[發(fā)明專利]一種基于檢索的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)及檢索方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110129576.4
• 申請(qǐng)日: 2011-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN102184334A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周正東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G06F17/30
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，包括利用X射線、γ射線、電子線、質(zhì)子等進(jìn)行放射治療的各種放射治療計(jì)劃系統(tǒng)。

背景技術(shù)

放射治療是腫瘤治療的有效方法之一，放射治療計(jì)劃系統(tǒng)是放射治療的重要組成部分之一。放射治療計(jì)劃的目的是盡可能選擇最好的照射方案，以達(dá)到對(duì)靶區(qū)施行高劑量照射、產(chǎn)生不可恢復(fù)性摧毀的同時(shí)使周圍正常組織及關(guān)鍵或敏感組織所受影響最小的目的。放射治療計(jì)劃優(yōu)化是治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的重要組成部分，治療計(jì)劃方案的可靠性及效率都與之密切相關(guān)。放射治療計(jì)劃優(yōu)化的效率和初始條件緊密相關(guān)，良好的初始條件可以提高放射治療計(jì)劃優(yōu)化的速度和放射治療計(jì)劃的質(zhì)量，對(duì)提高我國放射治療的水平有重大促進(jìn)作用。

隨著放射治療計(jì)劃系統(tǒng)在臨床治療上的廣泛應(yīng)用，必然產(chǎn)生海量的放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)，充分利用和挖掘這些寶貴的數(shù)據(jù)必將對(duì)臨床放射治療的理論和實(shí)踐起到積極的推動(dòng)作用。從我國的具體情況出發(fā)，建立符合中國腫瘤病人特征的數(shù)據(jù)庫，通過基于檢索的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)來進(jìn)行當(dāng)前病例放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有重要的學(xué)術(shù)創(chuàng)新意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。

放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)與物理師及放射治療計(jì)劃系統(tǒng)密切相關(guān)，雖然放射治療計(jì)劃系統(tǒng)已經(jīng)日趨完善，效率和精度越來越高，但是放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)仍然離不開物理師的豐富經(jīng)驗(yàn)，如射野設(shè)計(jì)（射野的方向和數(shù)量），劑量優(yōu)化與評(píng)估等等。放射治療計(jì)劃優(yōu)化涉及的參數(shù)眾多，一個(gè)高品質(zhì)的放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)通常是放射治療周期中最耗時(shí)、自動(dòng)化程度最低的步驟，物理師必須優(yōu)化放射治療的各項(xiàng)參數(shù)，反復(fù)調(diào)優(yōu)使劑量分布符合醫(yī)生指定的劑量約束條件。每次調(diào)優(yōu)都需要重新計(jì)算劑量分布，而劑量計(jì)算是在三維空間進(jìn)行的，并需要進(jìn)行組織不均勻校正和散射校正，因此放療計(jì)劃設(shè)計(jì)耗時(shí)往往較長。放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)耗時(shí)過長，導(dǎo)致放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)效率低下，不易獲得高質(zhì)量的治療計(jì)劃。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有放射治療計(jì)劃檢索功能的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，以滿足臨床放射治療的迫切需要，提高放射治療計(jì)劃的質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。

一種基于檢索的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，包括放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫、圖像處理模塊、放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)模塊、放射治療計(jì)劃輸出模塊；其中，

所述放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫由歷史典型病例的圖像數(shù)據(jù)、放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)、語義特征和幾何特征構(gòu)成；

圖像處理模塊用于病例CT/MR/PET圖像數(shù)據(jù)的輸入、圖像分割、三維重建與可視化、特征提取操作；

還包括放射治療計(jì)劃檢索模塊，通過檢索放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫獲得相似病例的放射治療計(jì)劃，發(fā)送至治療計(jì)劃設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行射野設(shè)計(jì)與劑量計(jì)算、優(yōu)化，最后由放射治療計(jì)劃輸出模塊打印輸出計(jì)劃。

本發(fā)明還提供一種基于放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫的檢索方法，包括如下步驟：

（a）比較語義特征，從放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫中選擇語義特征一致的病例；

（b）比較放射治療計(jì)劃空間分布特征，包括各組織之間的夾角以及重心之間的歸一化距離，從步驟（a）的結(jié)果中篩選出相似病例；

（c）比較靶區(qū)及敏感組織的體積、圓球度等描述子，從步驟（b）的結(jié)果中篩選出相似病例；

（d）從步驟（c）的結(jié)果中，比較多視角投影二維幾何特征、靶區(qū)及關(guān)鍵組織的三維幾何特征，從中篩選出最相似的病例，將其放射治療計(jì)劃用于指導(dǎo)當(dāng)前病例放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫的檢索方法，步驟（b）中各組織之間的夾角采取如下方法進(jìn)行分析：將每個(gè)敏感組織的重心與靶區(qū)的重心相連，把重心之間的歸一化距離以及這些射線之間的夾角定義放射治療計(jì)劃的空間分布特征。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫的檢索方法，步驟（a）所述語義特征包括病人的體形和體質(zhì)、腫瘤的類型和分期、處方劑量、射線的類型和能量、病人的生存狀況。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明提出了基于檢索的放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化的思想，解決了放射治療計(jì)劃檢索的關(guān)鍵技術(shù)。在該系統(tǒng)中，根據(jù)當(dāng)前病例的語義特征和幾何特征進(jìn)行檢索，通過檢索歷史典型病例的高質(zhì)量放射治療計(jì)劃數(shù)據(jù)庫，獲得相似病例的放射治療計(jì)劃，用于指導(dǎo)當(dāng)前病例放射治療計(jì)劃的射野設(shè)計(jì)與計(jì)劃優(yōu)化，這將大大減少放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的時(shí)間和復(fù)雜性，為放射治療計(jì)劃優(yōu)化提供良好的初始條件，從而提高放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的效率以及放射治療計(jì)劃的質(zhì)量，這是對(duì)現(xiàn)有放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)方式的重要改進(jìn)。

附圖說明

圖1是放射治療流程圖。

圖2是改進(jìn)的放射治療流程圖。