專利名稱：一種治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法和治療計(jì)劃系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射治療的劑量規(guī)劃，尤其涉及一種治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法 和治療計(jì)劃系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
立體定向放射治療手術(shù)或立體定向放射治療是放射治療中常見的兩種放射治療 技術(shù)，常見的設(shè)備是基于鈷-60放射源的伽瑪?shù)逗突陔娮蛹铀倨鞯腦刀。前者通常采 用多個(gè)鈷-60放射源聚焦照射的方式，使靶體接受高劑量的均勻照射而周圍健康組織受 量很低以達(dá)到控制或根除病變的目的。利用伽瑪?shù)吨委熢O(shè)備實(shí)施放射治療之前，通常需 要制定出一個(gè)可接受的放射治療計(jì)劃。在制定治療計(jì)劃時(shí)，醫(yī)生和物理師需要根據(jù)靶體 的體積和形狀，確定靶點(diǎn)數(shù)目，調(diào)整每個(gè)靶點(diǎn)的位置、每個(gè)靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器大小以及 每個(gè)靶點(diǎn)的相對(duì)權(quán)重等參數(shù)，以獲得一個(gè)全局適形的治療計(jì)劃。由于涉及的參數(shù)很多， 尤其是當(dāng)靶體的體積較大且形狀不規(guī)則，或者靶體鄰近有健康組織時(shí)，這是一個(gè)非常費(fèi) 時(shí)的過程，同時(shí)對(duì)計(jì)劃設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和技能要求很高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能提高優(yōu)化效率的靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述方法的治療計(jì)劃系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案
一種治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法，包括治療前在治療計(jì)劃中，根據(jù)病人體內(nèi)的病灶在靶體上進(jìn)行治療靶點(diǎn)布置的過程，所述過程包括
步驟A:設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，所述參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器規(guī)格和靶體劑量約束
步驟B:根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型；
步驟C根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置；
步驟D:根據(jù)所述靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；
步驟E根據(jù)所述劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量約束的第一評(píng)估，并根據(jù)所述第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果；
步驟G:輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果。
其中所述步驟E包括
步驟El 將所述靶體體素模型劃分為預(yù)設(shè)數(shù)目的子區(qū)域；
步驟E2 計(jì)算所述子區(qū)域中大于等于處方劑量的體素?cái)?shù)目與區(qū)域中總體素?cái)?shù)目的比值
步驟E3:搜索具有最大所述比值的子區(qū)域，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有最大所述比值的子區(qū)域的方向調(diào)整，更新劑量計(jì)算結(jié)果
步驟E4 重復(fù)步驟E2至E3，直至迭代次數(shù)大于第一迭代次數(shù)。
其中所述步驟E3包括搜索具有最大所述比值的子區(qū)域，構(gòu)造從預(yù)設(shè)子區(qū)域 中心指向具有最大所述比值的子區(qū)域的第一矢量，將靶點(diǎn)沿所述第一矢量方向相反的方 向調(diào)整，調(diào)整步長為劑量最大點(diǎn)所在體素和靶點(diǎn)之間的距離之差與所述第一迭代次數(shù)的 商，更新劑量計(jì)算結(jié)果。
其中所述靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)還包括靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束；
在所述步驟D和步驟G之間還包括
步驟F 根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果和所述靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束進(jìn)行 靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束的第二評(píng)估，并根據(jù)所述第二評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶 點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
其中所述步驟F包括
步驟Fl 在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有劑量最大值的體素， 并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有劑量最大值體素的方向調(diào)整，更新劑量計(jì)算結(jié)果；
步驟F2:重復(fù)步驟F1，直至迭代次數(shù)大于第二迭代次數(shù)。
其中所述步驟Fl包括在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有劑量最 大值的體素，構(gòu)建所述具有劑量最大值的體素指向靶點(diǎn)的第二矢量，并將靶點(diǎn)沿所述第 二矢量方向調(diào)整，調(diào)整步長為所述具有劑量最大值的體素與靶點(diǎn)之間的距離與所述第二 迭代次數(shù)的商，更新劑量計(jì)算結(jié)果。
一種治療計(jì)劃系統(tǒng)，用于病人進(jìn)行放射治療前的劑量規(guī)劃，包括靶點(diǎn)布置優(yōu)化 模塊，用于在治療計(jì)劃中根據(jù)預(yù)設(shè)的靶體劑量約束、靶體周邊健康組織和危及器官的劑 量約束布置靶點(diǎn)并輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果，所述靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊包括靶體體素單元、參數(shù) 設(shè)置單元、布靶單元、劑量計(jì)算單元、第一評(píng)估單元；
所述靶體體素單元用于根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型；
所述參數(shù)設(shè)置單元用于設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，所述參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器 規(guī)格和靶體劑量約束；
所述布靶單元用于根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置；
所述劑量計(jì)算單元用于根據(jù)靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；
所述第一評(píng)估單元用于根據(jù)所述劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量 約束的第一評(píng)估，并根據(jù)所述第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
其中所述第一評(píng)估單元包括計(jì)算單元、第一調(diào)整單元和第一迭代單元，所述計(jì) 算單元用于將所述靶體體素模型劃分為預(yù)設(shè)數(shù)目的子區(qū)域，計(jì)算所述子區(qū)域中大于等 于處方劑量的體素?cái)?shù)目與區(qū)域中總體素?cái)?shù)目的比值；所述第一調(diào)整單元用于搜索具有最 大所述比值的子區(qū)域，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有最大所述比值的子區(qū)域的方向調(diào)整，調(diào) 用所述劑量計(jì)算單元更新劑量計(jì)算結(jié)果；所述第一迭代單元用于迭代調(diào)用所述第一調(diào)整 單元，直至迭代次數(shù)大于第一迭代次數(shù)。
其中所述靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)還包括靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束；
靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊還包括第二評(píng)估單元，用于根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果和所述靶體周 邊健康組織和危及器官劑量約束進(jìn)行靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束的第二評(píng) 估，并根據(jù)所述第二評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
其中所述第二評(píng)估單元包括第二調(diào)整單元和第二迭代單元，所述第二調(diào)整單元 用于在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有最大值的體素，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所 述具有最大值體素的方向調(diào)整，調(diào)用所述劑量計(jì)算單元更新劑量計(jì)算結(jié)果；所述第二迭 代單元用于迭代調(diào)用所述第二調(diào)整單元，直至迭代次數(shù)大于第二迭代次數(shù)。
由于采用了以上技術(shù)方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于
(1)本發(fā)明在靶點(diǎn)布置過程中加入了劑量計(jì)算，并根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果通過靶體劑 量約束調(diào)整靶點(diǎn)位置，提高了優(yōu)化的效率，增加了靶點(diǎn)布置的劑量適形度，增加了對(duì)靶 體腫瘤的局部控制，提高了治療效果；
(2)本發(fā)明采取將靶區(qū)分區(qū)的方法，針對(duì)子區(qū)域獲取靶點(diǎn)調(diào)整的方向，使得靶點(diǎn) 位置的調(diào)整更加高效；
(3)本發(fā)明在優(yōu)化過程中考慮到了健康組織/危及器官的劑量約束，并針對(duì)該約 束進(jìn)行靶點(diǎn)調(diào)整，提升了對(duì)健康組織/危及器官的保護(hù)。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖2示出根據(jù)本發(fā)明治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖3示出根據(jù)本發(fā)明方法另一個(gè)實(shí)施例的靶體輪廓插值的示意圖4示出根據(jù)本發(fā)明方法另一個(gè)實(shí)施例的靶體體素化的示意圖5a示出根據(jù)本發(fā)明方法另一個(gè)實(shí)施例的2D區(qū)域劃分的示意圖恥示出根據(jù)本發(fā)明方法另一個(gè)實(shí)施例的3D區(qū)域劃分的示意圖&示出根據(jù)本發(fā)明方法另一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域劃分建立坐標(biāo)系的示意圖6示出根據(jù)本發(fā)明治療計(jì)劃系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
治療計(jì)劃中，靶體定義以后，需要在靶體上布置治療用的靶點(diǎn)，靶點(diǎn)的信息包 括靶點(diǎn)位置、靶點(diǎn)的準(zhǔn)直器規(guī)格以及靶點(diǎn)的弧段等。在布置靶點(diǎn)的過程中，需要考慮對(duì) 靶體的適形覆蓋，也就是盡量讓劑量分布與靶體的形狀一致，這樣就可以將盡量多的放 射劑量投射到靶體上，而將盡量少的劑量投射到周圍健康組織和危及器官上。危及器官 主要是指需要特別保護(hù)的器官，對(duì)于頭部而言，主要包括眼睛、腦干等，對(duì)于體部包括 脊髓等。
下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，包 括
步驟102設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，該參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器規(guī)格和靶體劑量約束；
步驟104根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型；
步驟106根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置；
步驟108 根據(jù)靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；
步驟110 根據(jù)劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量約束的第一評(píng)估，并根據(jù)第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果；
步驟112 輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果。
一種實(shí)施方式，其中步驟110進(jìn)一步包括
步驟1102 將靶體體素模型劃分為預(yù)設(shè)數(shù)目的子區(qū)域；該預(yù)設(shè)數(shù)目可設(shè)為4、6 或8等等；
步驟1104 計(jì)算子區(qū)域中大于或等于處方劑量的體素?cái)?shù)目與區(qū)域中總體素?cái)?shù)目 的比值；
步驟1106:搜索具有最大比值的子區(qū)域，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離該具有最大比值的子 區(qū)域的方向調(diào)整，更新劑量計(jì)算結(jié)果；
步驟1108 重復(fù)步驟1104至1106，直至迭代次數(shù)大于第一迭代次數(shù)。
一種實(shí)施方式，其中步驟1106包括搜索具有最大比值的子區(qū)域，構(gòu)造預(yù)設(shè)子 區(qū)域中心指向具有最大比值的子區(qū)域的第一矢量，將靶點(diǎn)沿第一矢量方向相反的方向調(diào) 整，調(diào)整步長為劑量最大點(diǎn)所在體素和靶點(diǎn)之間的距離之差與第一迭代次數(shù)的商，更新劑量計(jì)算結(jié)果。
一種實(shí)施方式，其中靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)還包括靶體周邊健康組織和危及器官劑量約 束；在步驟106和步驟112之間還包括
步驟111 根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果和所述靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束進(jìn) 行靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束的第二評(píng)估，并根據(jù)所述第二評(píng)估的結(jié)果調(diào)整 靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
一種實(shí)施方式，其中步驟111進(jìn)一步包括
步驟1112 在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有劑量最大值的體 素，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有劑量最大值體素的方向調(diào)整，更新劑量計(jì)算結(jié)果；
步驟1114:重復(fù)步驟1112，直至迭代次數(shù)大于第二迭代次數(shù)。
一種實(shí)施方式，其中步驟1112包括在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜 索具有劑量最大值的體素，構(gòu)建具有劑量最大值的體素指向靶點(diǎn)的第二矢量，并將靶點(diǎn) 沿所述第二矢量方向調(diào)整，調(diào)整步長為具有劑量最大值的體素與靶點(diǎn)之間的距離與第二 迭代次數(shù)的商，更新劑量計(jì)算結(jié)果。
第一迭代次數(shù)和第二迭代次數(shù)可分別為某個(gè)預(yù)設(shè)的值。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述步驟為示例性的，其標(biāo)號(hào)并不構(gòu)成對(duì)其順序的 限制，例如步驟111就可在步驟110之前。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明治療計(jì)劃自動(dòng)靶點(diǎn)布置方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖，包 括
步驟202:輸入患者定位圖像序列，勾畫患者體表、靶體、感興趣組織等的外 輪廓；
步驟204 設(shè)置靶點(diǎn)布置優(yōu)化參數(shù)；
處方劑量線Pd 一般選擇50 %等劑量線；
危及器官/健康組織限制劑量OARdl 為危及器官/健康組織的最大劑量限制；
靶體覆蓋率(Coverage)PTl:為處方劑量包絡(luò)靶體體積占靶體總體積的百分 比，一般選擇為95% ；
靶體劑量評(píng)估過程中，當(dāng)前預(yù)設(shè)靶點(diǎn)位置調(diào)整最大迭代次數(shù)，即第一迭代次 數(shù)Npxvf ；
危及器官/健康組織劑量評(píng)估過程中，當(dāng)前預(yù)設(shè)靶點(diǎn)位置調(diào)整最大迭代次數(shù)， 即第二迭代次數(shù)NQARf ；
步驟206 構(gòu)造靶體3D體素模型；
根據(jù)用戶在定位序列圖像上勾畫的2D靶體外輪廓，構(gòu)造靶體3D體素模型如 下
A 插值靶體外輪廓；
通常定位掃描時(shí)，采用的層厚或?qū)娱g距比定位圖像的像素尺寸大很多，為了構(gòu) 造靶體的3D體素模型，需要對(duì)靶體外輪廓進(jìn)行插值，如圖3所示，S1^PSnrt為兩相鄰定 位圖像，不規(guī)則圖形為勾畫的靶體外輪廓，S1 Ss1^nsnrt之間通過插值得到的某新圖像 及其新靶體輪廓。
B 通過體素化構(gòu)造靶體3D體素模型；
對(duì)靶體外輪廓進(jìn)行插值后，將靶體輪廓體素化即得到靶體的3D體素模型，如圖 4所示，其中P表示體素。靶體3D體素模型通常需要足夠高的分辨率以確保后續(xù)自動(dòng)靶 點(diǎn)布置獲得好的結(jié)果。一種可選擇的分辨率是采用患者定位圖像的分辨率，這個(gè)分辨率 一般為 0.5mm-lmmo
步驟208 選擇用于靶點(diǎn)布置的準(zhǔn)直器規(guī)格。
可以根據(jù)實(shí)際靶體形狀、大小或者臨床治療方面的考慮，選擇采用不同規(guī)格的 準(zhǔn)直器進(jìn)行自動(dòng)靶點(diǎn)布置時(shí)。例如對(duì)于某個(gè)靶體，可以選擇FO.Scm和F1.5cm兩個(gè)規(guī) 格的準(zhǔn)直器或者選擇FO.Scm、F1.5cm和F2.5cm三個(gè)規(guī)格的準(zhǔn)直器來進(jìn)行自動(dòng)靶點(diǎn)布置。
步驟210:布置靶點(diǎn)。
靶點(diǎn)布置可以采用手工布置或自動(dòng)靶點(diǎn)布置，將靶點(diǎn)設(shè)置在靶體的某個(gè)區(qū)域。
步驟212:劑量計(jì)算。
根據(jù)確定的靶點(diǎn)，包括位置、準(zhǔn)直器規(guī)格等信息，利用劑量計(jì)算引擎進(jìn)行劑量 計(jì)算，同時(shí)保存所有預(yù)設(shè)靶點(diǎn)各自的劑量場分布。
步驟214 靶體劑量評(píng)估。
根據(jù)劑量計(jì)算獲得的實(shí)際劑量場分布，評(píng)估靶體劑量分布。這個(gè)步驟是評(píng)估處 方劑量(通常為50%等劑量線/面)對(duì)靶體的包絡(luò)效果，即靶體適形度。評(píng)估采用分區(qū) 域評(píng)估方式，即以預(yù)設(shè)靶點(diǎn)位置或以預(yù)設(shè)組合靶點(diǎn)的幾何中心為基準(zhǔn)，將靶體劃分為若 干個(gè)區(qū)域，然后逐區(qū)域進(jìn)行評(píng)估。
一種實(shí)施方式，采用均勻劃分，如圖5a所示，其為采用均勻區(qū)域劃分方式將靶 體劃分為8個(gè)區(qū)域的2D示意圖。類似地，可以將3D靶體同樣劃分為8個(gè)區(qū)域，如圖5b 所示。
每個(gè)區(qū)域給定一個(gè)特定方向，并用一個(gè)方向矢量Rd表示。以區(qū)域3為例，其方 向角定義如下以劃分區(qū)域基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)原點(diǎn)0，建立如圖&所示的坐標(biāo)系；區(qū)域3的 方向矢量OR過O點(diǎn)，將區(qū)域3均勻劃分為兩個(gè)部分；方向矢量OR與χ軸的夾角定義為 區(qū)域3的方向角。
劃分區(qū)域的目的是分區(qū)域評(píng)估靶體邊界的劑量適形度，為接下來當(dāng)前靶點(diǎn)參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)。具體方法如下
(1)逐區(qū)域計(jì)算靶體3D邊界體素中，劑量值大于某個(gè)預(yù)設(shè)劑量值(通常預(yù)設(shè)為 處方劑量值)的邊界點(diǎn)數(shù)目，占該區(qū)域范圍內(nèi)靶體3D邊界體素總數(shù)的比例R1,其中，R1 =N11M0 ；
式中
i 表示靶體劃分的區(qū)域數(shù)目，本例中為i = 8 ；
N11 表示第i個(gè)區(qū)域內(nèi)，靶體3D邊界上劑量值大于預(yù)設(shè)劑量值的體素?cái)?shù)目
N10:表示第i個(gè)區(qū)域內(nèi)，靶體3D邊界上體素總數(shù)目；
R1越大，說明該區(qū)域靶體3D邊界受到了過劑量照射，處方劑量包絡(luò)的體積過 大。
( 根據(jù)計(jì)算得到的各區(qū)域R1值，進(jìn)行當(dāng)前預(yù)設(shè)靶點(diǎn)參數(shù)的調(diào)整首先搜索最 大的R1值，即獲得靶體過劑量照射最大的區(qū)域，比如第3個(gè)區(qū)域。然后將當(dāng)前預(yù)設(shè)靶點(diǎn) 的位置沿著該區(qū)域方向矢量相反的方向調(diào)整靶點(diǎn)位置。移動(dòng)增量為劑量最大點(diǎn)體素距離 靶點(diǎn)的距離之差除以當(dāng)前迭代次數(shù)，更新劑量計(jì)算的結(jié)果，直到迭代次數(shù)大于預(yù)設(shè)的最 大迭代次數(shù)NPTVf。
步驟216 靶體周邊健康組織或危及器官的劑量約束評(píng)估。
根據(jù)劑量計(jì)算獲得的實(shí)際劑量場分布，評(píng)估靶體周邊健康組織或危及器官的劑 量約束是否得到滿足，如果劑量約束得不到滿足，則調(diào)整當(dāng)前預(yù)設(shè)靶點(diǎn)的位置，更新劑 量計(jì)算結(jié)果，直到迭代次數(shù)大于預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)Ncjai^
靶點(diǎn)位置調(diào)整方法搜索靶體周邊健康組織或危及器官劑量大于OARdl的體素 中劑量最大值體素的位置Pm。當(dāng)前靶點(diǎn)位置調(diào)整方向與矢量？。一致。移動(dòng)增量為Pm 點(diǎn)與P。點(diǎn)之間距離之差除以當(dāng)前迭代次數(shù)。
在本實(shí)施例中，為了更好地保護(hù)靶體周邊健康組織或危及器官，還需要檢測(cè)照 射束是否直接照射健康組織或危及器官。對(duì)于那些直接照射到需要保護(hù)的健康組織或危 及器官的照射束，則將其關(guān)閉。這樣可以更好地保護(hù)需要保護(hù)的組織。
步驟218 輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明治療計(jì)劃系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其用于用于放 射治療的劑量規(guī)劃，包括靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的靶體劑量約束、靶體周邊 健康組織和危及器官的劑量約束布置靶點(diǎn)并輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果，該靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊包 括靶體體素單元、參數(shù)設(shè)置單元、布靶單元、劑量計(jì)算單元、第一評(píng)估單元；
靶體體素單元用于根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型；
參數(shù)設(shè)置單元用于設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，該參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器規(guī)格和 靶體劑量約束；
布靶單元用于根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置；
劑量計(jì)算單元用于根據(jù)靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；
第一評(píng)估單元用于根據(jù)劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量約束的第 一評(píng)估，并根據(jù)第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
一種實(shí)施方式，其中所述第一評(píng)估單元包括計(jì)算單元、第一調(diào)整單元和第一迭 代單元，該計(jì)算單元用于將靶體體素模型劃分為預(yù)設(shè)數(shù)目的子區(qū)域，計(jì)算子區(qū)域中大于等于處方劑量的體素?cái)?shù)目與區(qū)域中總體素?cái)?shù)目的比值；該第一調(diào)整單元用于搜索具有 最大所述比值的子區(qū)域，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離具有最大所述比值的子區(qū)域的方向調(diào)整，調(diào)用 劑量計(jì)算單元更新劑量計(jì)算結(jié)果；第一迭代單元用于迭代調(diào)用第一調(diào)整單元，直至迭代 次數(shù)大于第一迭代次數(shù)。
—種實(shí)施方式，其中靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)還包括靶體周邊健康組織和危及器官劑量約 束；靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊還包括第二評(píng)估單元，用于根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果和所述靶體周邊健 康組織和危及器官劑量約束進(jìn)行靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束的第二評(píng)估，并 根據(jù)第二評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
一種實(shí)施方式，其中第二評(píng)估單元包括第二調(diào)整單元和第二迭代單元，第二調(diào) 整單元用于在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有最大值的體素，并將靶點(diǎn)朝 遠(yuǎn)離具有最大值體素的方向調(diào)整，調(diào)用劑量計(jì)算單元更新劑量計(jì)算結(jié)果；第二迭代單元 用于迭代調(diào)用第二調(diào)整單元，直至迭代次數(shù)大于第二迭代次數(shù)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本 發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法，包括治療前在治療計(jì)劃中，根據(jù)病人體內(nèi)的 病灶在靶體上進(jìn)行治療靶點(diǎn)布置的過程，其特征在于，所述過程包括步驟A:設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，所述參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器規(guī)格和靶體劑量約束；步驟B:根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型； 步驟C根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置； 步驟D:根據(jù)所述靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；步驟E 根據(jù)所述劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量約束的第一評(píng)估， 并根據(jù)所述第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果； 步驟G:輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述步驟E包括 步驟El 將所述靶體體素模型劃分為預(yù)設(shè)數(shù)目的子區(qū)域；步驟E2 計(jì)算所述子區(qū)域中大于等于處方劑量的體素?cái)?shù)目與區(qū)域中總體素?cái)?shù)目的比值；步驟E3:搜索具有最大所述比值的子區(qū)域，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有最大所述比值 的子區(qū)域的方向調(diào)整，更新劑量計(jì)算結(jié)果；步驟E4:重復(fù)步驟E2至E3，直至迭代次數(shù)大于第一迭代次數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述步驟E3包括搜索具有最大所述比值的子區(qū)域，構(gòu)造從預(yù)設(shè)子區(qū)域中心指向具有最大所述比值的 子區(qū)域的第一矢量，將靶點(diǎn)沿所述第一矢量方向相反的方向調(diào)整，調(diào)整步長為劑量最大 點(diǎn)所在體素和靶點(diǎn)之間的距離之差與所述第一迭代次數(shù)的商，更新劑量計(jì)算結(jié)果。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)還包括靶體周邊健 康組織和危及器官劑量約束；在所述步驟D和步驟G之間還包括步驟F 根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果和所述靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束進(jìn)行靶體 周邊健康組織和危及器官劑量約束的第二評(píng)估，并根據(jù)所述第二評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位 置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述步驟F包括步驟Fl:在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有劑量最大值的體素，并將 靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有劑量最大值體素的方向調(diào)整，更新劑量計(jì)算結(jié)果； 步驟F2:重復(fù)步驟F1，直至迭代次數(shù)大于第二迭代次數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述步驟Fl包括在靶體周邊健康組織和危及器官劑量中搜索具有劑量最大值的體素，構(gòu)建所述具有 劑量最大值的體素指向靶點(diǎn)的第二矢量，并將靶點(diǎn)沿所述第二矢量方向調(diào)整，調(diào)整步長 為所述具有劑量最大值的體素與靶點(diǎn)之間的距離與所述第二迭代次數(shù)的商，更新劑量計(jì)晳社里 異5口米。
7.—種治療計(jì)劃系統(tǒng)，用于病人進(jìn)行放射治療前的劑量規(guī)劃，其特征在于，包括靶 點(diǎn)布置優(yōu)化模塊，用于在治療計(jì)劃中根據(jù)預(yù)設(shè)的靶體劑量約束、靶體周邊健康組織和危 及器官的劑量約束布置靶點(diǎn)并輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果，所述靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊包括靶體體素單元、參數(shù)設(shè)置單元、布靶單元、劑量計(jì)算單元、第一評(píng)估單元；所述靶體體素單元用于根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型；所述參數(shù)設(shè)置單元用于設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，所述參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器規(guī)格 和靶體劑量約束；所述布靶單元用于根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置；所述劑量計(jì)算單元用于根據(jù)靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；所述第一評(píng)估單元用于根據(jù)所述劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量約束 的第一評(píng)估，并根據(jù)所述第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的治療計(jì)劃系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第一評(píng)估單元包括計(jì)算 單元、第一調(diào)整單元和第一迭代單元，所述計(jì)算單元用于將所述靶體體素模型劃分為 預(yù)設(shè)數(shù)目的子區(qū)域，計(jì)算所述子區(qū)域中大于等于處方劑量的體素?cái)?shù)目與區(qū)域中總體素?cái)?shù) 目的比值；所述第一調(diào)整單元用于搜索具有最大所述比值的子區(qū)域，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所 述具有最大所述比值的子區(qū)域的方向調(diào)整，調(diào)用所述劑量計(jì)算單元更新劑量計(jì)算結(jié)果； 所述第一迭代單元用于迭代調(diào)用所述第一調(diào)整單元，直至迭代次數(shù)大于第一迭代次數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的治療計(jì)劃系統(tǒng)，其特征在于，其中所述靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)還包括靶 體周邊健康組織和危及器官劑量約束；所述靶點(diǎn)布置優(yōu)化模塊還包括第二評(píng)估單元，用于根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果和所述靶體 周邊健康組織和危及器官劑量約束進(jìn)行靶體周邊健康組織和危及器官劑量約束的第二評(píng) 估，并根據(jù)所述第二評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果。
10.如權(quán)利要求7所述的治療計(jì)劃系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第二評(píng)估單元包括 第二調(diào)整單元和第二迭代單元，所述第二調(diào)整單元用于在靶體周邊健康組織和危及器官 劑量中搜索具有最大值的體素，并將靶點(diǎn)朝遠(yuǎn)離所述具有最大值體素的方向調(diào)整，調(diào)用 所述劑量計(jì)算單元更新劑量計(jì)算結(jié)果；所述第二迭代單元用于迭代調(diào)用所述第二調(diào)整單 元，直至迭代次數(shù)大于第二迭代次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種治療計(jì)劃中靶點(diǎn)布置優(yōu)化方法，包括根據(jù)病人體內(nèi)的病灶在靶體上進(jìn)行治療靶點(diǎn)布置的過程，所述過程包括設(shè)置靶點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)，所述參數(shù)包括處方劑量、準(zhǔn)直器規(guī)格和靶體劑量約束；根據(jù)靶體輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建靶體體素模型；根據(jù)處方劑量和準(zhǔn)直器規(guī)格進(jìn)行靶點(diǎn)布置；根據(jù)所述靶點(diǎn)布置進(jìn)行劑量計(jì)算；根據(jù)所述劑量計(jì)算的結(jié)果和靶體劑量約束進(jìn)行靶體劑量約束的第一評(píng)估，并根據(jù)所述第一評(píng)估的結(jié)果調(diào)整靶點(diǎn)位置并更新劑量計(jì)算結(jié)果；輸出靶點(diǎn)布置結(jié)果。本發(fā)明還公開了一種治療計(jì)劃系統(tǒng)。本發(fā)明根據(jù)劑量計(jì)算結(jié)果通過靶體劑量約束調(diào)整靶點(diǎn)位置，提高了優(yōu)化的效率，增加了靶點(diǎn)布置的劑量適形度，增加了對(duì)靶體腫瘤的局部控制，提高了治療效果。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102024097SQ20101061224
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉啟平, 卿侯 申請(qǐng)人:深圳市海博科技有限公司