该系统还包括I)第一成像器，该第一成像器用于接收由治疗放射线源产生的穿过物体的放射线，并且用于由所述放射线形成第一成像信息，和2)第二成像器，该第二成像器用于接收由成像源产生的穿过物体的放射线，并且用于由该放射线形成第二成像信息，其中第一成像信息和第二成像信息同时形成。该系统附加地包括与放射线源、工作台、第一成像器和第二成像器相通信的计算机，其中该计算机基于第一成像信息和第二成像信息，以实时方式控制手术台的运动和放射线源的以下參数中的ー个或多个放射线源运动和注量输出速率。本发明第二个方面涉及提供放射线的方法，该方法包括朝向物体引导治疗放射线射束并且朝向该物体引导成像放射线射束。该方法包括将物体放置在在工作台上，该エ作台能够平动和转动。该方法还包括基于穿过物体的治疗放射线射束形成第一成像信息，并且基于穿过物体的成像放射线射束形成第二成像信息，其中第一成像信息和第二成像信息同时形成。该方法进ー步包括基于第一成像信息和第二成像信息，以实时方式同时控制工作台的移动和治疗放射线射束的以下參数中的ー个或多个治疗放射线射束运动和注量输出速率。本发明的ー个或多个方面提供了指定更少的监测器单元以及使用更少的控制点的优势。本发明的ー个或多个方面減少了毒性和次发性恶性肿瘤的风险。图I示出了根据本发明的放射线治疗系统的实施方式，该放射线治疗系统能够进行C-ARC治疗。图2示出了可行过程的流程图，该可行过程的流程图用于操作根据本发明的图I的放射线治疗系统。 图3示意性地示出了用于根据本发明的kV/MV同时成像的系统。图4A-4D分别示出了在桶架90°、135。、180。和270。的位置上，采用射束方向观视(BEV)成像的数字重建放射成像术(DRR)的參考图，其用于立体定位放射手术(SRS)的治疗；图5A-5D分别示出了在桶架90°、135°、180°和270°的位置上，用于立体定位放射手术治疗的kV和MV射野图像；图6A示出了用于根据本发明的乳房肿瘤治疗的可行射束布置的外部视图；图6B-6C示出了用于已知的乳房肿瘤治疗计划的射束布置的外部视图；图7A示出了用于图6A乳房肿瘤治疗的射束布置的内部视图；图7B-7C分别示出了用于图6B-6C的乳房肿瘤治疗的射束布置的内部视图；图8A示出了当与根据本发明的治疗计划相比吋，各种已知治疗计划的同侧乳房体积/剂量％的曲线图；图SB示出了当与根据本发明的治疗计划相比吋，各种已知治疗计划的同侧肺体积/剂量％的曲线图；图9A示出了用于根据本发明的乳房肿瘤治疗计划的典型轴向剂量分布；并且图9B示出了用于VMAT治疗计划的典型轴向剂量分布。
图5A-5D中示出了在不同的桶架旋转位置处的由上述kV锥形射束和MV成像器形成的kV和MV射野图像的例子，其中正在治疗脊椎区域。采用射束方向观视的相应的參考数字重建放射成像术在图4A-4D中示出。(其代表着射束方向和孔隙内的物体)与其它的已知的治疗计划进行比较，采用上述的C-ARC治疗计划显示了本发明的优势。在通过加速部分乳房放射(APBI)在治疗乳房中的肿瘤的情况下，桶架110保持固定在一定切线角度，同时工作台114旋转穿过ー个中间电弧和ー个侧面电弧，其中相对于患者乳房的定向而限定中间电弧和侧面电弧。当之前已经通过3D-CRT计划治疗了讨论中的乳房吋，3D-CRT计划的射束布置可以用于引导C-ARC的计划，因为该射束布置被认为是已经提供了临床可接受的剂量測定，同时避免了工作台、桶架和患者之间的任何碰撞。来自3D-CRT计划中的工作台位置被取做采用作为工作台电弧的界限。类似地，每个电弧的桶架位置被选择为与3D-CRT计划中的桶架位置一祥。通过沿着电弧的10°间隔而定位的控制点来完成最优化和剂量计算。该乳房治疗保留了采用3D-CRT治疗的APBI的标准切线射束布置的益处。C-ARC是VMAT在乳房放射治疗领域中的创新的自然延伸，其中标准切线射束的几何构型使得目标之外的剂量最小化。这在图6A和7A中进行了显示，其中使用C-ARC的放射线射束绝大部分被导引到乳房并且极少的放射线影响到了健康器官，例如心脏和肺。相对照而言，如图6B-6C和7B-7C所示，当利用頂RT和VMAT来应用APBI吋，APBI能导致射束被导引到健康组织。在以下的比较中，其涉及之前通过3D-CRT采用APBI治疗的患者，并且为每个患者生成三个附加且连续的计划1)C-ARC计划；2) IMRT计划，以及3) VMAT计划。用于评估的DVH參数大部分都取自用于乳房治疗的NSABP-B39/RT0G 0413协议的正常组织限制，并且这些DVH參数列在下表I中表I. NSABP B-39/RT0G 0413协议的正常组织剂量限制以及用于3D-CRT、頂RT、C-ARC和VMAT计划的计划比较參数、平均值和范围


一种放射线治疗系统，该系统包括在物体周围移动并且朝向所述物体引导治疗放射线射束的放射线源、以及在所述物体周围移动并且朝向所述物体引导成像放射线射束的成像源。该系统进一步包括放置物体的工作台，该工作台能够平动和转动。该系统也包括1)第一成像器，该第一成像器用于接收由所述治疗放射线源产生的穿过所述物体的放射线，并且用于由该放射线形成第一成像信息，以及2)第二成像器，该第二成像器用于接收由所述成像源产生的穿过所述物体的放射线，并且用于由该放射线形成第二成像信息，其中所述第一成像信息和所述的第二成像信息同时形成。