[發明專利]治療計劃系統

有效

• 申請號: 201110097643.9
• 申請日: 2011-04-18
• 公開（公告）號: CN102136041B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 卿侯;劉啟平;崔智
• 申請（專利權）人: 深圳市海博科技有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司44281
• 代理人: 任葵

技術領域

本發明涉及一種放射治療規劃技術，尤其涉及放射治療計劃逆向規劃方法和治療計劃系統。

背景技術

立體定向放射治療手術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，常見的設備是基于鈷-60放射源的伽瑪刀和基于電子加速器的X刀。前者通常采用多個鈷-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到控制或根除病變的目的。利用伽瑪刀治療設備實施放射治療之前，通常需要制定出一個可接受的放射治療計劃。伽瑪刀的治療計劃通常通過手工采用交互迭代的方式進行。這是一個正向規劃過程，即：醫生或物理師根據靶體的體積和形狀，采用試錯方式，逐步增加靶點數目，交互調整各靶點的位置、準直器大小以及相對權重等參數，直到最終獲得一個令人滿意的治療計劃。由于伽瑪刀可供選擇的準直器大小有限，治療計劃通常需要采用多個靶點照射，這樣需要調整的參數很多，尤其是當靶體的體積較大且形狀不規則，或者靶體鄰近有健康組織時，這是一個非常費時的過程，同時對計劃設計人員的經驗和技能要求很高。

為了解決這個問題提出了治療計劃的逆向規劃，即由醫生或物理師預先給出放射治療的若干目標，然后通過數學優化技術，反求出滿足這些放射治療目標的最優的治療計劃。當前治療計劃的逆向規劃方法通常是預設一個初始計劃，然后根據計劃設計人員設定的治療目標，通過迭代優化方式，對初始計劃進行優化以獲得一個最優的治療計劃。因此對于逆向規劃而言，其迭代過程是否高效成為一個關鍵問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高效的治療計劃逆向規劃方法；

本發明要解決的另一技術問題是提供一種基于該規劃方法的治療計劃系統。

本發明要解決的技術問題通過以下技術方案加以解決：

一種治療計劃逆向規劃方法，用于在放射治療前對患者要進行放射治療的區域進行劑量規劃，包括：

步驟A：輸入患者醫學圖像；

步驟B：根據患者醫學圖像勾畫患者體表、靶體、危及器官的組織輪廓；

步驟C：設置治療計劃的逆向規劃目標；

步驟D：創建初始治療計劃；

步驟E：設置迭代優化參數：種群大小、種群進化次數；

步驟F：對所述初始治療計劃進行隨機抖動，產生種群中的個體治療計劃；

步驟G：計算所述種群所有個體治療計劃對應的劑量場；

步驟H：根據所述劑量場和所述逆向規劃目標計算個體治療計劃的適應度；

步驟I：選擇適應度最大的個體治療計劃作為當前最優計劃；

步驟J：若當前迭代次數大于所述種群進化次數，則轉到步驟M，否則進入下一步；

步驟K：將種群進化到新一代種群，轉到步驟G；

步驟M：停止迭代優化并輸出最優的治療計劃。

其中所述步驟B還包括：

將所述靶體體積向外擴展預設的第一范圍，形成靶體第一擴展區；將所述靶體體積在所述第一擴展區向外擴展預設的第二范圍，形成靶體第二擴展區；

其中所述逆向規劃目標包括：處方劑量D_p、健康組織/危及器官限制劑量D_m；

所述適應度通過下式計算：

其中，k為進化代數；a、b、c是權重因子，且a+b+c＝1.0；V_t是靶體中劑量值小于D_p的體積，V_s是健康組織/危及器官中劑量值大于D_m的體積，V_p是靶體中劑量值大于D_p的體積，V_total是靶體、第一擴展區和第二擴展區中劑量值大于D_p的總體積，V₀是單位體積。

其中所述逆向規劃目標包括：處方劑量D_p、各個健康組織/危及器官限制劑量D_m(i)，靶體的相對性重要性因子K_a、健康組織/危及器官的相對性重要性因子K_b和健康組織/危及器官內部重要性因子K_s，其中K_a+K_b＝1，∑K_s＝1；

所述適應度通過下式計算：