调制电弧治疗(MAT)计划中最优分割电弧的方法技术

一种非暂态计算机可读介质(26)存储指令，该指令可由至少一个电子处理器(20)实行以执行标识用于在调制电弧治疗计划中去除的可能的电弧段的方法(100、200)。方法包括：针对初始电弧段，迭代优化调制电弧治疗计划；以及计算针对初始电弧段的每个控制点(CP)的几何自由度(GF)度量。度(GF)度量。度(GF)度量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调制电弧治疗(MAT)计划中最优分割电弧的方法


[0001]下面总体上涉及医学治疗领域、MAT领域、MAT优化领域以及相关领域。

技术介绍

[0002]调制电弧治疗(MAT)(诸如例如容积MAT(VMAT)或强度MAT(IMAT))可以作为部分电弧、完整的单电弧或多个电弧被递送。对于需要大量射束调制的复杂情况，单电弧递送需要显著减缓龙门旋转并且降低剂量率，以实现与调强放射治疗(IMRT)相似的剂量分配。相反，放射可以通过多个电弧递送，这提供了必要的自由度，但是往往会增加总治疗时间和所需的监测单元数目。另外，对于许多临床病例，有人可能会认为只有在临界角度范围内才需要明显的射束调制。在这种情况下，在放射产生很少或没有有益效果的角度内，龙门可能以最大的速度移动，并且影响有限。附加地，由于最小剂量率的限制，射束不能在无益角度内完全关闭。使龙门旋转这些角度增加了对关键结构的剂量，并且增加了监测单元的总数(参见例如Rana、Suresh和ChihYao Cheng的“Feasibility of the partial
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single arc technique in RapidArc planning for prostate cancer treatment”Chinese journal of cancer 32，第10(2013):546号)、Dumane、V.A.、J.Kao、S.Green、V.Gupta和Y.Lo.“Comparison of full arcs,avoidance sectors,and partial arcs for RapidArc planning”International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics 78，第3(2010):S820
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S821号以及Wala、Jeremiah、Ehsan Salari、Wei Chen和David Craft.“Optimal partial
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arcs in VMAT treatment planning”Physics in Medicine&Biology 57，第18(2012):5861号)。从递送中消除电弧的这种部分可以减少治疗时间和总MU，并且也减少了对健康组织的剂量。
[0003]Wala等人公开了现有的自动寻找消除不需要的电弧段的最优部分/分裂电弧的方法。虽然这种方法消除了电弧中的可避免的电弧段，但是众所周知，由于它采用了全局搜索技术来检测可避免的电弧段，本文中所公开的方法是非常耗时的。
[0004]下面公开了某些改进。

技术实现思路

[0005]在本文中所公开的一些实施例中，非暂态计算机可读介质存储指令，该指令可由至少一个电子处理器实行，以执行标识用于在调制电弧治疗计划中去除的可能电弧段的方法。方法包括：针对初始电弧段，迭代优化调制电弧治疗计划；以及计算针对初始电弧段的每个控制点(CP)的几何自由度(GF)度量。
[0006]在本文中所公开的一些实施例中，一种用于标识用于在调制电弧治疗计划中去除的可能电弧段的系统包括至少一个电子处理器，该至少一个电子处理器被编程为：针对初始电弧段，迭代优化调制电弧治疗计划；计算针对初始电弧段的每个CP的GF度量；以及将GF度量值低于预先选择的阈值的连续组的GP确定为用于从调制电弧治疗计划中去除的候选电弧段。
[0007]在本文中所公开的一些实施例中，一种标识用于在调制电弧治疗计划中去除的可能电弧段的方法包括：针对初始电弧段，迭代优化调制电弧治疗计划；通过操作计算针对初始电弧段的每个CP的GF度量，操作包括：针对CP的每个细光束，计算由细光束接触的肿瘤体素的数目除以由细光束接触的关键器官的体素的数目的和的比率；以及对针对CP的细光束的GF值进行求和，以生成针对CP的GF度量；将GF度量值低于预先选择的阈值的连续组的CP确定为用于从调制电弧治疗化中去除的候选电弧段；以及估计在从调制电弧治疗计划中去除候选电弧段的情况下调制电弧治疗计划的剂量的重新分配。
[0008]一个优点在于消除了MAT中的可避免的电弧段。
[0009]另一个优点在于消除了MAT中的可避免的电弧段以减少治疗时间。
[0010]另一个优点在于提供MAT计划，而不影响计划的剂量测定质量。
[0011]另一个优点在于确定在MAT计划中避免特定电弧段的影响。
[0012]另一个优点在于确定MAT计划中电弧段的分割位置。
[0013]另一个优点在于确定MAT计划中的电弧段长度。
[0014]另一个优点在于确定MAT计划中电弧段的分割数。
[0015]另一个优点在于确定MAT计划中的最小电弧段长度以产生临床可接受的计划。
[0016]另一个优点在于产生具有降低的计算能力的MAT计划。
[0017]给定实施例可以不提供前述优点，提供一个、两个、两个以上或全部上述优点，和/或可以提供其他优点，如在阅读和理解本公开时本领域普通技术人员所认识到的。
附图说明
[0018]本公开可以采取各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的布置的形式。附图仅用于说明优选实施例，而不被解释为限制本公开。
[0019]图1图表地图示了根据一个方面的用于优化MAT计划的系统。
[0020]图2示出了图1的系统的示例性流程图操作。
[0021]图3示出了使用图1的系统对MAT计划的电弧段的CP的GF度量进行的计算的示例。
[0022]图4示出了用于使用图1的系统标识可避免的电弧段的模型图。
[0023]图5示出了完整MAT电弧中的可避免的电弧段和关键电弧段的示例性图示。
[0024]图6示出了图1的系统的另一示例性流程图操作。
具体实施方式
[0025]在MAT放射治疗(例如VMAT)中，有时不需要完整的360
°
圆周电弧。例如，在小肿瘤的情况下，可能存在一个或多个电弧段，在该电弧段上，(多个)关键器官的干扰限制了对肿瘤应用的放疗自由。在目前的临床实践中，剂量师以一种特定的方式处理这个问题，即通过标识和去除基于解剖布局预计没有治疗价值的电弧段，然后在没有这些段的情况下执行VMAT优化。这种方法是主观的，并且没有为去除段提供原则基础。
[0026]所公开的用于标识用于从VMAT计划去除的电弧段的方法如下操作。首先，VMAT计划是针对完整电弧进行了优化(通常为完整的360
°
，尽管较小的“完整电弧”可以充当起始点)。“几何自由度”(GF)度量是针对电弧的每个控制点(CP)计算的。所公开的针对细光束的GF度量是由细光束接触的肿瘤体素的(可选地加权的)数目除以由细光束接触的每个关键
器官的体素的数目(针对每个关键器官再次可选地加权)的和所得的比率。CP的GF然后是构成该控制点处的射束的每个细光束的GF值的和。GF被绘制为沿电弧的CP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非暂态计算机可读介质(26)，存储指令，所述指令能够由至少一个电子处理器(20)实行，以执行标识用于在调制电弧治疗计划中去除的可能的电弧段的方法(100、200)，所述方法包括：针对初始电弧段，迭代优化调制电弧治疗计划；以及计算针对所述初始电弧段的每个控制点(CP)的几何自由度(GF)度量。2.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中所述方法(100、200)还包括：在显示设备(24)上绘制作为沿所述初始电弧段的每个CP的函数的所述GF度量的图表。3.根据权利要求1和2中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中所述GF度量针对所述初始电弧段的每个CP基于所述患者的几何轮廓和所述CP的位置而被计算，但不是基于所述调制电弧治疗计划而被计算。4.根据权利要求1至3中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中计算针对所述初始电弧段的每个CP的GF度量包括：针对所述CP的每个细光束，计算由细光束接触的肿瘤体素的数目除以由所述细光束接触的关键器官的体素的数目的和的比率；对针对所述CP的所述细光束的所述GF值进行求和，以生成针对所述CP的所述GF度量。5.根据权利要求4所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中所述比率的所述计算还包括：对以下至少一项进行加权：(i)由所述细光束接触的肿瘤体素的数目，以及(ii)由所述细光束接触的关键器官的体素的数目。6.根据权利要求1至5中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，还包括：在所述显示设备(24)上绘制来自所述调制电弧治疗计划的以下至少一项：每个CP的肿瘤剂量和每个CP的关键器官剂量。7.根据权利要求1至6中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，还包括：确定所述图表上的、低于预先选择的阈值的、作为CP的函数的GF度量值；以及将GF度量值低于所述预先选择的阈值的连续组的CP确定为用于从所述调制电弧治疗计划去除的候选电弧段。8.根据权利要求7所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中将GF度量值低于所述预先选择的阈值的连续组的CP确定为用于从所述调制电弧治疗计划去除的候选电弧段还包括：估计在从所述调制电弧治疗计划去除所述候选电弧段的情况下所述调制电弧治疗计划的剂量的重新分配。9.根据权利要求8所述的非暂态计算机可读介质(26)，还包括：估计所述候选电弧段相对于剩余电弧段所递送的所述调制电弧治疗计划的所述剂量的所述重新分配。10.根据权利要求9所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中所述估计包括：按照所述剩余电弧段中的每个剩余电弧段的所述GP度量，将所述候选电弧段缩放到所述剩余电弧段。11.根据权利要求7至10中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，还包括：在所述显示设备(24)上绘制所述调制电弧治疗计划的所述剂量的所述重新分配。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，还包括：利用每个CP的所述GF度量和初始调制电弧治疗计划，来估计所述调制电弧治疗计划的剂量目标；以及当所述剂量目标低于预先选择的阈值时，通过调整所述候选电弧段中的至少一个候选电弧段的大小，重新估计所述剂量目标，直到所述剂量目标不再低于所述预先选择的阈值。13.根据权利要求1至12中任一项所述的非暂态计算机可读介质(26)，其中所述优化包括：在所选择的所述电弧段没有被去除的情况下，针对所述电弧执行单次迭代剂量优化。14.一种用于标识用于在调制电弧治疗计划中去除的可能的电弧段的系统(10)，所述系统包括：至少一个电子处理器(20)，被编程为：针对初始电弧段，迭代优化调制电弧治疗计划；计算针对所述初始电弧段的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：