放射治疗法的粒子束优化方法及其设备技术

通过提供标准形式的粒子束集的模型和目标剂量来优化放射剂量。根据模型确定格拉姆矩阵。对目标剂量进行二次抽样，以确定粒子束集的初始强度值。之后，在收敛之前对下述步骤进行迭代。向各强度值添加很小的正值0<ε<<1，以确保所述强度值大于零。将各强度值乘以格拉姆矩阵，以确定积，该积逐元素被划分成标准形式的目标剂量，以确定对应的比。在误差宽容限内如果这些比均接近于1，则输出粒子束集的强度值。否则，在下次迭代之前将强度值乘以该比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及放射疗法，更具体地说，涉及对优化由粒子束集传送到组织的放射剂量进行优化的方法。
技术介绍
在放射剂量优化的最简形式中，剂量矩阵AeiRn^表示m个粒子束集传送到η个体素中的放射目标剂量。此处，体素代表组织中的小立方体(mm3)。非负粒子束权重矢量Xfc Rm与该粒子束线性组合，以产生矢量 Y = AxGiIili的累积体素放射剂量。通常，剂量矩阵A相对较大(n m)，并且稀疏。问题在于在给出目标剂量图案时如何确定确保无剂量不足并且确保过剂量最小的粒子束权重。此为线性规划(LP):minll^X_Mb^Ax>b，x>0(I. I) X在一台2GHz的奔腾4处理器上,一个小问题(m IO3个粒子束，η 2m个体素)通常可以在大致一秒的时间内被求解。然而，LP的求解时间大体上与问题规模(piOblemsize)的立方成正比，因此目前该方法对于求解更大规模的实际临床问题并不现实。LP与二阶锥规划(SOCP)方法因它们适合于使剂量传送误差最小的公式而具有吸引力。然而，问题仅限于几千个变量和约束，并且需要若干个小时来求解。因此，问题优选目标函数中的L2规范(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】2010.05.27 US 12/788,4371.一种优化由粒子束集传送的放射剂量的方法，其中各粒子束为放射治疗粒子束，所述方法包括以下步骤 提供所述粒子束集的模型、以及目标剂量； 确定包含源自所述模型的格拉姆矩阵的标准形式的模型和目标剂量； 对所述目标剂量进行二次抽样，以确定所述粒子束集的初始强度值，并在收敛之前进行下述步骤的迭代 向各强度值添加很小的正值0〈 ε I,以确保所述强度值大于零； 将强度值矢量乘以所述格拉姆矩阵，以确定积； 逐元素地将所述积划分成目标剂量形式，以确定对应的比；以及确定在数值误差容限内所述比是否都接近于1，如果接近1，则输出所述粒子束集的强度值；如果不接近1，则在下次迭代之前将所述强度值乘以所述比。2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述格拉姆矩阵的各元素针对各粒子束对，表示由该粒子束对传送的放射剂量的内积。3.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括以下步骤 在可能时将所述格拉姆矩阵分解为外积，并且将所述外积的因子直接应用到所述粒子束集的强度值。4.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括以下步骤 通过将辅助矩阵矢量积加到所述比的分母，将所述放射剂量的误差缩小到所述目标剂量的矩形子区域中，所述辅助矩阵矢量积表示对于所述子区域内的剂量值缺失的额外惩罚。5.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括以下步骤 通过将辅助矩阵矢量积加到所述比的分子，对所述放射剂量的任意子区域加以严格放射限制，所述辅助矩阵矢量积表示确保严格放射限制的影子价格。6.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括以下步骤 将所述模型转换成对偶形式，并且对该对偶模型应用二次抽样步骤，来计算针对所述目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·布兰德，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：