一种治疗计划中靶点布置优化方法和治疗计划系统技术方案

本发明专利技术公开了一种治疗计划中靶点布置优化方法，包括根据病人体内的病灶在靶体上进行治疗靶点布置的过程，所述过程包括：设置靶点优化参数，所述参数包括：处方剂量、准直器规格和靶体剂量约束；根据靶体轮廓数据构建靶体体素模型；根据处方剂量和准直器规格进行靶点布置；根据所述靶点布置进行剂量计算；根据所述剂量计算的结果和靶体剂量约束进行靶体剂量约束的第一评估，并根据所述第一评估的结果调整靶点位置并更新剂量计算结果；输出靶点布置结果。本发明专利技术还公开了一种治疗计划系统。本发明专利技术根据剂量计算结果通过靶体剂量约束调整靶点位置，提高了优化的效率，增加了靶点布置的剂量适形度，增加了对靶体肿瘤的局部控制，提高了治疗效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射治疗的剂量规划，尤其涉及一种治疗计划中靶点布置优化方法 和治疗计划系统。
技术介绍
立体定向放射治疗手术或立体定向放射治疗是放射治疗中常见的两种放射治疗 技术，常见的设备是基于钴-60放射源的伽玛刀和基于电子加速器的X刀。前者通常采 用多个钴-60放射源聚焦照射的方式，使靶体接受高剂量的均勻照射而周围健康组织受 量很低以达到控制或根除病变的目的。利用伽玛刀治疗设备实施放射治疗之前，通常需 要制定出一个可接受的放射治疗计划。在制定治疗计划时，医生和物理师需要根据靶体 的体积和形状，确定靶点数目，调整每个靶点的位置、每个靶点对应的准直器大小以及 每个靶点的相对权重等参数，以获得一个全局适形的治疗计划。由于涉及的参数很多， 尤其是当靶体的体积较大且形状不规则，或者靶体邻近有健康组织时，这是一个非常费 时的过程，同时对计划设计人员的经验和技能要求很高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种能提高优化效率的靶点布置优化方法。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述方法的治疗计划系统。 为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种治疗计划中靶点布置优化方法，包括治疗前在治疗计划中，根据病人体内的病灶在靶体上进行治疗靶点布置的过程，所述过程包括步骤A:设置靶点优化参数，所述参数包括处方剂量、准直器规格和靶体剂量约束步骤B:根据靶体轮廓数据构建靶体体素模型；步骤C根据处方剂量和准直器规格进行靶点布置；步骤D:根据所述靶点布置进行剂量计算； 步骤E根据所述剂量计算的结果和靶体剂量约束进行靶体剂量约束的第一评估，并根据所述第一评估的结果调整靶点位置并更新剂量计算结果； 步骤G:输出靶点布置结果。其中所述步骤E包括步骤El 将所述靶体体素模型划分为预设数目的子区域；步骤E2 计算所述子区域中大于等于处方剂量的体素数目与区域中总体素数目的比值步骤E3:搜索具有最大所述比值的子区域，并将靶点朝远离所述具有最大所述比值的子区域的方向调整，更新剂量计算结果步骤E4 重复步骤E2至E3，直至迭代次数大于第一迭代次数。其中所述步骤E3包括搜索具有最大所述比值的子区域，构造从预设子区域 中心指向具有最大所述比值的子区域的第一矢量，将靶点沿所述第一矢量方向相反的方 向调整，调整步长为剂量最大点所在体素和靶点之间的距离之差与所述第一迭代次数的 商，更新剂量计算结果。其中所述靶点优化参数还包括靶体周边健康组织和危及器官剂量约束；在所述步骤D和步骤G之间还包括步骤F 根据剂量计算结果和所述靶体周边健康组织和危及器官剂量约束进行 靶体周边健康组织和危及器官剂量约束的第二评估，并根据所述第二评估的结果调整靶 点位置并更新剂量计算结果。其中所述步骤F包括步骤Fl 在靶体周边健康组织和危及器官剂量中搜索具有剂量最大值的体素， 并将靶点朝远离所述具有剂量最大值体素的方向调整，更新剂量计算结果；步骤F2:重复步骤F1，直至迭代次数大于第二迭代次数。其中所述步骤Fl包括在靶体周边健康组织和危及器官剂量中搜索具有剂量最 大值的体素，构建所述具有剂量最大值的体素指向靶点的第二矢量，并将靶点沿所述第 二矢量方向调整，调整步长为所述具有剂量最大值的体素与靶点之间的距离与所述第二 迭代次数的商，更新剂量计算结果。一种治疗计划系统，用于病人进行放射治疗前的剂量规划，包括靶点布置优化 模块，用于在治疗计划中根据预设的靶体剂量约束、靶体周边健康组织和危及器官的剂 量约束布置靶点并输出靶点布置结果，所述靶点布置优化模块包括靶体体素单元、参数 设置单元、布靶单元、剂量计算单元、第一评估单元；所述靶体体素单元用于根据靶体轮廓数据构建靶体体素模型；所述参数设置单元用于设置靶点优化参数，所述参数包括处方剂量、准直器 规格和靶体剂量约束；所述布靶单元用于根据处方剂量和准直器规格进行靶点布置；所述剂量计算单元用于根据靶点布置进行剂量计算；所述第一评估单元用于根据所述剂量计算的结果和靶体剂量约束进行靶体剂量 约束的第一评估，并根据所述第一评估的结果调整靶点位置并更新剂量计算结果。其中所述第一评估单元包括计算单元、第一调整单元和第一迭代单元，所述计 算单元用于将所述靶体体素模型划分为预设数目的子区域，计算所述子区域中大于等 于处方剂量的体素数目与区域中总体素数目的比值；所述第一调整单元用于搜索具有最 大所述比值的子区域，并将靶点朝远离所述具有最大所述比值的子区域的方向调整，调 用所述剂量计算单元更新剂量计算结果；所述第一迭代单元用于迭代调用所述第一调整 单元，直至迭代次数大于第一迭代次数。其中所述靶点优化参数还包括靶体周边健康组织和危及器官剂量约束；靶点布置优化模块还包括第二评估单元，用于根据剂量计算结果和所述靶体周 边健康组织和危及器官剂量约束进行靶体周边健康组织和危及器官剂量约束的第二评 估，并根据所述第二评估的结果调整靶点位置并更新剂量计算结果。其中所述第二评估单元包括第二调整单元和第二迭代单元，所述第二调整单元 用于在靶体周边健康组织和危及器官剂量中搜索具有最大值的体素，并将靶点朝远离所 述具有最大值体素的方向调整，调用所述剂量计算单元更新剂量计算结果；所述第二迭 代单元用于迭代调用所述第二调整单元，直至迭代次数大于第二迭代次数。由于采用了以上技术方案，使本专利技术具备的有益效果在于(1)本专利技术在靶点布置过程中加入了剂量计算，并根据剂量计算结果通过靶体剂 量约束调整靶点位置，提高了优化的效率，增加了靶点布置的剂量适形度，增加了对靶 体肿瘤的局部控制，提高了治疗效果；(2)本专利技术采取将靶区分区的方法，针对子区域获取靶点调整的方向，使得靶点 位置的调整更加高效；(3)本专利技术在优化过程中考虑到了健康组织/危及器官的剂量约束，并针对该约 束进行靶点调整，提升了对健康组织/危及器官的保护。附图说明图1示出根据本专利技术治疗计划中靶点布置优化方法的一个实施例的流程图2示出根据本专利技术治疗计划中靶点布置优化方法的另一个实施例的流程图3示出根据本专利技术方法另一个实施例的靶体轮廓插值的示意图4示出根据本专利技术方法另一个实施例的靶体体素化的示意图5a示出根据本专利技术方法另一个实施例的2D区域划分的示意图恥示出根据本专利技术方法另一个实施例的3D区域划分的示意图&示出根据本专利技术方法另一个实施例的区域划分建立坐标系的示意图6示出根据本专利技术治疗计划系统的一个实施例的结构示意图。具体实施方式治疗计划中，靶体定义以后，需要在靶体上布置治疗用的靶点，靶点的信息包 括靶点位置、靶点的准直器规格以及靶点的弧段等。在布置靶点的过程中，需要考虑对 靶体的适形覆盖，也就是尽量让剂量分布与靶体的形状一致，这样就可以将尽量多的放 射剂量投射到靶体上，而将尽量少的剂量投射到周围健康组织和危及器官上。危及器官 主要是指需要特别保护的器官，对于头部而言，主要包括眼睛、脑干等，对于体部包括 脊髓等。下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。图1示出根据本专利技术治疗计划中靶点布置优化方法的一个实施例的流程图，包 括步骤102设置靶点优化参数，该参数包括处方剂量、准直器规格和靶体剂量约束；步骤104根据靶体轮廓数据构建靶体体素模型；步骤106根据处方剂量和准直器规格进行靶点布置；步骤108 根据靶点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种治疗计划中靶点布置优化方法，包括治疗前在治疗计划中，根据病人体内的病灶在靶体上进行治疗靶点布置的过程，其特征在于，所述过程包括：步骤Ａ：设置靶点优化参数，所述参数包括：处方剂量、准直器规格和靶体剂量约束；步骤Ｂ：根据靶体轮廓数据构建靶体体素模型；步骤Ｃ：根据处方剂量和准直器规格进行靶点布置；步骤Ｄ：根据所述靶点布置进行剂量计算；步骤Ｅ：根据所述剂量计算的结果和靶体剂量约束进行靶体剂量约束的第一评估，并根据所述第一评估的结果调整靶点位置并更新剂量计算结果；步骤Ｇ：输出靶点布置结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卿侯，刘启平，
申请(专利权)人：深圳市海博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]