用于确定活性离子束治疗的治疗计划的系统和方法技术方案

一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统(100)，用于使不需要的剂量最小化同时保持或改进目标剂量覆盖范围，由此将射束分成至少两个子射束并且其中每个子射束具有不同设置的射程移位器。

System and method for determining treatment plan of active ion beam therapy

A system (100) for determining a treatment plan in active ion beam therapy for minimizing unwanted doses while maintaining or improving target dose coverage, thereby dividing the beam into at least two sub beams, each of which has a range shifter with different settings.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定活性离子束治疗的治疗计划的系统和方法
本专利技术一般涉及用于使目标体积的活性离子束放射治疗中的不需要的剂量最小化同时保持或最大化目标剂量覆盖范围的解决方案。更具体地，本专利技术涉及用于确定活性离子束治疗的治疗计划的系统和相应的方法，从而获得最小化的不需要的剂量和维持或最大化的目标剂量覆盖范围。本专利技术还涉及一种计算机程序和一种处理器可读介质。
技术介绍
放射治疗通常涉及使诸如患者体内的肿瘤之类的目标经受一个或多个放射射束。理想情况下，应将特定剂量输送至目标，并且最小放射应到达周围组织。特别地，应当使对关键组织或器官例如心脏、大脑和膀胱的放射最小化，由此在一组临床目标中指定各种组织和器官的最大剂量和最小剂量。为了验证经计算的放射剂量，可以替代地使一个或多个放射射束经受验证体模，其中可以测量输送的剂量。在放射疗法治疗计划领域，治疗计划者通常通过获得目标体积和周围区域的图像来了解患者体内待治疗的目标体积后，例如使用计算机断层扫描(CT)扫描仪，生成放射治疗计划，也称为治疗计划。目标体积通常是患者体内受肿瘤例如癌症影响的器官。在活性扫描离子束治疗中，离子以调制的笔形射束(也称为斑点)输送，在机器支持的治疗能量的一定范围内分组成若干能量层。机器的能量限制将限制射束方向上的离子范围。在大多数情况下，上限足够高以覆盖目标的最远端部分，而低能量限制有时太高，这可能导致无法覆盖表面目标的情况。为了能够覆盖靠近患者表面的部分的目标，于是使用水等效材料和不同厚度的射程移位器。射程移位器将直接减小离子的范围，这是所期望的。然而，使用射程移位器的副作用是笔形射束尺寸(也称为斑点尺寸)增加并且侧向半影变差。使用不充分的计划方法经常导致不充分的放射疗法治疗计划，这又导致目标剂量覆盖范围差和/或到达周围组织和器官的不需要的剂量分布。在最坏的情况下，这可能导致目标体积未接受所需的治疗剂量和/或对关键组织或器官例如心脏、大脑等的损害。因此，专利技术人发现，在目标体积的离子束放射治疗中，需要使对风险器官(OAR)的剂量最小化，同时保持或改进目标覆盖范围。还需要改进的参数生成和放射疗法治疗计划的生成，而不会使其对于计划者更复杂或耗时，以允许具有或多或少经验的计划者在合理的时间范围内生成改进的计划。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于改进或优化现有参数产生和放射治疗计划的解决方案，以使不需要的剂量例如对风险器官施用的剂量最小化，同时保持或改进目标覆盖范围。该目的通过根据权利要求1-7中任一项的系统和根据权利要求8-12中任一项的方法来实现。根据本专利技术的另一方面，该目的通过计算机程序来实现，所述计算机程序可加载到至少一个处理器的存储器中，并且所述计算机程序包括软件，该软件适于在所述程序在至少一个处理器上运行的时候实现上述提出的方法。根据本专利技术的另一方面，该目的由处理器可读介质实现，该处理器可读介质具有在其上记录的程序，其中该程序用于控制至少一个处理器以在程序被加载到至少一个处理器中时执行上述方法。从以下描述和从属权利要求中，本专利技术的其他优点、有益特征和应用将是明显的。附图说明现在将借助于优选实施方式并且参考附图更详细地解释本专利技术，所述优选实施方式作为示例公开。图1示出了根据本专利技术一个实施方式的系统的概述；图2示出了说明所提出的方法的实施方式的流程图；图3A-3C示出了根据本专利技术实施方式的使用参数设置的离子束疗法系统的概述；图4A-4C示出了生成治疗计划的实施方式。具体实施方式本文提出的实施方案的目的是通过提供一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统来克服所限定的问题，用于使不需要的剂量最小化，同时维持或改进目标剂量覆盖范围。本文提出的实施方式进一步旨在实现改进的参数生成和放射疗法治疗计划的生成，而不会使其对于计划者更复杂或耗时，以允许具有或多或少经验的计划者在合理的时间范围内生成改进的计划。在活性扫描离子束疗法中，离子由机器支持的一定范围的治疗能量内的调制笔形射束(斑点)输送。如上所述，机器的能量限制将限制射束方向上的离子范围。在大多数情况下，上限足够高以覆盖目标的最远端部分，而低能量限制可能导致无法覆盖表面目标的情况。为了能够覆盖靠近患者表面的部分的目标，于是使用水等效材料和不同厚度的射程移位器。射程移位器将直接减小离子的范围，这是所期望的。然而，使用射程移位器的副作用是笔形射束尺寸/光斑尺寸增加并且侧向半影变差。先前的解决方案包括为要输送的每个离子/放射射束手动选择射程移位器。专利技术人已经认识到，为了不降低整体射束，希望能够仅将射程移位器用于需要射程移位器的目标部分。这提供了更高的计划精度和治疗精度，并且实现了减少增加的铅笔射束尺寸/斑点尺寸即变差的侧向半影的问题的目的，从而使例如对处于危险的器官的不需要的剂量最小化，同时保持或改进目标覆盖范围。现在结合附图更详细地呈现基于该实现的实施方式解决方案。图1示出了根据本专利技术的一个实施方式的系统100的概述，该系统用于确定活性离子束治疗中的治疗计划，以使不需要的剂量最小化，同时保持或改进目标剂量覆盖范围。系统100包括数据处理器110和存储器140，所述存储器140包含可由所述数据处理器110执行的指令。换句话说，存储器140被配置为当软件在处理器110上运行时存储用于执行下述程序的软件。系统100还可以分别包括第一接口120和至少第二接口130。出于演示目的，图1将接口120和接口130示为单独的实体。然而，在实际应用中，可以将两个或更多个接口集成到公共单元中。使用的离子束处理技术是活性扫描技术。用于可有利地使用本文所呈现的系统和方法的活性扫描技术的一些非限制性示例是步射静态调强扫描(step-and-shootscanning)、线扫描(linescanning)和光栅扫描(rasterscanning)。第一接口120被配置成输出用于在图形显示器上呈现的图像数据。在一些实施方式中，第一接口120被配置为输出与在图形显示器上的图形用户界面(GUI)相对应的图形数据。GUI可以呈现信息和可选择的选项，计划者可以通过该选项向系统和本文所述的方法提供输入，用于将射束分成由至少两个子射束组成的集合和/或以本文进一步描述的方式对子射束的一个或多个集合进行优化。响应于来自处理器110的控制指令输出图形数据。数据处理器110被配置成对于至少一个输送方向中的每一个输送方向：限定射束；将所述射束分成至少两个子射束并限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合；将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第一子射束与第一射程移位器设置相关联；并且，将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第二子射束和与所述第一射程移位器设置不同的第二射程移位器设置相关联。因此，获得了具有除了每个子射束的射程移位器设置之外的相同射束特性的子射束的集合，该射程移位器设置对于该集合中的每个子射束来说是特定的。在本公开的上下文中的射束特性可以包括但不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统(100)，用于使不需要的剂量最小化且同时保持或改进目标体积(V)的目标剂量覆盖范围，所述系统包括：/n数据处理器(110)；以及/n存储器(140)，所述存储器包含能够由所述数据处理器(110)执行的指令；/n其中，所述数据处理器(110)被配置成对于至少一个输送方向中的每一个输送方向：/n-限定射束(B、C、D)；/n-将所述射束分成至少两个子射束并且限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合(B

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161221 EP 16205627.91.一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统(100)，用于使不需要的剂量最小化且同时保持或改进目标体积(V)的目标剂量覆盖范围，所述系统包括：
数据处理器(110)；以及
存储器(140)，所述存储器包含能够由所述数据处理器(110)执行的指令；
其中，所述数据处理器(110)被配置成对于至少一个输送方向中的每一个输送方向：
-限定射束(B、C、D)；
-将所述射束分成至少两个子射束并且限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合(B1-Bi、C1-Ci、D1-Di)，其中，所述子射束中的每个子射束从所述射束(B、C、D)继承至少以下射束特性：等角点；机架角度；以及床角度；
-将来自于由至少两个子射束组成的所述集合的第一子射束(B1、C1、D1)与第一射程移位器设置(RS1)相关联；以及
-将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第二子射束(B2、C2、D2)和与所述第一射程移位器设置(RS1)不同的第二射程移位器设置(RS2)相关联；
其中，所述数据处理器(110)还被配置成对所述子射束的至少一个集合进行优化以确定治疗计划。


2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述第二射程移位器设置(RS2)对应于无射程移位器。


3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，对于所述至少一个输送方向中的每一个输送方向，所述第一射程移位器设置(RS1)指示由具有特定密度的第一材料制成的射程移位器的第一厚度(T1)，并且第二射程移位器设置(RS2)指示由所述第一材料或另外的材料制成的射程移位器的第二厚度(T2)，其中，所述厚度是沿所述输送方向限定的，并且所述射程移位器用于放置在所述目标体积(V)的上游。


4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统(100)，其中，所述数据处理器(110)被配置成：基于子射束的至少一个集合所特有的优化目标来对所述子射束的至少一个集合进行优化，以作为优化所述子射束的至少一个集合以确定治疗计划的一部分。


5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统(100)，其中，所述数据处理器(110)被配置成：基于子射束的集合内的至少一个子射束所特有的优化目标来对所述子射束的集合内的所述至少一个子射束进行优化，以作为优化所述子射束的至少一个集合以确定治疗计划的一部分。


6.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统(100)，还包括：
-第一接口(120)，所述第一接口(120)配置成输出与在图形显示器上的图形用户界面(GUI)相对应的图形数据；
-至少一个第二接口(130)，所述第二接口(130)配置成：响应于经由所述图形用户界面而输入的至少一个输入用户命令，将输入参数转发到所述数据处理器(110)；
其中，所述数据处理器(110)还被配置成接收所述输入参数并且执行如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·恩瓦尔，马丁·扬松，埃里克·特拉内乌斯，
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