为辐射疗法生成多个治疗计划制造技术

提供了一种为辐射疗法生成多个治疗计划的方法，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重。每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量。所述方法在治疗计划系统中进行并包括以下步骤：生成治疗计划的第一集合；基于治疗计划的第一集合来确定通量元素的子集；以及生成至少两个治疗计划的第二集合，其中所述治疗计划仅包含用于通量元素的子集的权重。集的权重。集的权重。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为辐射疗法生成多个治疗计划


[0001]本公开涉及辐射疗法领域，尤其涉及在限制通量元素的子集的同时生成这种计划。

技术介绍

[0002]用于辐射疗法计划的多标准优化(MCO)也被称为多目标优化，是一种允许用户例如通过一组滑动条来修改导向剂量分布(navigated dose distribution)的技术进展，其中每个滑动条表示影响剂量分布的标准。导向剂量是用于预先计算的一组基本计划的剂量分布的凸组合(凸组合是加权平均值，其中权重为非负的且总和为1)。导向剂量分布基于当前滑块位置来实时更新。如果通过可行的治疗计划可以准确地重新创建导向剂量分布，那么导向就可以直接传递，可行的治疗计划也就是将传递系统关于计划参数的所有限制都考虑进去的计划。
[0003]虽然物理剂量与光点权重之间的关系是线性的，但是对于扫描离子的直接可传递导向并不容易。线性意味着基本计划的光点权重的凸组合限定了准确重建导向剂量分布的治疗计划，其中凸系数与用于导向剂量分布的系数相同。但是，这些导向光点权重必须满足某些限制，即要求每个权重要么为零，要么介于某个下限与上限之间。这些界限可以是固定的也可以取决于射束能量。对于支持连续扫描的离子传递系统而言，光点权重范围也可以取决于光点片段的长度。即使基本计划的所有光点权重都是可行的，导向光点权重相对于所述限制通常也不可行。
[0004]基于弧线的光子射束辐射疗法——诸如螺旋断层疗法和体积调制弧线疗法(VMAT)——的传递也受通量元素的权重控制，通量元素的权重必须满足要求每个权重要么为零，要么介于某个下限与上限之间的限制。与离子射束疗法情况类似，即使基本计划的所有通量权重都是可行的，导向通量权重相对于所述限制通常也不可行。
[0005]在现有技术中，可以使用后处理来实现可传递的治疗计划。例如，将相对于光点权重限制不可行的导向光点权重四舍五入为最接近的可行值。这种后处理导致可传递计划的剂量分布偏离导向剂量分布。需要补偿导向剂量分布与可传递计划的剂量分布之间的差异，这会使得治疗计划工作流程成为耗时的试错过程。
[0006]在US 20130304503A1中公开了一种剂量分布计划的计算机辅助定制方法。从初始计划出发，用户为局部三元体组指定新的剂量值，其可以是初始计划覆盖的总体积的一小部分(5％或更少)。目的可以是避免在风险区域局部给药过量或者在目标区域局部给药不足。然后，通过与初始计划基本相同的方式将初始计划转换为具有指定新剂量值的导向计划。因为初始计划仅仅在局部发生变化，所以实际上保持了初始计划。可将初始计划以及由此导出的导向计划的凸组合与允许用户改变每个计划的权重的输入装置一起可视化。

技术实现思路

[0007]一个目标是改进如何实现可传递的治疗计划。
[0008]根据第一方面，提供一种为辐射疗法生成多个治疗计划的方法，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重。每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量。方法在治疗计划系统中执行并包括以下步骤：生成治疗计划的第一集合；基于治疗计划的第一集合来确定通量元素的子集；以及生成至少两个治疗计划的第二集合，其中治疗计划仅包含用于通量元素的子集的权重。
[0009]治疗计划的第二集合中的通量元素的每个非零权重可以大于或等于最小权重。
[0010]生成至少两个治疗计划的第二集合(12)可以包括应用子集外部的通量元素应当为零的约束。
[0011]治疗计划的第一集合可以是关于第一多标准优化问题的优化结果，并且治疗计划的第二集合可以是关于第二多标准优化问题的优化结果。第二多标准优化问题与第一多标准优化问题的不同之处可以在于子集外部的通量元素应当为零的约束。
[0012]方法可以进一步包括在操作者导向系统中使用治疗计划的第二集合的步骤，其包括通过与治疗计划的第二集合相关联的剂量分布的插值来计算导向剂量分布。
[0013]在操作者导向系统中使用治疗计划的第二集合的步骤可以包括提供将导向剂量分布可视化的图形用户界面和导向控制界面，导向控制界面允许操作者调整导向剂量分布。
[0014]确定通量元素的子集的步骤可以包括丢弃具有小于阈值权重的统计量度的通量元素，针对每个通量元素计算的统计量度跨治疗计划的第一集合中的所有治疗计划。
[0015]统计量度可以包括平均值或百分比值。
[0016]确定通量元素的子集的步骤可以包括保证存在跨整个目标体积的足够密度的通量元素。这样做的效果是确保给予诸如肿瘤的整个目标体积的足够剂量；这可以对应于完全消除所有克隆性肿瘤细胞。
[0017]每个治疗计划可以被配置为使用扫描离子射束来传递，其中，每个通量元素与射束的扫描光点相关联，扫描光点由射束的扫描位置和射束能量来限定。
[0018]每个治疗计划可以被配置为使用由二元多叶校准器(MLC)校准的辐射射束来传递，其中，MLC的每个叶片可以在打开和关闭位置之间交替。然后，在射束相对于目标体积的特定入射方向上，每个通量元素与MLC的特定叶片相关联。
[0019]每个治疗计划可以被配置为使用由MLC校准的辐射射束来传递，其中，MLC的叶片被布置成相对的叶片对，并且每个叶片可以呈现最小与最大位置之间的多个位置中的任一个。因此，将这种MLC称为“连续MLC”。然后，每个通量元素与二元体相关联，每个二元体是射束在相对于目标体积的特定入射方向上的横截面中的表面元素。
[0020]可以通过旋转机架和可移动诊台中的任一个或这两者来确定辐射射束相对于目标体积的每个入射方向。
[0021]每个治疗计划可以被配置为在辐射射束相对于目标体积的入射方向在传递过程期间发生变化的情况下进行传递。
[0022]根据第二方面，提供一种用于为辐射疗法生成多个治疗计划的治疗计划系统，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重，每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量。治疗计划系统包括：处理器；以及存储器，其存储指令，当指令由处理器执行时使治疗计划系统：生成治疗计划的第一集合；基于治疗计划的第一集合来确定通
量元素的子集；以及生成至少两个治疗计划的第二集合，其中治疗计划仅包含用于通量元素的子集的权重。
[0023]根据第三方面，提供一种用于为辐射疗法生成多个治疗计划计算机程序，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重，每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量，计算机程序包括计算机程序代码，当计算机程序代码在治疗计划系统上运行时使治疗计划系统：生成治疗计划的第一集合；基于治疗计划的第一集合来确定通量元素的子集；以及生成至少两个治疗计划的第二集合，其中治疗计划仅包含用于通量元素的子集的权重。
[0024]根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括根据第三方面所述的计算机程序以及其上存储所述计算机程序的计算机可读装置。
[0025]一般而言，除非本文另有明确限定，否则权利要求中使用的所有术语均应根据其在本领域中的通常含义来解释。除非另有明确说明，否则对“一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种为辐射疗法生成多个治疗计划(12)的方法，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重，每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量(3)，所述方法在治疗计划系统(1)中执行并包括以下步骤：生成(40)治疗计划的第一集合；基于所述治疗计划的第一集合来确定(42)所述通量元素的子集；以及生成(44)至少两个治疗计划的第二集合(12)，其中，所述治疗计划仅包含用于所述通量元素的子集的权重。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述治疗计划的第二集合中的通量元素的每个非零权重大于或等于最小权重。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述生成(44)至少两个治疗计划的第二集合(12)包括应用所述子集外部的通量元素应当为零的约束。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述治疗计划的第一集合是关于第一多标准优化问题的优化结果，并且所述治疗计划的第二集合是关于第二多标准优化问题的优化结果。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二多标准优化问题与所述第一多标准优化问题的不同之处在于所述子集外部的通量元素应当为零的约束。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括在操作者导向系统中使用(46)所述治疗计划的第二集合的步骤，所述步骤包括通过与所述治疗计划的第二集合相关联的剂量分布的插值来计算导向剂量分布。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述操作者导向系统中使用(46)所述治疗计划的第二集合的所述步骤包括提供将所述导向剂量分布可视化的图形用户界面和导向控制界面，所述导向控制界面允许操作者调整所述导向剂量分布。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，确定(42)所述通量元素的子集的步骤包括丢弃具有小于阈值权重的统计量度的通量元素，针对每个通量元素计算的所述统计量度跨所述治疗计划的第一集合中的所有治疗计划。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述统计量度包括平均值或百分比值。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，确定(42)所述通量元素的子集的步骤包括保证存在跨整个目标体积(3)的足够密度的通量元素。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述的保证存在跨所述整个目标体积的足够密度的通量元素包括：计算参考覆盖范围；确定所述通量元素的子集；以及重复所述通量元素的子集的所述确定，直到验证使用所确定的通量元素的子集能够获得所计算的参考覆盖范围为止。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述参考覆盖范围包括剂量体积。13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，每个治疗计划被配置为使用扫描离...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯穆斯，
申请(专利权)人：光线搜索实验室公司，
类型：发明
国别省市：