一种放疗设备、存储介质、子野形状生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种放疗设备、存储介质、子野形状生成方法及装置。该治疗设备包括：治疗头、控制器和多叶准直器；治疗头包括产生射线束的放射源；多叶准直器包括多个叶片；控制器用于执行如下操作：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整初始子野形状，生成目标子野形状；根据确定的目标子野形状控制多叶准直器的多个叶片移动，以形成目标子野形状。通过上述技术方案，实现了形状规则性更易控制的子野形状的生成，从而使得多叶准直器能够准确形成目标子野形状，进一步使得控制器更加精确地控制目标子野的剂量。

Method and device for generating radiotherapy equipment, storage medium and sub field shape

The embodiment of the invention discloses a radiation therapy equipment, a storage medium and a sub field shape generating method and device. The treatment device comprises a treatment head, a controller and a multi leaf collimator; the treatment head comprises a radiation source generated beam; multi leaf collimator includes a plurality of blades; controller is used to perform the following operations: Based on the ideal dose distribution and dose distribution, to obtain the current contribution matrix; on the basis of the current contribution matrix to determine the initial shape in accordance with sub field; the default adjustment target, adjust the initial wild shape, generating sub field shape; a plurality of blades according to the moving target sub field shape control of multi leaf collimator to determine the target to form a sub field shape. Through the above technical scheme, the shape of the sub field which is easier to control the shape regularity is realized, so that the multi leaf collimator can accurately form the target sub field shape, which further makes the controller more accurately control the dose of the target sub field.

【技术实现步骤摘要】
一种放疗设备、存储介质、子野形状生成方法及装置
本专利技术实施例涉及放射治疗技术，尤其涉及一种放疗设备、存储介质、子野形状生成方法及装置。
技术介绍
调强放射治疗中，首先依据病人的解剖图像(例如，CT图像或MR图像)对包括肿瘤的感兴趣区域完成勾画轮廓、确定射野数目及入射方向，再确定对各个感兴趣区域的剂量要求，即理想剂量分布。然后，由计划者以数学形式输入优化参数，如理想剂量分布和危及器官的剂量耐受极限等，然后由计算机通过数学的方法(如迭代法、模拟退火法或蒙特卡洛法等)自动进行优化，以得到最优的调强放射治疗计划。上述计算机优化求解的过程主要包括两个步骤：生成子野形状及确定已有子野形状的权重。其中，子野指的是由多叶准直器(Multi-LeafCollimator，MLC)的叶片形成的不同形状的开口所限定的照射野。通常一个射野内可以生成至少一个子野。目前，对于子野形状的生成方法中，通过把待计划的射野划分成若干个小野(beamlet)，分别计算每个小野对病人体内剂量分布的贡献，即该射野内的贡献矩阵。然后基于该贡献矩阵，利用数学方法，进行子野形状的生成。比如，Romeijn采用最短路算法进行子野形状的生成(具体参见Romeijn,H.Edwin,etal.,AColumnGenerationApproachtoRadiationTherapyTreatmentPlanningUsingApertureModulation[J].SiamJournalonOptimization,2012,15(3):838-862.)。但是，其所产生的子野形状比较零碎或者子野形状偏窄，使得剂量计算算法无法准确计算剂量，也不利于计划的实际执行。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种放疗设备、存储介质、子野形状生成方法及装置，以实现更加快速、准确地生成形状规则性更易控制的子野形状，从而使得多叶准直器准确形成目标子野形状。第一方面，本专利技术实施例提供了一种放疗设备，该设备包括：治疗头、控制器和多叶准直器；所述治疗头包括产生射线束的放射源；所述多叶准直器包括多个叶片；所述控制器用于执行如下操作：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值；根据确定的目标子野形状控制所述多叶准直器的所述多个叶片移动，以形成目标子野形状。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如下操作：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种子野形状生成方法，包括：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种子野形状生成装置，该装置包括：当前贡献矩阵获取模块，用于依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；初始子野形状确定模块，用于依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；目标子野形状生成模块，用于按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值。本专利技术实施例通过治疗设备的控制器执行依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值；根据确定的目标子野形状控制所述多叶准直器的所述多个叶片移动，以形成目标子野形状的操作，能够使得子野形状的规则性更加容易控制，从而使放疗设备的多叶准直器准确形成目标子野形状，进一步使得控制器更加精确地控制目标子野的剂量。附图说明图1是本专利技术实施例一中的放疗设备的结构示意图；图2是本专利技术实施例二中的一种子野形状生成方法的流程图；图3是本专利技术实施例中的子野形状生成过程示意图；图4是本专利技术实施例中的局部当前贡献矩阵对应的贡献矩阵区域示意图；图5是本专利技术实施例二中的确定调整速度矢量的示意图；图6是本专利技术实施例三中的一种子野形状生成方法的流程图；图7是本专利技术实施例四中的一种子野形状生成装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。在不冲突的情况下，本专利技术实施例和实施例中的特征可以相互组合。本专利技术实施例中的子野形状生成方法可适用于放射治疗计划中，尤其适用于各种调强放疗的逆向放射治疗计划中，更具体地，用于逆向放射治疗计划中计算机优化求解过程中的第一过程，即生成子野形状，并能够用于控制MLC的叶片移动以形成子野形状。此处以调强放射治疗计划为例，对本专利技术实施例的应用场景进行说明。调强放射治疗计划的大致过程是，先确定器官轮廓、射野数目、射野入射方向及理想剂量分布。然后，在上述所有入射方向上，轮流进行子野形状的生成及相应的辐射照射剂量的确定(即子野形状权重的确定)，直至所有入射方向形成的累积剂量分布满足理想剂量分布，即完成该待放射治疗的器官的放射治疗计划。其中，本专利技术实施例所提供的子野形状生成方法就用于进行子野形状的生成。比如，根据待放射治疗的器官轮廓，确定了三个射野，射野方向分别为0°方向、120°方向和270°方向。那么，可以在0°方向上，先确定一个子野形状(记为首子野形状)和其对应的权重。之后，基于该首子野形状、子野形状权重和理想剂量分布，利用子野形状生成方法生成下一个子野形状，该下一个子野形状可以在0°方向上，也可以在120°方向上，还可以在270°方向上。同时，利用现有的权重确定方法重新确定当前所有的子野形状对应的权重。然后，重复上述子野形状生成和权重确定过程，直至确定出0°、120°和270°入射方向上所需要的多个子野形状和对应的子野形状权重，该多个子野形状内的累积剂量分布能够满足上述理想剂量分布。至此，确定出该器官轮廓对应的所有射野中的所有子野形状和相应权重，即完成针对该待放射治疗的器官的调强放射治疗计划。实施例一参见图1，本实施例提供了一种放疗设备100，该放疗设备100包括：治疗头110、控制器120和多叶准直器130；所述治疗头110包括产生射线束的放射源；所述多叶准直器130包括多个叶片；所述控制器120用于执行如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放疗设备，其特征在于，包括：治疗头、控制器和多叶准直器；所述治疗头包括产生射线束的放射源；所述多叶准直器包括多个叶片；所述控制器用于执行如下操作：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值；根据确定的目标子野形状控制所述多叶准直器的所述多个叶片移动，以形成目标子野形状。

【技术特征摘要】
1.一种放疗设备，其特征在于，包括：治疗头、控制器和多叶准直器；所述治疗头包括产生射线束的放射源；所述多叶准直器包括多个叶片；所述控制器用于执行如下操作：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形状对应的累积贡献值为最大累积贡献值，且所述目标子野形状满足预设形状约束变量阈值；根据确定的目标子野形状控制所述多叶准直器的所述多个叶片移动，以形成目标子野形状。2.根据权利要求1所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器执行的依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状的操作具体包括：依据所述当前贡献矩阵，确定最大正贡献值；依据所述最大正贡献值，确定初始子野形状。3.根据权利要求1所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器执行的按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状的操作具体包括：按照所述当前贡献矩阵和预设形状约束规则，确定调整速度矢量，并依据所述调整速度矢量，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状。4.根据权利要求3所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器执行的按照所述当前贡献矩阵和预设形状约束规则，确定调整速度矢量，并依据所述调整速度矢量，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状的操作具体包括：a、将所述初始子野形状作为第一中间子野形状；b、按照所述当前贡献矩阵和预设形状约束规则，确定调整速度矢量，并依据调整速度矢量，调整第一中间子野形状，生成第二中间子野形状；c、分别确定第一中间子野形状和第二中间子野形状对应的第一累积贡献值和第二累积贡献值，并依据第一累积贡献值和第二累积贡献值确定累积贡献值差值；d、判断累积贡献值差值是否大于所述预设差值阈值；若是，则将第二中间子野形状更新为第一中间子野形状，并重复步骤b、步骤c和步骤d；若否，则确定第二中间子野形状为所述目标子野形状。5.根据权利要求1所述的放疗设备，其特征在于，所述控制器执行操作中的预设形状约束规则为曲率约束规则。6.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如下操作：依据当前剂量分布和理想剂量分布，获得当前贡献矩阵；依据所述当前贡献矩阵，确定初始子野形状；按照预设调整目标，调整所述初始子野形状，生成目标子野形状，其中，所述预设调整目标为使所述目标子野形...

【专利技术属性】
技术研发人员：勾磐杰，
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