用于生成放射治疗计划的系统和方法技术方案

提供了用于生成放射治疗计划的系统和方法。所述方法可以包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标(1101)。所述方法还可以包括确定来自治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划(1103)。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划可以包括至少两个放射区间。每个放射区间可以由从开始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数来表征，通过将来自至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得至少两个放射区间满足至少一组优化目标。

Systems and methods for generating radiotherapy plans

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成放射治疗计划的系统和方法
本申请涉及放射治疗，更具体地，涉及用于生成放射治疗的放射治疗计划的系统和方法，该放射治疗由治疗放射递送装置递送，该治疗放射递送装置包括以相对高的旋转速度旋转的治疗放射源。
技术介绍
放射治疗通过将电离放射导向肿瘤而广泛用于癌症治疗。放射治疗的考虑因素包括，在放射治疗期间，肿瘤接受足够的放射，并且尽可能地对危及器官(OAR)的损害最小化。由于生理运动(例如，呼吸运动、心脏运动、肌肉收缩和放松)，肿瘤和/或OAR可能处于运动中。在影像引导放射治疗(IGRT)中，三维(3D)或二维(2D)成像(或随时间的2D/3D成像)可用于定位肿瘤和/或检测肿瘤运动。
技术实现思路
在本申请的一个方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器。该方法可以包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；以及确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划包括至少两个放射区间。每个放射区间可以由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。在本申请的另一方面，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。所述至少一个处理器还用于确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划包括至少两个放射区间。每个放射区间可以通过选自起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中的至少一个参数来表征，通过将来自至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得至少两个放射区间满足至少一组优化目标。在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划包括至少两个放射区间。每个放射区间可以通过选自起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中的至少一个参数来表征，通过将来自至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得至少两个放射区间满足至少一组优化目标。本申请的另一方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器。该方法可以包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该方法还包括通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间。该方法还包括确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获取治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。该方法还包括根据用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。在本申请的另一方面，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。所述至少一个处理器还用于通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。所述至少一个处理器还用于确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获取治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。所述至少一个处理器还用于基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获取治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。在本申请的另一方面中，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器的机器上实现。该方法可以包括获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；以及通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。在本申请的另一方面中，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。所述至少一个处理器还用于获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。所述至少一个处理器还用于通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。在本申请的另一方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器的机器上实现。该方法可以包括获取包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹的放射治疗计划，和获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。该方法还包括根据至少一个成像协议调整放射治疗计划，和根据调整的放射治疗计划通过放射源将治疗放射束递送到目标体积。调整后的放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。在本申请的另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在至少一个机器上实现的用于确定放射治疗计划的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，该方法包括：/n确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；/n确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，/n其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在至少一个机器上实现的用于确定放射治疗计划的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，该方法包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，
其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。


2.根据权利要求1所述的方法，所述至少两个放射区间至少部分地彼此重叠，所述方法还包括：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。


3.根据权利要求2所述的方法，所述至少两个放射区间包括在所述放射源的第一旋转中的第一放射区间和在所述放射源的第二旋转中的第二放射区间，优化所述至少两个放射区间的参数包括：
将由第一初始起始角度和第一初始停止角度限定的第一角度范围分配给所述第一放射区间；
将由第二初始起始角度和第二初始停止角度限定的第二角度范围分配给所述第二放射区间，所述第一角度范围与所述第二角度范围交错；以及
通过扩展所述第一角度范围来优化所述第一放射区间，使得扩展的第一角度范围至少部分地与所述第二角度范围重叠。


4.根据权利要求3所述的方法，扩展所述第一角度范围包括：
修改所述第一初始起始角度或所述第一初始停止角度中的至少一个。


5.根据权利要求1所述的方法，所述至少两个放射区间在所述放射源的至少两个旋转上以交错模式排列，所述方法还包括：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。


6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：
根据至少一个交错模式，确定每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度。


7.根据权利要求6所述的方法，所述至少两个放射区间包括第一组交错放射区间和第二组交错放射区间，所述第一组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第二组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第一组交错放射区间的至少一个放射区间至少部分地与所述第二组交错放射区间的至少一个放射区间重叠。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率基本恒定。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率是可变的，所述方法还包括：
在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间的至少两个角度处优化所述放射区间MU率，以实现所述至少一组优化目标。


10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过直接优化所述至少两个放射区间的区间形状、起始角度、停止角度和区间MU值来优化所述至少两个放射区间。


11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
优化所述至少两个区间：
通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以产生注量图，所述注量图对应于至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围内的至少两个角度；
分解所述注量图以获得分解的注量图；以及
根据所述分解的注量图，确定所述至少两个放射区间的优化顺序。


12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
获取需要在放射递送期间执行的至少一个成像协议；以及
确定来自放射源的放射递送计划，所述放射递送计划包括与至少一个成像协议相关的3D成像计划。


13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
优化所述至少两个放射区间的区间数以满足所述至少一组优化目标。


14.根据权利要求13所述的方法，优化所述至少两个放射区间的区间数包括：
通过执行至少两次迭代确定至少两个放射区间的区间数，在至少两次迭代中，估计的区间数从相对较小的值连续增加，直到与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足；以及
当与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足时，指定所述估计的区间数作为所述至少两个放射区间的优化的区间数。


15.根据权利要求1的方法，所述方法还包括：
确定递送所述至少两个放射区间的顺序。


16.一种系统，包括：
存储一组指令的至少一个存储设备；以及
与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，
其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。


17.根据权利要求16所述的系统，所述至少两个放射区间至少部分地彼此重叠，所述至少一个处理器还用于：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。


18.根据权利要求17所述的系统，所述至少两个放射区间包括在所述放射源的第一旋转中的第一放射区间和在所述放射源的第二旋转中的第二放射区间，为了优化所述至少两个放射区间的参数，所述至少一个处理器用于：
将由第一初始起始角度和第一初始停止角度限定的第一角度范围分配给所述第一放射区间；
将由第二初始起始角度和第二初始停止角度限定的第二角度范围分配给所述第二放射区间，所述第一角度范围与所述第二角度范围交错；以及
通过扩展所述第一角度范围来优化所述第一放射区间，使得扩展的第一角度范围至少部分地与所述第二角度范围重叠。


19.根据权利要求18所述的系统，扩展所述第一角度范围，所述至少一个处理器用于：
修改所述第一初始起始角度或所述第一初始停止角度中的至少一个。


20.根据权利要求16所述的系统，所述至少两个放射区间在所述放射源的至少两个旋转上以交错模式排列，所述至少一个处理器用于：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。


21.根据权利要求20所述的系统，所述至少一个处理器用于：
根据至少一个交错模式，确定每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度。


22.根据权利要求21所述的系统，所述至少两个放射区间包括第一组交错放射区间和第二组交错放射区间，所述第一组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第二组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第一组交错放射区间的至少一个放射区间至少部分地与所述第二组交错放射区间的至少一个放射区间重叠。


23.根据权利要求16所述的系统，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率基本恒定。


24.根据权利要求16所述的系统，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率是可变的，所述至少一个处理器用于：
在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间的至少两个角度处优化所述放射区间MU率，以实现所述至少一组优化目标。


25.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器用于：
通过直接优化所述至少两个放射区间的区间形状、起始角度、停止角度和区间MU值来优化所述至少两个放射区间。


26.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器还用于：
优化所述至少两个区间：
通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以产生注量图，所述注量图对应于至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围内的至少两个角度；
分解所述注量图以获得分解的注量图；以及
根据所述分解的注量图，确定所述至少两个放射区间的优化顺序。


27.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器还用于：
获取需要在放射递送期间执行的至少一个成像协议；以及
确定来自放射源的放射递送计划，所述放射递送计划包括与至少一个成像协议相关的3D成像计划。


28.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器还用于：
优化所述至少两个放射区间的区间数以满足所述至少一组优化目标。


29.根据权利要求28所述的系统，优化所述至少两个放射区间的区间数，所述至少一个处理器还用于：
通过执行至少两次迭代确定至少两个放射区间的区间数，在至少两次迭代中，估计的区间数从相对较小的值连续增加，直到与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足；以及
当与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足时，指定所述估计的区间数作为所述至少两个放射区间的优化的区间数。


30.根据权利要求16的系统，所述至少一个处理器还用于：
确定递送所述至少两个放射区间的顺序。


31.一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令使所述至少一个处理器实现一种方法，包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，
其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。


32.一种在至少一个机器上实现的用于确定放射治疗计划的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间；
确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；以及
基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和所述治疗放射递送装置的所述放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。


33.根据权利要求32所述的方法，其中，通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间包括：
确定所述治疗放射递送装置的所述放射源的旋转运动的至少两个部分；以及
基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间。


34.根据权利要求33所述的方法，其中，基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间包括：
对于每个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布来确定注量图，所述注量图对应于所述每个部分的角度范围内的至少两个角度；
分解至少两个注量图；以及
基于所述至少两个分解的注量图确定所述至少两个放射区间。


35.根据权利要求33所述的方法，其中，基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间包括：
基于所述至少两个部分，根据直接射野优化，通过在迭代优化操作中优化所述至少两个放射区间的角度范围、区间形状和区间MU值来确定所述至少两个放射区间。


36.根据权利要求33所述的方法，其中，确定至少两个部分包括：
随机或均匀地分割所述旋转运动的旋转范围以获得所述至少两个部分。


37.根据权利要求33所述的方法，其中，确定至少两个部分包括：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束来分割所述旋转运动的旋转范围，以获得所述至少两个部分。


38.根据权利要求33所述的方法，其中，确定至少两个部分包括：
基于所述至少一组优化目标来分割所述旋转运动的旋转范围以获得所述至少两个部分。


39.根据权利要求32所述的方法，其中，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间包括：
确定所述至少两个放射区间的区间数、所述至少两个放射区间中的每个的角度范围、所述至少两个放射区间中的每个的至少一个区间形状、所述至少两个放射中的每个的至少一个区间MU率、和/或所述至少两个放射区间中的每个的至少一个区间MU值。


40.根据权利要求32所述的方法，其中，相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束迭代优化相对于所述至少一组优化目标的所述剂量分布。


41.根据权利要求32所述的方法，其中，确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹包括：
基于所述至少两个放射区间和与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束确定所述至少两个放射区间的所述顺序。


42.根据权利要求32所述的方法，其中，相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：
在至少一次迭代中，
基于至少一个控制点确定所述至少两个放射区间的至少一个放射区间的至少两个子区间；
对于所述至少一个控制点的每个控制点，确定所述治疗放射递送装置的MLC的准直器角度和区间形状；以及
确定所述至少两个子区间的每个子区间的MU值；基于所述至少两个子区间和除所述至少一个放射区间外的所述至少两个放射区间，相对于所述至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布。


43.根据权利要求32所述的方法，其中，所述递送轨迹包括至少两个旋转。


44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述至少两个放射区间的一个放射区间的区间MU值的至少一部分分布在所述至少两个旋转的至少两个旋转中。


45.根据权利要求43所述的方法，其中，所述至少两个旋转的第一旋转包括至少一个第一放射区间，所述至少两个旋转的第二旋转包括至少一个第二放射区间。


46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述第一旋转的至少一个第一放射区间与所述第二旋转的至少一个第二放射区间不同。


47.根据权利要求45所述的方法，其中，所述至少一个第一放射区间中的某个和所述至少一个第二放射区间中的某个具有相同的角度范围、相同的区间形状、相同的区间MU率和/或相同的区间MU值。


48.根据权利要求32所述的方法，还包括：
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议、所述至少一个成像协议的执行间隔，和/或所述至少一个成像协议的执行顺序，且相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周婧劼，王理，倪成，J·N·斯塔尔，J·墨子，
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