【技术实现步骤摘要】
本文的实施例涉及用于实施放射治疗的放射治疗计划的系统和方法。
技术介绍
1、放射治疗或放射疗法可被描述为使用电离辐射来损伤或破坏人类和动物中的不健康细胞。电离辐射可以被引导到皮肤表面上或身体内部深处的肿瘤。电离辐射的常见形式包括x射线和带电粒子。放射治疗技术的示例是伽玛刀(gamma)或莱克塞尔伽玛刀(leksell gamma)，其中，使用以较高强度和高精度会聚在目标区域(例如肿瘤)的多个较低强度伽玛射线来照射患者。放射治疗的另一个示例包括使用直线加速器(linac)，由此通过高能粒子(例如电子、高能光子等)照射目标区域。在另一示例中，使用重带电粒子加速器(例如质子、碳离子等)提供放射治疗。
2、准确控制辐射束的放置和剂量，以向目标区域(例如肿瘤)提供规定的辐射剂量并减少对周围健康组织(称为危险器官或oar)的损伤。治疗计划的一个方面涉及确定要递送的放射的合适特性以产生安全和有效的剂量。辐射的特性涉及例如积分通量模式。积分通量模式可以取决于束布置、能量和场尺寸，其又与可控参数(其是可优化的)相关。通过确定这些参数的合适值，可以获得合适的积分通量模式。治疗计划可以由治疗计划系统确定。
3、放射治疗计划(治疗计划)包括使用优化过程来确定将递送合适剂量的最优参数集。优化过程可以基于临床和剂量测定目标和约束。临床和剂量测定目标和约束的示例包括对肿瘤和关键器官的最大、最小和平均剂量。临床和剂量测定目标和约束可以被称为治疗计划目标。
4、治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区域和识别肿瘤附近的
5、在实际的示例中，可存在多个解剖结构(即ptv、靶和/或oar)。例如，在头部和颈部治疗中，可能有超过20个解剖结构。对于各个结构，期望符合各种治疗计划目标。可以为结构及其目标分配不同的优先级，以便实现临床上可接受的计划。确定满足各种目标的治疗计划是耗时且复杂的。
6、需要用于生成治疗计划的改进的方法和系统。
技术实现思路
1、如上所述，治疗计划的生成可能是耗时且复杂的，特别是当存在许多治疗计划目标时。
2、治疗计划包括执行优化多个参数的优化过程，目的是向ptv提供足够高的剂量，同时减少对周围健康组织的剂量。通过平衡不同的治疗计划目标，例如通过区分涉及ptv处的剂量覆盖的治疗计划目标的优先级且然后区分涉及保护oar的治疗计划目标的优先级，可以获得临床上合适的计划。通过使一个目标优先于另一个目标，意味着基于第一目标执行优化过程，然后基于具有比第一目标低的优先级的第二目标执行另外的优化过程。应当理解，在整个该过程中，优化及其变型可以互换使用。
3、用户(例如治疗计划者、剂量师、临床医生或保健工作者)可以如下实现临床合适的计划。对于各个治疗计划目标，用户可以通过定义例如参考剂量、参考体积和/或成本函数来配置优化器。治疗计划目标的示例可以被陈述为“97％的ptv体积应该接收至少40gy”。该目标表示要实现的目标。优化器然后将试图找到满足该目标的优化参数。优化器找到的解可以满足或者可以不满足期望目标(基于解剖结构、放射治疗机的限制和/或问题的难度)。基于所实现的目标，可以使用要实现的修订目标来重复优化。这种方法是耗时的，并且基于用户对要实现的修订目标的选择而导致可变的结果。此外，当考虑多个治疗计划目标时，针对各个目标重复该方法，从而使得计划生成更加耗时。
4、本专利技术的专利技术人已经设计了可以提高所生成的治疗计划的质量并且减少生成这样的计划所需的时间的方法和系统。这些方法和系统还减少了对用户输入的需要。特别地，专利技术人已经设计了方法和系统，由此，对于各个治疗计划目标，执行优化过程以获得实现解(实现值)。基于实现解是否满足治疗计划目标(参考目标)，获得松弛目标(使用松弛值)，然后在后续步骤中使用。松弛目标没有治疗计划目标和/或实现解严格。松弛目标为后续步骤提供了改进的起点。松弛目标提高了在后续步骤中收敛的可能性或者在后续步骤中获得适当结果的可能性。
5、本文的方法和系统解决了在放射治疗计划领域中出现的技术问题，即，如何改进治疗计划的生成。该方法可以提高所生成的治疗计划的准确性和生成的速度。该方法还使治疗计划的生成自动化。
6、根据一个方面，提供了一种用于通过放射治疗系统实施放射治疗的放射治疗计划的方法，方法包括：
7、接收参考目标，参考目标表示要由放射治疗系统实现的目标；
8、根据所接收的参考目标执行优化过程以确定参数集，参数集涉及要由放射治疗系统递送的辐射的特性，其中，执行优化过程包括：
9、优化参数集以获得实现值；
10、响应于实现值不满足参考目标，使用实现值和松弛值来获得松弛目标；以及
11、使用优化的参数集以及松弛目标来确定放射治疗系统的配置。
12、可以输出放射治疗系统的配置以用于由放射治疗系统递送辐射。
13、执行优化过程可以包括执行第一遍优化，第一遍优化包括：优化参数集以获得第一遍实现值，并且响应于第一遍实现值不满足参考目标，使用第一遍实现值和第一遍松弛值来获得第一遍松弛目标，并且使用优化的参数集和第一遍松弛目标来确定放射治疗系统的配置。
14、方法通过执行优化(第一遍优化)以获得第一解(第一遍实现值)并且响应于第一解不满足期望目标(参考目标)而使用实现解(第一遍实现值)和松弛值(第一遍松弛)获得松弛解(第一遍松弛目标)，来改进治疗计划的生成。然后，使用优化的参数和松弛解(第一遍松弛目标)来确定放射治疗系统的配置。
15、使用松弛值(第一松弛值)来修改实现解(第一遍实现值)，以获得松弛解(第一遍松弛目标)。随后使用松弛解来确定放射治疗系统的配置，而不需要来自用户的另外输入。使用松弛值来修改实现解的目的是允许后续步骤的“空间”和/或允许在后续步骤中访问更宽的解空间。这提高了方法的性能(例如通过增加所确定的配置是可接受的可能性)并且改进了生成治疗计划的机会，而不需要另外的用户输入。
16、实现解涉及与参考目标相当的量(例如其具有相同的单位和/或含义)。
17、根据优化的参数集以及松弛解，确定放射治疗系统的配置。例如，该配置可以涉及场修改器的布置。所确定的配置可由放射治疗系统用于实施放射治疗。
18、在一个实施例中，方法包括：
19、响应于第一遍实现值满足参考目标，使用优化的参数集以及参考目标来确定放射治疗系统的配置。
20、当实现值满足参考目标时，在后续步骤中使用该参考目标。不应用松弛。通过使用参考目标而不是实现值(其满足或优于参考目标)，更多的空间被允许用于后续步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于通过放射治疗系统实施放射治疗的放射治疗计划的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述优化过程包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，执行所述优化过程还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述进一步优化的参数集以及所述第二遍松弛治疗计划目标来确定所述放射治疗系统的配置包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数集与要递送的辐射的积分通量模式相关。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参数集包括子束的权重。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述放射治疗系统的配置包括确定束成形装置的布置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述束成形装置是多叶准直器(MLC)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述松弛值是根据成本函数自动设置的。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考目标包
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述参考目标包括参考剂量时，所述成本函数包括以下函数中的任一者：最大剂量成本函数、平均剂量成本函数、连续成本函数和/或等效均匀剂量(EUD)成本函数。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述参考目标包括参考体积时，所述成本函数包括以下函数中的任一者：基于剂量体积直方图(DVH)成本函数、靶惩罚成本函数或平行成本函数。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考目标涉及以下项中的任何一者或多者：感兴趣区域、壳、计划靶体积(PTV)、关键结构和危及器官。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述松弛值是相对于所述实现值确定的，并且进一步由下限值和上限值界定。
16.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二遍松弛值小于所述第一遍松弛值。
17.一种用于通过放射治疗系统实施放射治疗的放射治疗计划的方法，所述方法包括：
18.一种用于通过放射治疗系统实施放射治疗的放射治疗计划的方法，所述方法包括：
19.一种用于通过放射治疗装置实施放射治疗的治疗计划系统，所述治疗计划系统包括处理器，所述处理器被配置为：
20.一种包括计算机可执行指令的非瞬态计算机可读介质，所述计算机可执行指令被配置为使处理器：
...【技术特征摘要】
1.一种用于通过放射治疗系统实施放射治疗的放射治疗计划的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述优化过程包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，执行所述优化过程还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述进一步优化的参数集以及所述第二遍松弛治疗计划目标来确定所述放射治疗系统的配置包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数集与要递送的辐射的积分通量模式相关。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参数集包括子束的权重。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述放射治疗系统的配置包括确定束成形装置的布置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述束成形装置是多叶准直器(mlc)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述松弛值是根据成本函数自动设置的。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考目标包括成本函数、参考剂量和/或参考体积中的任一者。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述参考目标包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·沃伊特，门春华，斯宾塞·马歇尔，
申请(专利权)人：伊利克塔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。