一种采样方法及放射治疗计划优化方法技术

本发明专利技术提供了一种采样方法，包括获取各感兴趣区域的权重与采样点总数量的上限，根据所述权重及所述采样点总数量的上限确定各感兴趣区域采样点的目标数量，按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采样。本发明专利技术提供的采样方法可以使得迭代优化结果与最终剂量计算后的结果吻合较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射治疗领域，尤其涉及一种对感兴趣区域进行采样的方法及放射治疗计划优化方法。
技术介绍
放射治疗是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其它粒子束等治疗恶性肿瘤的一种方法。由于射束能量高，在肿瘤细胞被杀死的同时正常细胞也会受到影响。为了尽可能地减少对正常组织的伤害，需要制定放射治疗计划。为了减少制定放射治疗计划的时间，一般先对感兴趣区域(RegionofInterest，简称ROI，可以为肿瘤靶区或危及器官)进行采样，放射治疗计划系统(TreatmentPlanningSystem，简称TPS)在迭代优化过程中只对感兴趣区域中的采样点进行剂量计算，并计算剂量体积直方图(DoseVolumeHistogram，简称DVH)，而不是计算所有体素上的剂量。只有在迭代优化过程结束后，放射治疗计划系统才会对所有体素做一次剂量计算，生成剂量分布并计算DVH。但是采样点只是从所有体素中选择的较少的体素，其并不能完全代表所有体素，因此，对采样点进行剂量计算得到的DVH与迭代优化过程结束后对所有体素点进行剂量计算得到的DVH可能会产生较大偏差。通常，对感兴趣区域的采样点越密集、分布越均匀，该感兴趣区域在优化后的结果与最终剂量计算后的结果便吻合得越好，反之则会产生优化效果好、但是剂量分布不均匀的情况。但为了保证优化速度不会太慢，一般以一定的采样频率对感兴趣区域进行均匀采样，并限制每个感兴趣区域的最大采样点数量。医生无法直接对感兴趣区域内的采样点数量以及分布做出修改，只能通过调整感兴趣区域的权重系数对每个感兴趣区域内的采样点的惩罚系数做出修改。感兴趣区域的权重作为医生可调整参数，代表感兴趣区域的重要程度。现有技术中的权重系数显示在目标函数中，直接影响采样点处的剂量惩罚。权重越大，该感兴趣区域违反约束条件的惩罚越大，该感兴趣区域内的体素点的剂量对目标函数值的影响越大，优化算法更倾向于将该感兴趣区域内的体素点的剂量控制到满足约束条件的范围内。然而由于采样算法的缺陷，优化算法虽然能够对高权重的采样点处剂量控制的很好，但并不能保证未被采样的区域同样具有采样点处的优化效果。另一方面，若感兴趣区域内的采样点数量远小于其他感兴趣区域内的采样点数量，则会出现需要足够大的权重系数才会使该感兴趣区域内的采样点的剂量差对目标函数值产生影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种采样方法，可以将各感兴趣区域的权重与采样点的数量进行关联，从而可以控制各感兴趣区域内的采样点数量，有助于改善优化后的剂量分布的均匀性。根据本专利技术的实施例，提出了一种采样方法，包括：获取各感兴趣区域的权重与采样点总数量的上限，根据所述权重及所述采样点总数量的上限确定各感兴趣区域采样点的目标数量，按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采样。可选的，所述权重越大，则所述采样点的目标数量越多。可选的，所述权重与所述采样点的目标数量成正比关系。可选的，所述按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采样，包括对各感兴趣区域进行自适应采样。可选的，所述自适应采样包括根据所述各感兴趣区域的形状和/或体积大小选择采样方法进行采样。可选的，所述自适应采样包括：对感兴趣区域进行采样，将感兴趣区域分割成多个子区域，计算每个子区域的采样密度，判断是否对子区域继续采样，若是，则对子区域继续采样，若否，则采样结束。可选的，至少一个感兴趣区域中采样点的实际数量不等于目标数量。可选的，各感兴趣区域的采样点的实际数量之和不大于所述采样点总数量的上限。根据本专利技术另一实施例，提出了一种放射治疗计划优化方法，包括获取各感兴趣区域的剂量目标，利用上述任一项所述的采样方法对各感兴趣区域进行采样，对各感兴趣区域的剂量进行优化，使得采样点的剂量满足所述剂量目标。根据本专利技术另一实施例，提出了一种放射治疗计划优化方法，包括获取各感兴趣区域的剂量目标、权重，对各感兴趣区域进行采样，对各感兴趣区域的剂量进行优化，使得采样点的剂量满足所述剂量目标，其中，各感兴趣区域的权重与对应的采样点的数量关联。相对于现有技术，本专利技术提出的采样方法，将感兴趣区域的权重与采样点的数量进行关联，通过调整感兴趣区域的权重系数对采样点数量进行灵活调整，使得关键区域的采样点较多，有助于改善优化效果；进一步地，根据各感兴趣区域的形状进行采样，有助于使得采样点在各感兴趣区域内均匀分布，有助于改善优化后剂量分布的均匀性；本专利技术提出的放射治疗计划优化方法，对重要性较高的感兴趣区域的采样点数量较多，有助于使得基于采样点优化的剂量分布与基于全部体素计算的剂量分布吻合较好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术实施例中的采样方法的流程图；图2是本专利技术一实施例中的自适应采样方法的流程图；图3是本专利技术一实施例中的多层采样方法的流程图；图4是本专利技术一实施例中的适用于细长形区域的采样方法的流程图；图5是本专利技术一实施例中对细长形区域进行采样的示意图；图6是本专利技术另一实施例中的自适应采样方法流程图；图7是本专利技术另一实施例中的适用于小体积区域的采样方法的流程图；图8是本专利技术再一实施例中的自适应采样方法流程图；图9是本专利技术再一实施例中的自适应采样方法流程图；图10是本专利技术实施例中的放射治疗优化方法流程图。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。在放射治疗中，要求高剂量的辐射尽可能地被输送至肿瘤靶区，尽量减少对危及器官的伤害。因此，在制定放射治疗计划时，感兴趣区域包括肿瘤靶区及危及器官，要求肿瘤靶区内的剂量尽可能高，危及器官内的剂量尽可能低。由于剂量分布受采样影响较大，为了更好地控制各区域内的剂量分布，本专利技术提出了一种新的采样方法。图1是本专利技术实施例中的采样方法的流程图。参考图1所示，本专利技术提供的采样方法包括：步骤S102，获取各感兴趣区域的权重与采样点总数量的上限。各感兴趣区域的权重代表了各感兴趣区域的重要程度，由医生进行设定。采样点总数量的上限限制了各感兴趣区域采样点数量的总和，可以由医生进行设定。步骤S104，根据所述权重及所述采样点总数量的上限确定各感兴趣区域采样点的目标数量。在本实施例中，通过将各感兴趣区域的权重与采样点数量进行关联，从而使得通过权重可以控制各感兴趣区域的采样点数量。尤其对于重要的器官，剂量要求比较严格，希望其可以获得更好的剂量覆盖或者保护。因此，在本专利技术的实施例中，权重越大，对应的感兴趣区域的采样点数量越多。优选地，所述权重与所述采样点数量成正比关系。假设共有n个感兴趣区域，第s个感兴趣区域的权重为ws，采样点的目标数量为Vs，其中1≤s≤n，采样点总数量的上限为Vmax，则且步骤S106，按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采样方法，包括：获取各感兴趣区域的权重与采样点总数量的上限，根据所述权重及所述采样点总数量的上限确定各感兴趣区域采样点的目标数量，按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采样。

【技术特征摘要】
1.一种采样方法，包括：获取各感兴趣区域的权重与采样点总数量的上限，根据所述权重及所述采样点总数量的上限确定各感兴趣区域采样点的目标数量，按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采样。2.如权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述权重越大，则所述采样点的目标数量越多。3.如权利要求2所述的采样方法，其特征在于，所述权重与所述采样点的目标数量成正比关系。4.如权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述按照所述采样点的目标数量对各感兴趣区域进行采样，包括对各感兴趣区域进行自适应采样。5.如权利要求4所述的采样方法，其特征在于，所述自适应采样包括根据所述各感兴趣区域的形状和/或体积大小选择采样方法进行采样。6.如权利要求4所述的采样方法，其特征在于，所述自适应采样包括：对感兴趣区域进行采样，将感兴趣区域分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张康，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31