语义放射治疗计划优化指导制造技术

一种用于放射疗法治疗计划优化的方法，包括使用从数据库选择的治疗类型生成针对患者的第一放射疗法治疗计划并且优化第一放射疗法治疗计划。识别来自第一放射疗法治疗计划的度量选择并且与来自从数据库选择的合集先前患者记录的度量比较。识别影响第一放射疗法治疗计划满足识别的度量的能力的至少一个参数。用单一、临床有意义、人类可理解的语言语句定义至少一个参数。比较关于识别的度量的至少一个参数与关于竞争度量的至少一个参数并且确定用于治疗计划的至少一个备选治疗步骤，其将改变识别的至少一个参数以改善识别的度量。按照临床有意义、人类可理解的语言表达至少一个备选治疗步骤。

【技术实现步骤摘要】
语义放射治疗计划优化指导本申请是申请号为“201280048013.5”，申请日为“2012年10月01日”，专利技术名称为“语义放射治疗计划优化指导”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术基本上关于放射疗法的领域和更具体来说关于放射疗法治疗计划开发与优化的领域。
技术介绍
肿瘤学和放射疗法技术不断进展，加速了可行治疗包膜的膨胀和与那些可行治疗有关的最优实践。同时，临床决策的复杂性正以非线性方式增大，导致实际实践与最优实践之间的差距尤其是在新兴市场中迅速扩大。例如，当放射疗法的过程需要实施医学成像时，可使用几种系统，如X射线、核磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)和其它系统。当使用(例如)CT或MRI成像技术时，从三维体积获取一系列二维图像。此处，每个二维图像是三维体积的横截面“切片”的图像。可组合所获得的二维横截面切片的集合以创建患者解剖结构的三维图像或重建图。这个所获得的三维图像或三维重建图将含有受关注的器官。那些受关注的器官包括放射疗法的标靶器官，以及有风险受到放射疗法照射的其它器官。含有受关注器官的三维图像或重建图部分可称为受关注结构或受关注体积。这些一个或多个受关注结构可通过几种方式视察。视察受关注结构的第一种且最简单方式是只视察患者的原始CT或MRI图像切片，其中每个切片含有受关注结构的视图。视察受关注结构的第二种且更复杂的方法是将二维横截面切片系列组合成单一三维表示图，其中可将受关注结构表示为实心、不透明或半透明等对象，随后可加以操作(例如，旋转)以允许从多个角度视察。含有患病或异常组织或器官的受关注结构的三维重建图的一个目的是制定三维放射疗法治疗计划。放射疗法治疗计划是在将精确的躯体区域(如癌性肿瘤)选择性暴露于特定放射剂量的医疗手术期间使用，以破坏不想要的组织。为了开发患者特异性放射疗法治疗方案，从三维模型提取信息以确定周界，如器官形状、器官体积、肿瘤形状、在器官中的肿瘤位置和几个其它受关注结构相对于受影响器官和任何肿瘤的定位或取向。这些放射疗法治疗计划可利用与可用于获得改善的治疗方案不同的优化方法。优化可包括计算机找出满足用户(例如，医师)指定的放射公差极限的最优粒子流动或(例如)找出最优放射场方向性和计数。一般来说，这是一个反复试错过程且十分耗时。随着不断进展的技术提供越来越复杂的放射疗法治疗计划，治疗计划中的实际临床实践与治疗计划中的可行最优实践之间的差距越来越大。因此，需要改善的利用新兴技术创新实现和传播改善结果的方法。
技术实现思路
本专利技术通过改善优化给实现放射疗法治疗计划最优实践中固有的挑战提供解决方案。在根据本专利技术的一个实施方案的方法中，公开了一种改善治疗计划优化的方法。该方法包括使用从数据库选择的治疗类型生成针对患者的第一放射疗法治疗计划和优化第一放射疗法治疗计划。识别来自第一放射疗法治疗计划的度量选择并且与来自从数据库选择的合集先前患者记录的度量比较。识别影响第一放射疗法治疗计划满足识别的度量的能力的至少一个目标和其相关联的参数。比较影响识别的度量的目标的参数与另一个目标的竞争参数。确定用于治疗计划的至少一个备选治疗步骤，其将改善所识别的度量。以竞争参数和它们的相关联的目标为代价，通过调整识别的目标的参数改善识别的度量。附图说明通过阅读以下详细描述，并结合附图，将更好地理解本专利技术，其中类似参考字符表示类似元件且其中：图1图示例示性简化方框图，其图示根据本专利技术的实施方案的知识库治疗计划系统的实施方案。图2图示例示性简化方框图，其图示根据本专利技术的实施方案的具有改善的优化程序的知识库治疗计划系统的实施方案；图3图示根据本专利技术的实施方案的用于优化放射疗法治疗计划的例示性过程的步骤；以及图4图示根据本专利技术的实施方案的用于优化放射疗法治疗计划的例示性过程的步骤。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的优选实施方案，其实例图示于附图中。虽然将结合优选实施方案描述本专利技术，但将理解并非意图将本专利技术限制于这些实施方案。相反，本专利技术意图覆盖替代、修改和等效内容，这些内容可包括在由随附权利要求定义的本专利技术精神和范围内。此外，在本专利技术的实施方案的以下详细描述中，陈述大量具体细节以提供本专利技术的彻底理解。然而，本领域一般熟练人员将明白本专利技术可无需这些具体细节下实施。在其它例子中，未详细描述熟知方法、程序、组件和电路以免不必要地混淆本专利技术的实施方案的方面。示出本专利技术的实施方案的图为半示意性且不按比例绘制，且特定来说，一些尺寸作了简明呈现并在附图中夸大示出。类似地，虽然附图中用于描述方便的视图基本上示出类似取向，但图中的这种描述大部分呈任意性。基本上来说，本专利技术可沿任何取向操作。符号和命名：下文根据程序、步骤、逻辑块、处理和在计算机存储器内的数据位上的操作的其它符号表示展示详细描述的一些部分。这些描述和表示是熟悉数据处理领域的技术人员用于最有效地将其工作实质传达给本领域的其它技术人员的手段。程序、计算机执行步骤、逻辑块、过程等提供在本文且基本上是按照获得所需结果的自洽步骤或指令顺序构想。所述步骤是要求实际量的物理操纵的那些步骤。通常，但非必须，这些量采取能够在计算机系统中储存、转移、组合、比较和按照其它方式操纵的电或磁信号的形式。已证明，原则上出于习惯用语的原因，有时适宜将这些信号称为位、值、元件、符号、字符、术语、数字或类似名称。然而，应当明白所有这些和类似术语是与适当实际量有关且只是应用于这些量的惯用标签。除非以下论述具体明确声明，否则将明白在本专利技术全文中，使用诸如“处理”或“访问”或“执行”或“储存”或“渲染”或类似的术语的论述是指计算机系统或类似电子计算设备的行为和过程，其操纵计算机系统的寄存器和存储器和其它计算机可读介质内表示为实际(电子)量的数据并变换成计算机系统存储器或寄存器或其它这样的信息储存、传输或显示设备内类似地表示为实际量的其它数据。当组件出现在几个实施方案中时，相同参考数字的使用表示所述组件是如原实施方案中图示的相同组件。本专利技术给改善放射疗法最优实践中固有的不断增加的挑战提供解决方案。本专利技术的各个实施方案提供知识库的用途，其合并患者记录与统计学模型的混合以简化和改善放射疗法治疗计划的优化。如下文详细论述，优化方法基于数据分析和临床知识库将医师的可行临床意图映射到优化参数中，以映射作出的临床决策并按照人类可理解语言将语义表达提供给医师来描述其它选项(例如，涉及参数设置权衡(trade-off)的备选治疗选项)，以基于知识库统计改善成果。当医师的临床意图相互或与“传统观点”或知识库中发现的其它治疗计划矛盾时，需要这种备选选项。此外，还可按照人类可理解语言捕获医师响应所提供的治疗备选方案作出的行为。这种捕获的临床行为随后可用作未来治疗计划优化的额外选项。例示性实施方案可映射驱动医师/用户通常看不见的算法的参数并将那些参数映射到用户的可理解目标。换句话说，不要求医师指定(例如)特定剂量，医师可转而寻找标靶均匀性。初始治疗计划开发：图1图示利用合并患者记录与统计学模型的混合的知识库以简化经过优化的放射疗法剂量分配治疗计划的生成的实施方案。个别患者记录可包括关于特定前一患者或假想患者的所有医疗记录/文件，如所使用的治疗计划、治疗成果、治疗类型、元数据和医学成像(如CT和MRI幻灯片)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机系统，包括：存储器，其具有计算机可读和计算机可执行指令用于在其中实施一种治疗计划系统；所述计算机系统可操作以执行用于所述治疗计划系统的所述指令，以执行一种用于改善放射疗法治疗计划的方法，所述方法包括：基于所述放射治疗计划和所选择的治疗类型的第一剂量分配映射图，通过执行剂量分配映射模块来生成三维的第二剂量分配映射图，所述第二剂量分配映射图被包括在所述放射疗法治疗计划的优化版本中；所述治疗计划系统包括优化系统，其中所述优化系统接收输入，将所述输入映射到参数中以及映射到在优化期间要执行的操作中，如果参数改变则识别影响与优化的放射疗法治疗计划相关联的度量的值的参数，确定用于优化的第一放射疗法治疗计划的备选治疗步骤，并且以临床语义语言来提供所述备选治疗步骤；相对于用于使用数据库中的患者记录而确定的度量的平均值而言，所述优化的第一放射疗法治疗计划将改变所述参数并且改善所述度量的所述值。

【技术特征摘要】
2011.09.30 US 13/249,6691.一种计算机系统，包括：存储器，其具有计算机可读和计算机可执行指令用于在其中实施一种治疗计划系统；所述计算机系统可操作以执行用于所述治疗计划系统的所述指令，以执行一种用于改善放射疗法治疗计划的方法，所述方法包括：基于所述放射治疗计划和所选择的治疗类型的第一剂量分配映射图，通过执行剂量分配映射模块来生成三维的第二剂量分配映射图，所述第二剂量分配映射图被包括在所述放射疗法治疗计划的优化版本中；所述治疗计划系统包括优化系统，其中所述优化系统接收输入，将所述输入映射到参数中以及映射到在优化期间要执行的操作中，如果参数改变则识别影响与优化的放射疗法治疗计划相关联的度量的值的参数，确定用于优化的第一放射疗法治疗计划的备选治疗步骤，并且以临床语义语言来提供所述备选治疗步骤；相对于用于使用数据库中的患者记录而确定的度量的平均值而言，所述优化的第一放射疗法治疗计划将改变所述参数并且改善所述度量的所述值。2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述优化系统还提供临床有意义、人类可理解的语言，其描述为什么决策时在所述优化的放射疗法治疗计划中不执行所述备选治疗步骤。3.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述生成所述第二剂量分配映射图包括：从所述数据库并且基于标靶距离映射图，选择针对基于所述所选择的治疗类型的每个感兴趣结构的平均风险器官剂量体积直方图、以及平均同期群风险器官剂量体积直方图；通过对所述平均风险器官剂量体积直方图和所述平均同期群风险器官剂量体积直方图取平均，创建患者特异性风险器官目标函数；以及产生最大地满足所述风险器官目标函数的一组通量和三维剂量分配。4.根据权利要求1所述的计算机系统，其中基于患者元数据、所选择的先前患者记录及其相关联的统计模型，来生成所述放射疗法治疗计划。5.根据权利要求4所述的计算机系统，其中基于所述统计模块、所选择的目标及其相关联的参数，来改善所述放射疗法治疗计划。6.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述优化系统还识别和比较用于所述优化的放射疗法治疗计划的度量的选择与从所述数据库中的所述患者记录中选择的合集先前患者记录的平均度量，以提供针对所述度量的选择中的每个度量的百分率得分，其中针对度量的所述百分率得分定义优化的放射疗法治疗计划相比于所述合集先前患者记录有多良好。7.根据权利要求6所述的计算机系统，其中所述度量的选择与一个或多个目标相关。8.根据权利要求6所述的计算机系统，其中所述优化系统还改变影响所述度量的参数，使得针对较高优先级的另一度量的百分率得分被改善，同时针对较低优先级的另一度量的百分率得分被降低。9.根据权利要求8所述的计算机系统，其中影响所述度量的所述参数被分级，以使得一旦建立较高分级参数设置，便可在不改变所述较高分级参数设置的情况下调整较低分级参数设置。10.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述参数被映射到单个陈述。11.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述方法还包括：回顾先前患者记录和治疗类型的数据库以生成另外的备选治疗步骤，其导致所述优化的放射疗法治疗计划获得高于定义的改善临界值的改善度量。12.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述优化系统还接收以临床语义语言的输入，其中所述以临床语义语言的输入被映射到所述输入中以...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·托伊梅拉，J·诺德，C·赞克维斯基，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH