[發明專利]針對輻射療法處置規劃中使用的補償器的交互式計算機輔助編輯器

在審

• 申請號: 201080038308.5
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN102483774A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: M·A·梅爾茨內爾;Y·希翁;M·考斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;A61N5/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

本申請具體應用于輻射療法處置規劃(RTP)系統中。然而，應當認識到，所描述的(一種或多種)技術還可以應用于其他類型的治療規劃系統、其他計算機輔助編輯系統和/或其他治療應用中。

在質子和重離子治療中，粒子具有在介質、粒子和遞送機器的能量和屬性的基礎上經過特定深度之后在介質中“停止”的特性。在粒子射程的末端處，以所謂的“布喇格峰(Bragg?Peak)”遞送向介質遞送的最大劑量。

在質子和離子射束輻射療法中，通常在輻射源和對象之間設置補償器(compensator)。補償器是針對每位患者定制制造的。補償器通常采用樹脂玻璃層的形式，該樹脂玻璃層在不同的區域具有不同的厚度，以便在不同的射束角度處對射束和靶標之間的不同組織進行補償，從而向靶標遞送均勻劑量，即，將布喇格峰定位在靶標上。

在外部射束輻射療法處置規劃中，針對每位患者對補償器進行定制設計，以調整遞送給該患者的輻射劑量。初始設計通常是在處置規劃系統之內計算和優化的，并通過補償器的厚度值的矩陣式樣表示來顯示。這種矩陣幾乎不能就補償器的設計向用戶提供有用的反饋。通常，允許用戶以電子表格輸入的方式改變各像素中的任何一個的值。然而，這些改變難以評價和量化。用戶可能出于某些原因想要編輯補償器，這樣的原因諸如是：要消除患者體內輻射劑量的熱點或冷點；使相鄰像素之間的梯度柔和，如果梯度過于陡峭，那么在發生輕微患者放置錯誤的情況，就可能導致遞送給靶標或危險器官的劑量出現巨大變化；使補償器形狀加寬或變窄，以覆蓋更多或更少的靶標器官；或者由于初始計算機算法提供的劑量分布是不可接受的。

例如與伽馬輻射光子相比，質子和離子治療具有許多臨床優點。可以使質子和離子射束按照形形色色的方式組合，從而向介質中的復雜靶標遞送均勻的劑量分布。這些技術中的一種是所謂的“修補場(Patch?Field)”技術，在這種技術中，兩條或更多射束實質上是彼此垂直的。例如，“貫穿”射束縱向照射，而“修補”射束橫向照射。對修補和貫穿射束的機械特性進行調整，以在重疊區域中，即向靶標，提供均勻劑量。該修補系統是一種在輻射療法中使用的已知技術。然而，用于實施和優化這一技術的工具并未得到改進。

尤其是在基于離子或質子的治療(下文統稱為“離子治療”)中，初始設計通常是出于單個目標-即，使劑量順應靶標組織的遠緣，而在處置規劃系統之內計算和優化的。這限制了用戶對從離子治療源提供給患者的劑量分布進行形狀設定的能力。盡管可以對補償器像素進行手動編輯，然而這樣的編輯是以反復試驗為基礎的，并且將被認為是補償器設計的先期規劃方案。在考慮諸多因素時，離子治療中的初始補償器設計可能是不理想的。例如，如果靶標組織緊密接近危險器官(OAR)，那么對靶標的均勻覆蓋可能會迫使過多的劑量溢出到OAR中。此外，加到靶標形狀上的任何裕量都可能引起OAR之內劑量的進一步提高。理想地，用戶可能想要檢驗對靶標的劑量分布相對于對周圍組織的劑量的某些折衷。

復雜的靶標覆蓋是輻射療法處置規劃的另一個主要關注項。遞送給靶標解剖結構的輻射劑量必須足夠，同時使對相鄰危險器官的劑量最低。當靶標的形狀復雜時，可以使用多條射束覆蓋靶標的分離部分。在這種情況下，來自各射束的重疊劑量可能造成不希望的熱點，并使靶標組織之內的均勻性降低。

本領域需要這樣的系統和方法，其將便于補償器的3維交互顯示，包括患者解剖結構和劑量分布，以輔助用戶手動調整補償器像素等，從而克服上述缺陷。

根據一個方面，一種便于優化在輻射療法處置規劃中所使用的計算機生成的3D補償器模型的系統，所述系統包括，包括顯示器和用戶輸入裝置的圖形用戶接口(GUI)，以及執行存儲在存儲器中的計算機可執行指令的處理器。所述指令包括：在顯示器上向用戶顯示補償器模型；接收來自用戶輸入裝置的包括對補償器模型的編輯的用戶輸入；基于所述用戶輸入優化補償器模型；以及將經優化的補償器模型存儲到存儲器或計算機可讀存儲介質。

根據另一方面，一種對在輻射療法處置中所使用的補償器進行計算機輔助補償器模型優化的方法，所述方法包括：在患者的解剖區域的患者圖像上顯示補償器模型；接收對補償器模型的用戶輸入編輯；并基于用戶輸入更新補償器模型。所述指令還包括將經更新的補償器模型存儲到存儲器或計算機可讀存儲介質。