调强粒子疗法计划标准化方案制造技术

提供了一种用于对IMPT计划进行标准化的方法和系统，以及一种用于计划IMPT的装置和一种包括执行该方法的指令的计算机程序产品。该方法包括以下步骤：接收用于待处理受试者的IMPT计划，接收包括至少一个ROI的受试者的解剖图像数据，以及接收与该ROI相关联的至少一个临床目标。该方法还包括：在ROI内标识其中临床目标未被满足的IMPT计划的一个或多个缺陷区域，并将与所标识的缺陷区域相关联的IMPT计划的粒子点标识为关键粒子点。当关键点已被标识时，该方法包括通过调整关键粒子点的强度来对缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化。对缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化。对缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调强粒子疗法计划标准化方案


[0001]本专利技术总体上涉及计划调强粒子疗法。特别地，本专利技术涉及标准化调强粒子疗法计划。更具体地，本专利技术涉及将具有局部计划缺陷的调强粒子疗法计划标准化。

技术介绍

[0002]在调强粒子疗法(IMPT)和传统X射线放射疗法中，患者体内的目标结构(诸如肿瘤)通过经受辐照而被处理。在IMPT中，肿瘤是通过经受粒子束(诸如质子、碳离子或氦离子)的辐照而被处理的。以使得递送至目标结构(TS)的剂量尽可能高同时递送至周围健康组织和结构(通常被称为危及器官(OAR))的剂量尽可能低的方式来递送该处理。TS和OAR都是患者解剖结构中的感兴趣区域(ROI)。必须在这两类ROI之间进行权衡。为此，临床目标被规定。计划IMPT处理以及X射线放射疗法处理中的临床目标指定了对要被递送到TS的剂量的要求。临床目标还可以包括约束被递送到每个OAR的剂量的要求。临床目标可以是针对TS区域的最小剂量、针对整个ROI区域的最大剂量、针对TS最热子区域的最大剂量、平均剂量或针对TS的平均最大或最小剂量。数值优化通常被用来确定要递送的最佳总剂量分布。从该剂量分布计算形成疗法计划的递送参数。
[0003]即使经过优化，剂量分布仍可能存在缺陷。例如，可能会违反针对TS的最大目标剂量，或者可能无法满足对TS的指定体积覆盖。之所以会出现这些缺陷，是因为需要在多个临床目标之间做出妥协。在这种情况下，临床医生有若干选项以获得更好的覆盖或减少剂量。
[0004]在优化之后改进被递送至TS的剂量的一种快速方法是标准化。在标准化中，疗法计划的总强度(或运动单位，MU)增加或减少。当前的标准化方法包括直接调整计划的总MU。
[0005]通过这些标准化方法，可以改进TS覆盖或增加TS剂量。然而，这些方法具有显著的缺点。通过增加计划的总强度(MU)，或增加覆盖体积以增加到TS体积的总剂量，经标准化的剂量也会增加到TS的最大剂量。在这个过程中，目标体积内的热点会变得“更热”，这是不期望的。此外，OAR也将成比例地剂量过多。
[0006]当前唯一可用的标准化备选方案是利用附加和/或修改的临床目标执行完全重新优化。计算这种重新优化非常耗时，并且最终结果可能仍然不是最佳的。这对于IMPT尤其成问题，因为在这些疗法形式中，剂量计算和优化周期需要很长时间才能完成。
[0007]在“Pitfalls in normalization for intensity
‑
modulated radiation therapy planning,Medical Dosimetry,Vol.30,No.4,pp 194
‑
200,2005”中，作者建议重新优化而不是标准化。

技术实现思路

[0008]本专利技术寻求提供一种在优化之后改进IMPT计划中的剂量覆盖的备选的、更快的方式。
[0009]本专利技术的进一步见解是，IMPT中的当前标准化方法以及对重新优化的偏好已经取代没有考虑IMPT的特定问题的传统的X射线放射疗法计划方法。本专利技术附加地或备选地寻
求提供一种用于对IMPT计划进行标准化的方法，该方法考虑了粒子束的不同性质。对于技术人员来说，来自所述专利技术的其他优势也将是显而易见的。
[0010]为此提供了一种用于将IMPT计划进行标准化的方法和系统。此外，还提供了用于计划IMPT的布置。此外，提供了一种包括指令的计算机程序产品，该指令在被执行时控制处理器执行用于将IMPT计划进行标准化的方法。
[0011]用于对调强粒子疗法计划进行标准化的方法包括以下步骤：接收用于待处理受试者的调强粒子疗法计划；接收包括至少一个感兴趣区域的待处理受试者的解剖图像数据；并且接收与至少一个感兴趣区域相关联的至少一个临床目标。利用该数据和信息，该方法还包括：在至少一个感兴趣区域内标识其中至少一个临床目标未被满足的调强粒子疗法计划的一个或多个缺陷区域，并且将与已标识的缺陷区域相关联的粒子疗法计划的粒子点标识为关键粒子点。当关键点已被标识时，该方法包括通过调整关键粒子点的强度来对缺陷区域中的至少一个进行标准化。该方法优选地是计算机实现的。
[0012]IMPT计划定义了粒子束要被递送到的位置的图案(pattern)，以及每个位置的束的强度。由于粒子束的形状，并且特别是对于诸如质子、碳离子和氦离子之类的粒子的粒子束的布拉格峰形状，高剂量被递送到相对小的体积。剂量被递送到的位置被称为点。
[0013]根据粒子点的局部性质，可以标识出对剂量分布的特定部分有贡献的个体粒子束。这些个体的束递送与剂量分布的该区域相关联的点。这些束对剂量分布中其他区域的贡献远小于对关联剂量区域的贡献。在此上下文中，“剂量区域”意指患者解剖结构中的局部体积，其是三维剂量分布的一部分。
[0014]“缺陷区域”是患者解剖结构的ROI内其中临床目标未被满足的局部体积。将其粒子剂量递送到缺陷区域的点是关键粒子点。当在ROI的子区域中被递送的粒子剂量超过规定的最大剂量时，这个子区域是“热”缺陷区域。热缺陷区域可以出现在TS中，但是也可能出现在OAR中。当在ROI的子区域中被递送的粒子剂量没有达到规定的最小剂量时，这个子区域是“冷”缺陷区域。这种类型的缺陷通常发生在TS中。冷缺陷区域可能导致最小规定剂量未被达到，或者也可能导致规定的TS体积覆盖百分比未被达到。
[0015]根据一个方面，用于对IMPT计划进行标准化的方法可以包括将一个或多个缺陷区域分类为热缺陷区域或冷缺陷区域。
[0016]粒子点的局部性质允许标识与热区域和冷区域的缺陷区域相关联的关键点。粒子点的局部性质还允许标识对递送到ROI的剂量有贡献的点。不仅可以在ROI中标识关键粒子点，还可以标识递送符合规定临床目标的剂量的粒子点。在ROI内接收符合临床目标的粒子剂量的区域是“正常”区域。与这些正常区域相关联的点是正常粒子点。
[0017]根据另一个方面，用于对IMPT计划进行标准化的方法可以包括在至少一个ROI内标识其中至少一个临床目标被满足的调强粒子疗法计划的正常区域；将与所标识的正常区域相关联的粒子疗法计划的粒子点标识为正常粒子点。标识正常区域和关联的正常粒子点的优势是可以提供更多的标准化策略。因此，临床医生有更多选择来快速改进IMPT计划。例如，附加地或备选地，对缺陷区域中的至少一个进行标准化包括调整正常粒子点的强度。
[0018]优选地，在该方法中如下调整粒子点的强度(通常被表达为MU)。当缺陷区域为热缺陷区域时，降低粒子点的强度，而当缺陷区域为冷缺陷区域时，增加粒子点的强度。可以单独针对关键热点或冷点调整强度，或者针对关键粒子点和正常粒子点的组合调整强度。
在递送粒子疗法的已知方式中，粒子束具有固定的能量水平并且可以打开和关闭。束的MU表达了束被开启的持续时间。通过增加或通过减少MU(这意味着让束打开更长或更短的时间)来增加或减少强度。
[0019]根据该方法的一个特定方面，对缺陷区域中的至少一个进行标准化包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对调强粒子疗法计划进行标准化的方法(200、500、600)，所述方法包括：接收用于待处理受试者的调强粒子疗法计划(210、510、601)；接收包括至少一个感兴趣区域的所述待处理受试者的解剖图像数据(220、520、602)；接收与所述至少一个感兴趣区域相关联的至少一个临床目标(230、530、603)；在所述至少一个感兴趣区域内标识所述调强粒子疗法计划的一个或多个缺陷区域(240、540、604)，在所述一个或多个缺陷区域中所述至少一个临床目标未被满足；将与所标识的所述缺陷区域相关联的所述粒子疗法计划的粒子点标识为关键粒子点(250、550、605)；通过调整所述关键粒子点的强度来对所述缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化(260、560、606)。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述一个或多个缺陷区域分类(541、610)为热缺陷区域(542、611)或冷缺陷区域(543、612)。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在所述至少一个感兴趣区域内标识所述调强粒子疗法计划的正常区域(544、604)，在所述正常区域中所述至少一个临床目标被满足；以及将与所标识的所述正常区域相关联的所述粒子疗法计划的粒子点标识为正常粒子点(554、605)。4.根据权利要求3所述的方法，其中对所述缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化(260、560、606)附加地或备选地包括调整所述正常粒子点的强度。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的方法，其中当所述缺陷区域为热缺陷区域时，所述粒子点的强度被降低(621、623、625)；并且当所述缺陷区域为冷缺陷区域时，所述粒子点的强度被增加(631、633、635、637)。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其中对所述缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化(260、560)包括以下步骤：选择标准化目标(561)以及应用与所述标准化目标对应的标准化策略(562)。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述标准化目标对应于与所述至少一个感兴趣区域相关联的所述至少一个临床目标(603)。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中对所述缺陷区域中的至少一个缺陷区域进行标准化还包括：通过应用所述标准化策略...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：