体积调制弧度治疗中优化准直器轨迹的方法技术

在用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程的连续弧度辐射治疗计划方法中，执行不包括计算辐射吸收概况的几何优化(40)以生成所述参数的子集的经优化的值。在所述几何优化之后，执行包括计算辐射吸收概况的主优化。执行主优化，其中，参数的子集被初始化到来自所述几何优化的经优化的值。通过所述几何优化优化的参数子集可以包括多叶准直器(MLC)的准直器角度参数(58)。所述几何优化可以优化代价函数，所述代价函数包括取决于仅目标区域(62)的逐CP代价函数在CP上的加和，所述仅目标区域被定义为排除了与风险器官交叠的任何部分的规划目标体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】体积调制弧度治疗中优化准直器轨迹的方法
以下总体涉及辐射治疗领域，反向调制辐射治疗规划领域，调制弧度辐射治疗领域等。
技术介绍
体积调制弧度治疗(VMAT)在线性加速器(直线加速器)的机架旋转通过一个或多个弧度期间在辐射持续接通的情况下提供辐射。当它这样做时，可以改变许多参数，例如由多叶准直器(MLC)定义的孔口形状，MLC的准直器角度，注量输出率(“剂量率”)，机架旋转速度，以及患者支撑卧榻的平移位置和/或旋转方向。在规划VMAT疗程时，连续的弧沿着连续弧被离散化为控制点(CP)的集合，并且优化每个CP处的参数。VMAT的成功取决于每个CP如何优化各种变量。与静态强度调制辐射治疗(IMRT)递送相比，VMAT递送快速且有效。在VMAT中，如同在任何类型的强度调制辐射治疗中，存在将辐射递送到规划目标体积(PTV)(通常是恶性肿瘤等)与避免照射邻近的风险器官(OAR)之间的权衡。在实践中，通常不可能避免对OAR进行一些辐射照射，因此肿瘤学家或其他医学专业人员指定剂量目标，例如要递送给PTV的目标和/或最小辐射剂量目标以及针对每个OAR的最大允许剂量目标(对于不同的OAR，通常可能不同)。剂量目标可以被指定为硬限制、软约束或其某种组合。为了确保照射整个PTV，对于弧的至少一部分，射束的视野(BEV)应该包括整个PTV。规划包括设计针对每个CP的准直器叶片设置，阻止辐射到达OAR，同时仍然实现向PTV的辐射递送的剂量目标。在规划VMAT疗程期间可以优化的参数数量很大。在每个CP，以下是可供调整的参数的典型集合：针对MLC的每个准直器叶片的设置；准直器角度；即时机架转速；三个卧榻平移自由度；以及三个卧榻旋转自由度。可供调整的参数总数是每个CP上的这样的参数的数量乘以CP的数量。为了提供合理准确的弧离散化，CP的数量应该相对较大。linac在弧上通过相继的CP的连续移动也对特定参数施加了特定限制。例如，用于改变机架旋转速度的最大斜升率对相继的CP之间的即时机架旋转速度的最大变化施加了限制。类似地，存在准直器角度可以改变的最大速度。一些约束可能是相互关联的-例如，在所有其他条件相同的情况下，更快的机架旋转速度将减少光束源通过两个相继的CP之间的时间间隔，这继而又减小了两个相继的CP之间可以实现的最大准直角变化。为了提高计算效率，通常通过将特定参数(例如准直器角度)设置为对于所有CP为固定值(例如0度)来减小该大的参数空间。机架速度和/或注量输出率也可以被设定为恒定值。通过基于某些物理原理来设置特定的这样的固定参数的值，可以获得改进的性能。例如，如果最关键的风险器官(OAR)是脊柱，则针对每个CP设置准直器角度使得准直器叶片的长尺寸大致与脊柱平行从而大致对齐准直器叶片与脊柱OAR可能是有益的。通常，在减少计划计算复杂性和实现VMAT计划与剂量目标的最高保真度之间存在平衡。将更多参数设置为常数会降低计算复杂度，但可能会降低经优化的计划对剂量目标的保真度。这种权衡意味着通过固定一些参数值，接受对剂量目标的次佳保真度，回报是提高的计算速度。以下公开了新的和改进的系统、设备和方法。
技术实现思路
在一个公开的方面中，一种非瞬态存储介质存储可由计算机读取和执行的指令，以执行连续弧度辐射治疗规划方法，用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程。所述规划方法包括执行不包括计算辐射吸收概况的几何优化以生成参数集的子集的经优化的值。在完成几何优化之后，执行包括计算辐射吸收概况的主优化。利用所述参数集的所述子集来执行主优化，所述参数集的所述子集被初始化为通过所述几何优化生成的所述子集的所述经优化的值。包括由主优化输出的参数集的经优化的值的辐射治疗计划被存储在非瞬态辐射治疗计划储存设备中。在另一个公开的方面中，公开了一种辐射治疗规划设备。计算机被编程为执行连续弧度辐射治疗规划方法，用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程。所述规划方法包括：(i)执行几何优化以生成所述参数集的子集的经优化的值，所述参数集的所述子集至少包括准直器角度参数，所述准直器角度参数指定沿着至少一个辐射源弧的CP处的多叶准直器的准直器角度，以及(ii)在完成所述几何优化之后，利用所述参数集的所述子集执行主优化，所述参数集的所述子集被初始化为通过所述几何优化生成的所述子集的经优化的值。一种非瞬态存储介质与计算机可操作地连接以存储辐射治疗计划，所述辐射治疗计划包括由主优化输出的所述参数集的经优化的值。在另一个公开的方面中，一种方法包括规划连续弧度辐射治疗疗程，所述连续弧度辐射治疗疗程由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化。执行初始优化，包括调整所述参数集的子集的值以优化代价函数，所述代价函数包括二维(2D)逐CP代价函数的沿着至少一个辐射源弧的在CP上的加和，其中，所述逐CP代价函数取决于CP的射束视角(BEV)中的一个或多个2D区域。在完成初始优化之后，执行主优化，其中，所述参数集的所述子集被初始化为通过所述初始优化生成的所述子集的值。生成辐射治疗计划，所述包括通过所述主优化输出的所述参数集的经优化的值。初始优化、主优化和辐射计划的生成适当地由计算机执行。一个优点在于提供连续弧度辐射治疗疗程计划对剂量目标的改善的保真度。另一个优点在于提供更加计算有效的连续弧度辐射治疗疗程计划。另一个优点在于提供连续弧度辐射治疗疗程计划对剂量目标的改进的保真度，以及更加计算有效的连续弧度辐射治疗疗程规划。另一个优点在于在连续弧度辐射治疗疗程规划期间采用减少数量的固定参数而没有(或具有减少的)伴随的计算复杂性的增加。另一个优点在于提供了用于在连续弧度辐射治疗疗程计划期间优化准直器角度的改进的度量。给定实施例可以不提供前述优点，提供前述优点中的一个、两个、更多或全部，和/或可以提供其它优点，对于本领域普通技术人员而言，在阅读和理解了本公开后，这将变得显而易见。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本专利技术的限制。除非另有说明，否则附图是图解性的，并且不应被解释为按比例或示出不同部件的相对尺寸。图1图解地示出了用于规划和执行连续弧度辐射治疗疗程的系统。图2图解地示出了在规划目标体积(PTV，在图2中标记为“目标”)和两个风险器官(OAR1和OAR2)的控制点(CP)处的可能布置，其中叠加有射束视角(BEV)。图3图解地示出了图2中描绘的CP的仅目标区域。图4图解地示出了多叶准直器(MLC)，其具有零度的准直器角度，其中叠加的MLC叶片位置示出了高尔夫在完全屏蔽OAR时暴露的仅目标区域的部分最大化的的叶片位置。图5图解地示出了如图4中的多叶准直器(MLC)，但是准直器角度被优化以最大化在完全屏蔽OAR时暴露的仅目标体积的部分。具体实施方式在本文中公开的实施例中，公开了一种用于连续弧度辐射治疗规划的改进的规划序列，其中传统的计划优化被分成两个独立的优化步骤：几何优化，其关于取决于几何输入的选定代价函数来优化连续弧度辐射治疗的特定选定参数，以及使用在几何优化中优化的、保持为几何优化中确定的值的参数来优化连续弧度辐射治疗参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储有指令的非瞬态存储介质，所述指令可由计算机(22)读取和运行以执行连续弧度辐射治疗规划方法，用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程，所述规划方法包括：执行不包括计算辐射吸收概况的几何优化(40)以生成所述参数集的子集的经优化的值；在完成所述几何优化之后，执行主优化(42)，所述主优化包括计算辐射吸收概况，其中，利用所述参数集的所述子集来执行所述主优化，所述参数集的所述子集被初始化为通过所述几何优化生成的所述子集的所述经优化的值；并且将包括通过所述主优化输出的所述参数集的经优化的值的辐射治疗计划存储在非瞬态辐射治疗计划储存设备(44)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.07 US 62/418,3051.一种存储有指令的非瞬态存储介质，所述指令可由计算机(22)读取和运行以执行连续弧度辐射治疗规划方法，用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程，所述规划方法包括：执行不包括计算辐射吸收概况的几何优化(40)以生成所述参数集的子集的经优化的值；在完成所述几何优化之后，执行主优化(42)，所述主优化包括计算辐射吸收概况，其中，利用所述参数集的所述子集来执行所述主优化，所述参数集的所述子集被初始化为通过所述几何优化生成的所述子集的所述经优化的值；并且将包括通过所述主优化输出的所述参数集的经优化的值的辐射治疗计划存储在非瞬态辐射治疗计划储存设备(44)中。2.根据权利要求1所述的非瞬态存储介质，其中，执行所述主优化(42)包括：利用所述参数集的所述子集来执行所述主优化，所述参数集的所述子集被保持恒定在在通过所述几何优化(40)生成的所述子集的所述经优化的值，其中，通过所述主优化输出的所述参数集包括通过所述几何优化生成的所述子集的所述经优化的值。3.根据权利要求1所述的非瞬态存储介质，其中，所述主优化(42)包括调整所述参数集的所述子集的值，其中，通过所述主优化输出的所述参数集包括通过所述几何优化(40)生成并且通过所述主优化调整的所述子集的所述经优化的值。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的非瞬态存储介质，其中，所述参数集的所述子集包括准直器角度参数，所述准直器角度参数指定沿着所述至少一个辐射源弧的在所述CP中的每个CP处的多叶准直器(MLC)(58)的准直器角度。5.根据权利要求4所述的非瞬态存储介质，其中，所述参数集的所述子集还包括指定辐射源机架(54、60)的旋转速度的一个或多个机架旋转速度参数和指定沿着所述至少一个辐射源弧的所述CP中的每个CP处的所述MLC(58)的旋转速度的一个或多个准直器旋转速度参数。6.根据权利要求4-5中的任一项所述的非瞬态存储介质，其中，所述几何优化(40)是约束优化，所述约束优化受沿着所述至少一个辐射源弧的相继的CP之间的最大准直器角度变化的约束。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的非瞬态存储介质，其中，所述几何优化(40)包括代价函数的优化，所述代价函数包括二维(2D)逐CP代价函数的沿着所述至少一个辐射源弧在所述CP上的加和，其中，所述逐CP代价函数取决于所述CP的射束视角(BEV)中的一个或多个2D区域。8.根据权利要求7所述的非瞬态存储介质，其中，所述CP的所述BEV中的所述一个或多个2D区域包括仅目标区域(62)，所述仅目标区域被定义为排除了规划目标体积(PTV)的与风险器官(OAR)区域交叠的任何部分的所述PTV，其中，所述PTV具有辐射剂量目标，并且每个OAR区域具有最大允许辐射剂量目标或约束。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的非瞬态存储介质，其中，所述非瞬态存储介质还存储可由计算机(22)读取和执行以根据所存储的辐射治疗计划操作辐射治疗递送装置(50)来向患者递送连续弧度辐射治疗的指令。10.一种辐射治疗规划设备，包括：计算机(22)，其被编程为执行连续弧度辐射治疗规划方法，以用于规划由沿着至少一个辐射源弧的控制点(CP)的参数集参数化的辐射治疗疗程，所述规划方法包括：(i)执行几何优化(40)以生成所述参数集的子集的经优化的值，所述子集包括至少准直器角度参数，所述准直器角度参数指定沿着所述至少一个辐射源弧的所述CP处的多叶准直器(MLC)(58)的准直器角度，并且(ii)在完成所述几何优化之后，利用所述参数集的所述子集来执行主优化(42)，所述参数集的所述子集被初始化为通过所述几何优化生成的所述子集的所述经优化的值；以及非瞬态存储介质(44)，其与所述计算机可操作地连接以存储辐射治疗计划，所述辐射...

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