鲁棒放射治疗计划的系统和方法技术方案

本申请涉及用于生成对象的治疗体积的放射治疗计划的系统和方法。方法包括获取治疗体积的计划图像。计划图像包括至少两个第一体素。方法还包括获取表示治疗体积的至少一部分的治疗图像。治疗图像包括至少两个第二体素。对于至少两个第二体素中的至少一个第二体素，方法进一步包括从计划图像的至少两个第一体素中确定至少一个参考体素，并确定与至少一个第二体素对应的剂量值。方法还包括至少部分基于与至少一个第二体素相对应的剂量值来生成放射治疗计划。放射治疗计划。放射治疗计划。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】鲁棒放射治疗计划的系统和方法


[0001]本申请总体上涉及用于放射治疗的系统和方法，更具体地，涉及用于在放射治疗中产生在线鲁棒放射治疗重新计划的系统和方法。

技术介绍

[0002]通过将放射线引向肿瘤，放射治疗(RT)已广泛用于癌症治疗。常规地，在治疗开始之前为患者生成原始放射治疗计划。原始放射治疗计划中确定的总剂量可以在一个或以上治疗阶段中递送给患者，以持续数天的治疗期。但是，在治疗期间，肿瘤或其他组织(例如，肿瘤周围的组织)的解剖结构可能会改变。例如，肿瘤可能生长、变形或缩小。因此，可能需要在线或离线更新治疗计划，以减少毒性并改善治疗的总体结果。在一些实施例中，在线重新计划的挑战是减少治疗图像中的目标区域(例如，肿瘤)和/或器官的重新轮廓化的时间，并基于生成的轮廓生成重新优化的计划。所有这些活动都需要在很短的时间内(几分钟)完成，以最大程度地减少患者在此期间的不适感。因此，期望提供用于在相对短的时间内生成针对放射治疗中的对象的治疗体积的在线鲁棒放射治疗重新计划的系统和方法。

技术实现思路

[0003]根据本申请的一方面，提供一种用于生成对象的治疗体积的放射治疗计划的方法，在至少一台机器上实现，每台机器中包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括获取所述治疗体积的计划图像。所述计划图像可以包括至少两个第一体素。所述至少两个第一体素中的每个体素可以对应于一个初始剂量值。所述方法可以包括获取表示至少一部分所述治疗体积的治疗图像。所述治疗图像可以包括至少两个第二体素。所述方法可以包括将所述治疗图像与所述计划图像配准，以获得所述治疗图像中的所述至少两个第二体素与所述计划图像中的所述至少两个第一体素之间的映射关系。对于所述至少两个第二体素中的至少一个第二体素，所述方法可以包括从所述计划图像中的所述至少两个第一体素中确定至少一个参考体素。基于所述映射关系，所述至少一个参考体素可以位于与所述至少两个第二体素中的至少一个第二体素相对应的至少一个第一体素的距离内。所述方法可以包括根据所述至少一个参考体素的所述至少一个初始剂量值，确定与所述至少一个第二体素对应的剂量值。所述方法可以包括至少部分基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值来生成放射治疗计划。
[0004]在一些实施例中，所述至少两个第一体素中的每个第一体素可以对应第一特征值。所述至少两个第二体素中的每个第二体素可以对应第二特征值。所述方法可以包括基于所述映射关系，确定与所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素对应的所述至少一个第一体素。所述方法可以包括确定在与所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素相对应的所述至少一个第一体素附近的第一体素集。所述方法可以包括在所述第一体素集中，将第一特征值等于或接近所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素的所述至少一个第二特征值的至少一个第一体素指定为所述至少一个参考体素。
[0005]在一些实施例中，对应于第一体素的所述第一特征值可以包括所述第一体素的灰度值或对应于所述第一体素的亨氏(HU)值。
[0006]在一些实施例中，所述治疗体积可以包括在所述计划图像和所述治疗图像中表示的感兴趣体积(VOI)。所述计划图像中的所述VOI可以具有定义边界。所述方法可以包括执行至少一个可变形配准，以获得在所述治疗图像中的所述VOI和所述计划图像中的所述VOI之间的变形向量场(DVF)。所述方法可以包括至少通过在所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界上应用所述DVF来确定所述治疗图像中的所述VOI的目标边界。
[0007]在一些实施例中，所述方法可以包括将所述DVF应用于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界，以获得所述治疗图像中的所述VOI的初始轮廓。所述方法可以包括修改所述治疗图像中的所述VOI的所述初始轮廓以获得所述目标边界。
[0008]在一些实施例中，所述方法可以包括对于所述至少一个参考体素中的每个参考体素，确定其相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的距离。所述方法可以包括对于所述至少一个第二体素中的每个第二体素，确定其相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的距离。所述方法可以包括对于所述至少一个第二体素中的每个第二体素，确定其相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的距离。
[0009]在一些实施例中，所述至少一个参考体素中的每个参考体素相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的所述距离是从每个参考体素到所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的最近距离。
[0010]在一些实施例中，对于所述至少两个第一体素中的每个第一体素，其对应的第一特征值和其相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的距离被存储在第一数据结构中。对于所述至少两个第二体素中的每个第二体素，其对应的第二特征值和其相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的距离被存储在第二数据结构中。
[0011]在一些实施例中，所述方法可以包括对于所述至少一个参考体素中的每个参考体素，基于所述对应的初始剂量值和其相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的对应距离，确定每单位距离的剂量值。所述方法可以包括基于所述每单位距离的剂量值的平均值和所述至少一个第二体素相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的所述距离，确定与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值。
[0012]在一些实施例中，所述至少一个参考体素的所述每单位距离的剂量值或对应于所述至少一个第二体素的所述剂量值是根据并行处理来计算的。
[0013]在一些实施例中，所述方法可以包括至少部分地基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值，来调整与所述计划图像相关联的原始治疗计划中的一个或以上参数。
[0014]在一些实施例中，所述至少两个第二体素中的每个第二体素对应一个权重。所述方法可以包括基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值和与所述至少一个第二体素相对应的所述权重，调整与所述计划图像相关联的原始治疗计划中的一个或以上参数。
[0015]在一些实施方案中，所述治疗体积可以包括将要治疗的目标。所述治疗图像中的所述至少两个第二体素可以与除所述目标之外的所述治疗体积相关联。
[0016]根据本申请的另一方面，一种系统可以包括：至少一个存储设备，用于存储指令集；以及与所述至少一个存储介质通信的至少一个处理器。其中，在执行所述指令集时，所
述至少一个处理器可以被配置为使所述系统获取所述治疗体积的所述计划图像。所述计划图像可以包括至少两个第一体素。所述至少两个第一体素中的每个体素可以对应于一个初始剂量值。所述至少一个处理器可以被配置为使所述系统获取表示至少一部分所述治疗体积的治疗图像。所述治疗图像可以包括至少两个第二体素。所述至少一个处理器可以被配置为使所述系统将所述治疗图像与所述计划图像配准，以获得所述治疗图像中的所述至少两个第二体素与所述计划图像中的所述至少两个第一体素之间的映射关系。对于所述至少两个第二体素中的至少一个第二体素，所述至少一个处理器可以被配置为使所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成对象的治疗体积的放射治疗计划的方法，在至少一台机器上实现，每台机器中包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括：获取所述治疗体积的计划图像，所述计划图像包括至少两个第一体素，所述至少两个第一体素中的每个体素对应于一个初始剂量值；获取表示至少一部分所述治疗体积的治疗图像，所述治疗图像包括至少两个第二体素；将所述治疗图像与所述计划图像配准，以获得所述治疗图像中的所述至少两个第二体素与所述计划图像中的所述至少两个第一体素之间的映射关系；以及对于所述至少两个第二体素中的至少一个第二体素，从所述计划图像的所述至少两个第一体素中确定至少一个参考体素，基于所述映射关系，所述至少一个参考体素位于与所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素相对应的至少一个第一体素的距离内；以及根据所述至少一个参考体素的所述至少一个初始剂量值，确定与所述至少一个第二体素对应的剂量值；以及至少部分地基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值来生成放射治疗计划。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个第一体素中的每个第一体素对应第一特征值，并且所述至少两个第二体素中的每个第二体素对应第二特征值，其中：从所述计划图像的所述至少两个第一体素中确定至少一个参考体素包括：基于所述映射关系，确定与所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素对应的所述至少一个第一体素；确定在与所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素相对应的所述至少一个第一体素附近的第一体素集；以及在所述第一体素集中，将第一特征值等于或接近所述至少两个第二体素中的所述至少一个第二体素的所述至少一个第二特征值的至少一个第一体素指定为所述至少一个参考体素。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对应于第一体素的所述第一特征值包括所述第一体素的灰度值或对应于所述第一体素的亨氏单位(HU)值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述治疗体积包括在所述计划图像和所述治疗图像中表示的感兴趣体积(VOI)，所述计划图像中的所述VOI具有定义边界，其中：所述将所述治疗图像与所述计划图像配准包括：执行至少一个可变形配准，以获得所述治疗图像中的所述VOI与所述计划图像中的所述VOI之间的变形向量场(DVF)；以及至少通过在所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界上应用所述DVF来确定所述治疗图像中的所述VOI的目标边界。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界还包括：将所述DVF应用于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界，以获得所述治疗图像中
的所述VOI的初始轮廓；以及修改所述治疗图像中的所述VOI的所述初始轮廓以获得所述目标边界。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少一个参考体素的所述至少一个初始剂量值，确定与所述至少一个第二体素对应的所述剂量值包括：对于所述至少一个参考体素中的每个参考体素，确定其相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的距离；对于所述至少一个第二体素中的每个第二体素，确定其相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的距离；以及基于所述至少一个参考体素的所述至少一个初始剂量值、所述至少一个参考体素相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的所述至少一个距离、和所述至少一个第二体素相对于所述治疗图像中的所述VOI的目标边界的所述至少一个距离，来确定与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个参考体素中的每个参考体素相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的所述距离是从每个参考体素到所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的最近距离。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于所述至少两个第一体素中的每个第一体素，其对应的第一特征值和其相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的距离被存储在第一数据结构中；以及对于所述至少两个第二体素中的每个第二体素，其对应的第二特征值和其相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的距离被存储在第二数据结构中。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定对应于所述至少一个第二体素的所述剂量值包括：对于所述至少一个参考体素中的每个参考体素，基于所述对应的初始剂量值和其相对于所述计划图像中的所述VOI的所述定义边界的对应距离，确定每单位距离的剂量值；以及基于所述每单位距离的剂量值的平均值和所述至少一个第二体素相对于所述治疗图像中的所述VOI的所述目标边界的所述距离，确定与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个参考体素的所述每单位距离的剂量值或对应于所述至少一个第二体素的所述剂量值是根据并行处理来计算的。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少部分地基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值来生成所述放射治疗计划，包括：至少部分地基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值，来调整与所述计划图像相关联的原始治疗计划中的一个或以上参数。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个第二体素中的每个第二体素对应一个权重，并且所述至少部分地基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值来生成所述放射治疗计划，包括：基于与所述至少一个第二体素相对应的所述剂量值和与所述至少一个第二体素相对应的所述权重，调整与所述计划图像相关联的原始治疗计划中的一个或以上参数。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述治疗体积包括将要治疗的目标，并且
所述治疗图像中的所述至少两个第二体素与除所述目标之外的所述治疗体积相关联。14.一种系统，包括：至少一个存储指令集的存储设备；以及与所述至少一个存储介质通信的至少一个处理器，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使所述系统：获取所述治疗体积的计划图像，所述计划图像包括至少两个第一体素，所述至少两个第一体素中的每个体素对应于一个初始剂量值；获取表示至少一部分所述治疗体积的治疗图像，所述治疗图像包括至少两个第二体素；将所述治疗图像与所述计划图像配准，以获得所述治疗图像中的所述至少两个第二体素与所述计划图像中的所述至少两个第一体素之间的映射关系；以及对于所述至少两个第二体素中的至少一个第二体素，从所述计划图像的所述至少两个第一体素中确定至少一个参考体素，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周婧劼，S，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：