用于自适应放射治疗规划的受监管的4D剂量图变形制造技术

用于在辐射治疗规划和/或递送中的剂量管理的方法和装置(DMS)。在不同时间采集感兴趣区域ROI的图像。计算配准变换，所述配准变换使两幅图像中的一幅被变形到另一幅。然后，基于合适的度量来计算所述变换的幅值。如果所计算的幅值被发现与预定义标准相符合，则所述变换被用于使剂量分布图变形，并且基于经变形的剂量图来从中计算新的通量图。

Regulatory 4D dose mapping for adaptive radiotherapy planning

Methods and apparatus for dose management in radiation therapy planning and / or delivery (DMS). Collecting the image of ROI in the region of interest at different times. The registration transformation enables one of the two images to be deformed to another image. Then, the amplitude of the transform is calculated based on the appropriate metric. If the calculated amplitude is found to be consistent with the predefined criteria, the transformation is used to deform the dose distribution map, and a new flux map is calculated from the deformed dose map.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于关于感兴趣区域的剂量管理的方法、剂量管理装置、计算机程序产品以及计算机可读介质。
技术介绍
癌症仍然是人类的重大疫症之一，并且辐射治疗是对抗该疫症的主要工具之一。在辐射治疗中，高能量处置辐射射束被用于摧毁癌变组织，同时避开健康组织。被称为强度调制放射治疗(IMRT)的特定类型的辐射治疗规划允许对处置射束进行空间调制，从而不仅在形状上而且还在根据处置计划的规定剂量要求方面精确地符合。标准IMRT实施方式不考虑被处置部位的解剖结构可能在辐射递送的整个过程期间改变的可能事件。尽管在过去一些更为先进的方案中已经提出了如何针对被处置的解剖结构中的改变来调整处置计划，对何时调整的决策仍留给肿瘤科医生。例如参见QJackieWu等人的“On-linere-optimizationofprostateIMRTplansforadaptiveradiationtherapy”(Phys.Med.Biol.53，2008年，第673-691页)。但是，在现有的方案中，仍没有线索来向人类专业人员提供关于何时和/或在什么情况下应当重新优化处置计划。医务人员可用来达到这样的决策的信息可能过多，并且可能难以得出关于如何进行的明确结论。该问题还由于对国家健康服务可用的资源有限而被复杂化，这是因为计划调整可能证明是昂贵的。
技术实现思路
因此，在本领域中存在对支持与辐射处置计划调整有关的决策制定的方法或相关装置的需要。本专利技术的目的是通过独立权利要求的主题来解决的，其中，在从属权利要求中并入了另外的实施例。应当注意，本专利技术的以下描述的方面等同地适用于剂量管理装置、计算机程序单元以及计算机可读介质。根据本专利技术的第一方面。提供了一种用于关于感兴趣区域ROI的剂量管理的方法，包括：-建立ROI的先前图像CBCTk与当前图像CBCTk+1之间的空间配准变换，所述变换定义变形；-计算所述变形的幅值；-如果所述变形的所述幅值与预定义变形标准相符合或者响应于有关于所计算的幅值而发出的信号，则将所述配准变换应用到针对所述ROI的现有剂量分布图Dk以获得变形的剂量图Dk+1。根据一个实施例，所述方法包括基于经变换的剂量图Dk+1来计算(新的，亦即，经更新的)光子通量矢量根据一个实施例，对所述通量矢量的所述计算包括最小二乘优化。根据一个实施例，如果所述变形的所述幅值与预定义变形标准不相符合，则执行对初始剂量分布图D0的重新计算。根据一个实施例，所述方法包括输出对所述变形幅值的指示。所述指示包括如下中的任一项或其组合：i)可视化，或者ii)声学信号。换言之，所提出的剂量管理方法检查将所述ROI的当前状态与先前状态(例如，但并非必要地，与第一、初始状态)对齐所要求的变形。如果所述变形被评估为不是太“严重的”，所述剂量分布图可以根据由所述ROI经历的变形而被变形，并且(新的)通量图能够通过最小二乘拟合方案或者其他适合的数值技术来计算。在拟合运算中，新的通量图被拟合以逼近(在与更新的或早前的(例如，第一)通量矩阵相乘之后)经变形的剂量图。该变形方案在计算上比重新计算早前的(具体地，但并非必要地，在部段“0”处计算的初始通量图)对辐射处置计划(RTP)的昂贵的重新优化更为便宜。以这种方式，能够达到针对处置计划调整的确凿的、合理的并且决定性的决策。在计算上昂贵的RTP优化的重新运行能够被保留仅用于其中ROI的解剖结构已经被改变到这样的程度的情况：这样的重新运行是临床上被批准的。所述变形的严重程度或幅值能够通过在合适的例如几何形状、度量方面使标准(或者不同标准的组合)公式化来判别，对其的选择对手头的临床情况敏感。例如，所述标准可以涉及计算与所述变换相关联的(一个或多个)雅克比矩阵，以评估所述变换是否是可逆的。如果所述变换包括奇异性，这可以被用作对如下指示：ROI的(解剖结构的)改变自原始RTP被设置开始是实质的并且对RTP的重新计算是可取的。所计算的变形幅值可以被用作关于这样变形的剂量图对于处置计划的特权将如何接近地保持为真的准确度或保真度的记号。与用于继续进行变形的剂量图的所计算的变形幅值有关的信号可以是用户例如在监视器上向人类用户可视化所述变形幅值之后发出的。如果用户相信满足了所述标准，则他或她通过鼠标点击或键盘事件或者以其他方式来发出信号作为确认信号，使得能够执行基于所述变形的剂量图的对当前或早前通量图的调整。如果所述变形幅值被评价为过高或者过于严重，则用户能够请求替代新的RTP优化。RTP优化的重新运行然后可以要求对新的初始图像的采集。然而，在备选的、完全自动化的实施例中，所述信号可以由决策逻辑单元(在所述变换幅值相对于预定义标准的评价之后)自动地发出，因此用户发出的确认信号并不是必要的。所述图像可以是3DCT图像，尽管这可能是不必要的，这是因为在一些实施例中还可以使用来自其他模态的成像术和/或较低维度的成像术。在本文中，术语“ROI”被用于指示靶标部位，亦即，要利用辐射进行处置的身体的部分，例如，肿瘤、癌变组织的包块等。附图说明现在将参考如下附图来描述本专利技术的示范性实施例，在附图中：图1示出了用于辐射递送的布置；图2示出了辐射治疗方案的方框图；图3示出了剂量分布调整的方框图；图4示出了用于调整处置计划的方法的流程图。具体实施方式参考附图1，示出了用于在辐射治疗中递送辐射的布置。辐射治疗的主要目标是消灭动物或人类患者PAT中的癌变组织ROI。更为具体地，目标是尽可能地消灭癌变组织，但是与此同时，尽可能地避开包围癌变组织的健康组织。高能量X射线处置射束XB优选从多个不同的角度跨癌变组织ROI被辐照。辐射治疗是通过使用线性加速器系统(在本文中被称为“LINAC”)来实现的。LINAC系统要被用于IMRT。LINAC包括可旋转机架GT。所述机架能围绕处置区域并且围绕一个或多个轴旋转。在图1中仅示出了一个旋转轴(参见圆箭头)，但这仅是出于例示性的目的，而并非是限制，这是因为LINAC可以包括超过一个旋转轴。在处置区域中，要被处置的患者PAT被设置在处置卧榻C上。所述可旋转机架包括处置头TH。在一个实施例中，LINAC还包括电子枪EG、磁控管MG和波导WG。所述波导WG被从电子枪引导至钨靶TT。在操作中，电子枪EG将电子流注入到波导WG中。所述电子随着由磁控管MG生成的微波行进通过所述波导而被所述微波加速。经加速的电子撞击在钨靶TT上。该撞击引起要形成的高能量X射线射束。该主X射线射束可以通过被布置在处置头中的主准直器PC进行准直以降低散射。如上文所综述的LINAC的部件单纯是出于例示性的目的，而并非是限制。具体地，在本文中同样设想到了其他LINAC设计。然后，这样经预先准直的处置射束通过被布置在处置头TH中的主准直器之后的多叶准直器MLC。经多叶准直的处置射束XB然后从处置头TH向外射出，行进通过处置区域，并且然后投射通过患者PAT，并且具体地，通过感兴趣区域ROI，从而理想地摧毁所有癌变组织。多叶准直器MLC的一项功能是提供对处置射束的截面的整形，使得所述截面至少粗略地符合ROI的几何结构。用于IMRT目的的MLC的另一更为重要的功能是将叶片LF定位在射束中，以形成多个开口，从而局部地修改射束的部分，从而实现针对IMRT的期望的辐射强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于关于感兴趣区域ROI的剂量管理的方法，包括：‑建立(S415)ROI的先前图像(CBCTk)与当前图像(CBCTk+1)之间的空间配准变换，所述变换定义变形；‑计算(S420)所述变形的幅值；‑如果所述变形的所述幅值与预定义变形标准相符合或者响应于有关于所计算的幅值而发出的信号，‑则将所述配准变换应用(S425)到针对所述ROI的现有剂量分布图Dk以获得变形的剂量图Dk+1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 EP 14181156.21.一种用于关于感兴趣区域ROI的剂量管理的方法，包括：-建立(S415)ROI的先前图像(CBCTk)与当前图像(CBCTk+1)之间的空间配准变换，所述变换定义变形；-计算(S420)所述变形的幅值；-如果所述变形的所述幅值与预定义变形标准相符合或者响应于有关于所计算的幅值而发出的信号，-则将所述配准变换应用(S425)到针对所述ROI的现有剂量分布图Dk以获得变形的剂量图Dk+1。2.根据权利要求1所述的方法，包括：-基于经变换的剂量图Dk+1来计算(S430)光子通量矢量3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述通量矢量的所述计算包括最小二乘优化。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·伊索拉，D·丰塔纳罗萨，
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