基于不确定性的放疗治疗计划的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了产生放射治疗计划的方法，其中在关注区域的定义中的不确定性被治疗计划系统结合和利用以优化治疗计划。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及放疗领域，特别是涉及放疗治疗计划。专利技术背景在放疗中，目的通常是要向靶标(例如肿瘤)传递足够高的剂量，同时尽可能不伤害周围正常组织。具体而言，重要的是要最小化接近靶标的敏感器官的剂量。治疗计划，例如利用治疗计划系统(TPS)创建的治疗计划，限定了为了达到这些治疗目标，每期放疗如何进行。更具体地说，在逆向治疗计划中，使用最优化算法寻找一组治疗参数，所述参数将在接受治疗者(subject)体内产生最密切匹配所需剂量的剂量分布。放疗治疗计划基于医学图像，例如三维CT图像。为了充当治疗计划的基础，这些图像必须被分割。图像分割是指在图像中定义或重建不同的内部结构或其他关注区域(regions of interest，ROI)的过程。这些可以是例如图像中可识别的具体的内部器官。分割的ROI在三维图像中经常表现为实体或半透明的物体，以便治疗计划系统的使用者看得见，并且还可能可操控。在放射治疗计划领域中，关注区域可以是例如风险靶体积或器官(OAR)。所述ROI可以利用各种工具，例如在CT层面中画轮廓的工具，在图像中人工勾画和分割。或者，可以使用自动或半自动方法。例如，这样的方法可以采用包含已经分割的结构的结构模型或图集，将其转移到新的尚末分割的医学图像中并自动调整以便与患者的几何形态相对应。这种自动分割的结构然后人工评价并认可或修改。精确分割的ROI对于得到高质量治疗计划是关键的。然而，关于所勾画的ROI轮廓与所述区域真实位置相对应的程度，将始终有一定程度的不确定性。这种不确定性程度对于ROI轮廓的不同部分可能是不同的。例如，与ROI边界在图像中由于高对比度而容易与周围组织区分的部分相比，在ROI轮廓中位于低对比度区域(即周围组织的密度与ROI密度相似的区域)的某个部分的真实位置可能是更不确定的。除轮廓不确定性以外，关于定义关注区域的其他不确定性可由肿瘤医师鉴定，例如特定区域是否实际上包含疾病的不确定性、或关于区域中组织的生物学反应的不确定性。在肿瘤和其他结构的定义中有巨大的观察者间变异性，使得由一个肿瘤医师定义的区域的体积和其他性质可以明显不同于另一个肿瘤医师所定义的那些。这些差异不一定是由于肿瘤医师的能力或经验水平不同，而经常是其他因素例如图像质量不足的结果(即由于图像质量低不可能精准定义ROI)。关于器官位置和移动、患者摆位误差等的不确定性传统上通过运用ROI裕度来处理。结果，治疗计划以扩大的体积为基准，确保了靶标的足够剂量覆盖度和/或充分不伤害风险器官。然而，这是一种近似法，可能导致治疗计划中高于必要的剂量被传递到健康组织。基于概率法的更先进方法也建议了在优化放疗治疗计划期间将关于患者摆位和器官移动的不确定性纳入考虑。这样的方法通常包括考虑许多概率或高或低的情况，例如通过不同的靶体积变化限定的情况。然而，在治疗计划期间，仍有关于不确定性的很多参数没有以适当的方式加以考虑。本专利技术的目的是克服或至少缓和上述缺点，特别是提供将能够产生更优治疗计划的治疗计划系统。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了根据接受治疗者的内部图像产生所述接受治疗者的放射治疗计划的方法。优选地，所述方法包括检索所述图像中与关注区域相关的至少一个不确定性度量，其中所述至少一个不确定性度量反映了关于定义所述关注区域的不确定性程度，和至少部分地根据所述至少一个不确定性度量产生所述放射治疗计划。根据本专利技术的另一个方面，提供了计算机程序产品。优选地，所述计算机程序产品包含计算机可读指令，当在计算机上执行所述指令时，将引起所述计算机执行所述产生放射治疗计划的方法。根据本专利技术的又一个方面，提供了计算机系统。优选地，所述计算机系统包含与存储了计算机程序的至少一个存储器连接的处理器，所述计算机程序包含用于产生所述放射治疗计划的计算机可读指令，其中所述处理器被构造成执行所述计算机可读指令。于是，本专利技术通过将关于ROI定义的不确定性的信息纳入所述治疗计划过程中，实现了上文限定的目的。这将使所述治疗计划系统能够确定更优的治疗计划，因为所有必要的权衡都可以考虑到相关的ROI定义不确定性来评定。根据一些实施方式，所述不确定性度量是指关注区域的轮廓或部分轮廓的位置的不确定性。于是，关于ROI勾画的不确定性，其经常可以是显著的，被纳入优化治疗计划的过程中。所述不确定性度量可以由关注区域中与普通轮廓宽度相比具有更大宽度的轮廓或部分轮廓来定义。由此，所述不确定性度量可以使用合适的工具容易地定义和/或在所述图像中清晰显现。根据一些实施方式，所述不确定性度量是指关于所述关注区域内组织的性质的不确定性。于是，对放射治疗具有重要性的关于所述组织性质的不确定性被纳入优化治疗计划的过程。这样的性质可能例如与该区域内组织的类型有关。根据一些实施方式，所述组织的性质与肿瘤性细胞的存在与否有关。因此，可以利用在某个区域中存在疾病的概率(即风险)来确定更优的治疗计划。根据一些实施方式，所述组织的性质与生物学反应有关。因此，可以评估(或以某种其他方式鉴定)生物学反应的不确定性，即由于存在肿瘤性细胞、或由于来自治疗的放射而出现某些不良的患者效应(或缺乏所述效应)的概率，并运用在所述治疗计划过程中。根据一些实施方式，产生放射治疗计划的步骤包括确定是否治疗关注区域或一部分关注区域。于是，可以确定完全不治疗某些靶区域或部分靶区域的治疗计划。这可以是使用各种区域特异性不确定性(例如与疾病和/或预期生物学反应的存在有关)作为治疗计划系统的输入数据、并在其中确定有些特定的不能接受的放射诱导不良效应的风险超过与不治疗特定的靶区域或部分靶区域牵涉的风险的结果。根据一些实施方式，所述不确定性度量是基于下列的一种或多种：专家意见，图像数据，测量数据，统计数据和模拟。于是，不确定性不一定必须由专家评估和建议，而是可以用其他方式确定。然而，以自动方式确定的不确定性度量将通常在用于治疗计划过程之前由专家评价和认可。根据一些实施方式，放射治疗计划至少部分地根据下述产生：与第一关注区域相关的不确定性度量、关于所述第一关注区域定义的第一治疗目标或约束和至少部分与所述第一治疗目标或约束冲突的第二治疗目标或约束。因此，治疗计划是基于冲突性治疗目标之间的折衷，其中关于与至少一个所述治疗目标有关而定义的区域的特定不确定性被纳入考虑。于是，鉴于区域定义不确定性和鉴于冲突性治疗目标二者来评定权衡。根据一些实施方式，产生放射治疗计划包括最大化满足对关注区域定义的一个或多个临床目标的概率的步骤，其中所述概率至少部分依赖于不确定性度量。放射治疗的临床目标通常由临床医生、例如肿瘤医师确定。通过采用旨在最大化满足这些目标的概率的治疗计划过程，任何定义的不确定性度量被有效纳入所述过程中，产生概率尽可能高以满足肿瘤医师指示的所有目标的治疗计划。替代或附加地，可以对满足与一个或多个ROI相关的一些临床目标的概率施加约束。因而，在治疗计划过程中，改为可优化易受这些约束影响的其他治疗目标。例如，如果使用的约束定义了满足特定目标的某种最低可接受概率(其中所述概率依赖于所定义的ROI定义不确定性)，所述治疗计划系统可以确定相对于其他治疗目标的最佳可能的治疗计划，然而仍然满足预先定义的对所述最低可接受概率的约束。通过考虑详细说明和附本文档来自技高网...

【技术保护点】
根据接受治疗者的内部图像产生针对所述接受治疗者的放射治疗计划的方法，所述方法包括，在处理器中：检索所述图像中与关注区域相关的至少一个不确定性度量，其中所述至少一个不确定性度量反映关于所述关注区域的定义的不确定性程度；和至少部分地根据所述至少一个不确定性度量产生所述放射治疗计划。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.28 EP 13194947.11.根据接受治疗者的内部图像产生针对所述接受治疗者的放射治疗计划的方法，所述方法包括，在处理器中：检索所述图像中与关注区域相关的至少一个不确定性度量，其中所述至少一个不确定性度量反映关于所述关注区域的定义的不确定性程度；和至少部分地根据所述至少一个不确定性度量产生所述放射治疗计划。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述不确定性度量是指所述关注区域的轮廓或部分轮廓的位置的不确定性。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述不确定性度量由所述关注区域中较之普通轮廓宽度具有更大宽度的轮廓或部分轮廓来定义。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述不确定性度量是指关于所述关注区域内组织的性质的不确定性。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在所述关注区域内所述组织的性质与肿瘤性细胞的存在与否有关。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在所述关注区域内所述组织的性质与生物学反应有关。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述生物学反应是关于肿瘤性细胞的存在。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述生物学反应是关于接受的放射。9.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于产生放射治疗计划的步骤包括确定是否治疗所述关注区域或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩·哈尔德马克，
申请(专利权)人：光线搜索实验室公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE