本发明专利技术的实施例公开了用于质子疗法计划的方法和系统，其包括使用优化算法来离散化层和斑点的质子能量和斑点优化，以生成具有相对平滑的剂量分布的层能量和斑点的最佳分布。本文公开的治疗计划算法可以自由地选择(502)斑点的数目和斑点的能量水平。以此方式，每个斑点可以被视为其自己的层，并且不受其它斑点/层的要求的约束。此后，可以根据能量水平/深度在列表中对由算法定义的斑点进行排序(503)，并且可以根据强度和位置将斑点分组(504)为块。可基于对应的斑点(诸如与块相关联的所有斑点的平均值)为块分配能量水平。然后将这些块用作由质子疗法处理系统施加的能量层。块用作由质子疗法处理系统施加的能量层。块用作由质子疗法处理系统施加的能量层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用质子能量和空间优化的质子疗法治疗计划的系统和方法
[0001]本专利技术的实施例总体上涉及放射疗法治疗领域和放射治疗系统。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于质子疗法治疗计划的系统和方法。
技术介绍
[0002]利用质子或其它离子的粒子疗法是一种类型的放射疗法，其使用外部射束以向肿瘤提供靶向电离辐射。质子或其它带正电的离子被送到加速器以使粒子的能量达到预定值。然后质子或其它离子移动通过射束传输系统，其中根据需要使用磁体来对质子束或其它离子束来进行整形、聚焦和/或引导。
[0003]标准的放射治疗系统沿着到目标肿瘤的射束路径将能量沉积在“斑点”中。然而，能量的到达也延伸超过目标肿瘤，并且可以将辐射递送到肿瘤部位周围的健康组织。这种过量的辐射可能损伤目标区域附近的正常组织或器官。此外，特定能量的选择和斑点的数目仅基于患者几何形状和硬件约束来决定。实现用于治疗的剂量测定标准的后续优化传统上仅在斑点强度上执行，这可能生成小于最佳的结果。应当理解，这里使用的术语“斑点强度”是监视单元计数的同义词，例如。强度是与由治疗机器递送的每个斑点的质子数成正比的相对量。
[0004]放射治疗计划可以根据针对目标体积和危险器官的给定剂量体积目标以及根据使用商业上可获得的治疗计划系统的计划鲁棒性来优化。使用射束特性和机器特定剂量校准来计算剂量分布。然而，机器或系统限制可能导致将目标剂量分布转化为可能生成不可接受的治疗计划的机器/治疗递送系统参数。另外，所生成的治疗计划可能不使用完整的系统/机器能力来以最有效和最可靠的方式利用系统。治疗计划可以针对效率进行优化，并且可以采用多方向优化所需的若干复杂相关计划参数(例如，能量层距离，斑点尺寸或斑点间距)的试错(trial
‑
and
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error)修改。即使优化的治疗计划最终通过针对计划质量和治疗递送时间的标准，手动试错过程也是耗时的，并且可能不能够实现最佳的递送效率。
[0005]更具体地，使用现有技术的粒子疗法计划被以离散化的预定增量递送剂量所约束。例如，为了将剂量递送到3D体积，需要多个离散化的射束能量，并且此外，具有能量的剂量必须以离散化的斑点被递送。传统上，离散化包括特定能量的选择，斑点的数目及其位置的离散化方案是基于患者几何形状和硬件约束来决定的，并且治疗计划优化由这些约束限制。相反，实现用于治疗的剂量测定标准的后续优化传统上仅在斑点强度上执行。因为对于每个斑点的强度都有一个下限，所以用于递送剂量的层将只包括相对少量的斑点。这通常不利地导致不均匀的剂量分布，这在临床上被认为是次优的。
[0006]因为层能量是由现有的治疗计划解决方案预先确定的，所以优化算法不能解决这些约束。因此，需要一种粒子疗法治疗的方法，其在没有现有约束的情况下使用优化算法来离散化层和斑点，这生成具有更平滑(例如，更均匀)剂量分布的层能量和斑点的最佳分布，并且可以有利地生成更少的层和可能更少的斑点，从而减少治疗患者所花费的时间。因此，
需要一种解决这些问题的粒子疗法治疗方法。
技术实现思路
[0007]更具体地，所需要的是一种粒子疗法治疗的方法，该方法在没有现有约束的情况下使用优化算法来离散化层和斑点，生成具有更平滑(例如，更均匀)的剂量分布的层能量和斑点的最佳分布，并且可以有利地生成更少的层和可能更少的斑点，从而减少治疗患者所需的时间。因此，本文公开了用于包括质子能量和斑点优化的质子治疗计划的方法和系统，该质子能量和斑点优化使用优化算法来离散化层和斑点以生成具有相对平滑的剂量分布的层能量和斑点的最佳分布。因此，本专利技术的实施例可以生成更少的层和可能更少的斑点，从而有利地减少了治疗患者所需的时间。
[0008]根据一个实施例，公开了一种用于质子疗法治疗的系统。该系统包括：龙门架，其包括发射可控质子束的喷嘴；质子疗法治疗系统，其根据治疗计划控制龙门架；以及治疗计划系统，其包括存储器；以及处理器，其可操作以执行用于生成治疗计划的方法。该方法包括接收治疗计划参数，根据治疗计划参数确定斑点的数目和斑点的能量水平，根据能量水平计算斑点的强度，根据斑点的位置和斑点的强度将斑点离散化成多个块，其中治疗计划包括这些块，并且其中这些块表示由龙门架施加的能量层，以及输出治疗计划。
[0009]根据一些实施例，该方法包括根据治疗计划使用龙门架治疗患者。
[0010]根据一些实施例，将斑点离散化成多个块被迭代地执行，直到实现临床目标。
[0011]根据一些实施例，该方法包括确定用于执行质子疗法治疗的多个角度，并且其中确定多个斑点和斑点的能量水平还基于多个角度。
[0012]根据一些实施例，该方法包括接收层的数目作为用户输入，其中确定斑点的数目和斑点的能量水平还基于层的数目。
[0013]根据一些实施例，该方法包括在离散化斑点之前根据深度对斑点进行排序。
[0014]根据一些实施例，该方法包括在离散化斑点之前根据能量水平对斑点进行排序。
[0015]根据一些实施例，能量层具有固定宽度。
[0016]根据一些实施例，该方法包括具有固定强度的能量层。
[0017]根据另一实施例，公开了一种用于质子疗法治疗的方法。该方法包括接收治疗计划参数，根据治疗计划参数确定斑点的数目和斑点的能量水平，基于相应斑点的深度排序斑点，根据能量水平计算斑点的强度，根据斑点的位置和斑点的强度将斑点离散化成多个块，其中每个块表示由龙门架施加的能量层，以及输出治疗计划，其中治疗计划包括块。
[0018]根据不同的实施例，一种其中嵌入有程序指令的非暂态计算机可读存储介质，当程序指令由设备的一个或多个处理器执行时，使设备执行用于质子疗法治疗的方法。该方法包括接收治疗计划参数，根据治疗计划参数确定斑点的数目和斑点的能量水平，基于相应斑点的深度排序斑点，根据能量水平计算斑点的强度，根据斑点的位置和斑点的强度将斑点离散化成多个块，其中每个块表示由龙门架施加的能量层，以及输出治疗计划，其中治疗计划包括块。
附图说明
[0019]并入在本说明书中并形成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并与说明书一
起用于解释本专利技术的原理：
[0020]图1示出了可在其上实现本文所述实施例的计算系统的示例的框图。
[0021]图2是示出可在其上实现根据本专利技术的实施例的放射治疗系统的所选部件的框图。
[0022]图3示出了依照根据本专利技术的实施例的放射治疗系统的元件。
[0023]图4是示出根据本专利技术的实施例中用于创建优化的质子疗法治疗计划的过程中的部件的框图。
[0024]图5是描绘根据本专利技术的实施例的用于自动创建优化的质子疗法治疗计划的示例性顺序步骤的流程图。
[0025]图6是具有预定能量层的示例性质子疗法治疗计划的示图。
[0026]图7是根据使用每层具有固定强度的定制能量层的斑点分布来优化的示例性质子疗法治疗计划的示图。
具体实施方式
[0027]现在将详细参考几本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种质子疗法治疗的系统，包括：龙门架，包括被配置为发射可控质子束的喷嘴；质子疗法治疗系统，能够操作以根据治疗计划自动控制所述龙门架；以及治疗计划系统，所述治疗计划系统包括：存储器；以及处理器，能够操作以执行生成所述治疗计划的方法，所述方法包括：接收治疗计划参数；根据所述治疗计划参数确定斑点的数目和所述斑点的能量水平；根据所述能量水平计算所述斑点的强度；根据所述斑点的位置和所述斑点的强度将所述斑点离散化成多个块，其中所述治疗计划包括所述多个块，并且其中所述块表示由所述可控质子束施加的能量层；以及输出所述治疗计划。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述方法还包括根据所述治疗计划使用所述龙门架来治疗患者。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述将所述斑点离散化成多个块被迭代地执行，直到实现临床目标。4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其中所述方法还包括确定用于执行质子疗法治疗的多个角度，并且其中所述确定斑点的数目和所述斑点的能量水平还基于所述多个角度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述方法还包括接收多个层作为用户输入，其中所述确定多个斑点和所述斑点的能量水平还基于所述多个层。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述方法还包括在离散化所述斑点之前根据深度对所述斑点进行排序。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述方法还包括在离散化所述斑点之前根据能量水平对所述斑点进行排序。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述能量层包括固定间距。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述能量层具有固定的总强度。10.一种质子疗法治疗计划的方法，所述方法包括：接收治疗计划参数；根据所述治疗计划参数确定斑点的数目和所述斑点的能量水平；基于相应斑点的深度对所述斑点进行排序；根据所述能量水平计算所述斑点的强度；根据所述斑点的位置和所述斑点的强度将所述斑点离散化成多个块；以及输出治疗计划，其中所述治疗计划包括所...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：西门子医疗国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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