[發(fā)明專利]一種快速得到凹形腫瘤靶區(qū)劑量分布的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210166045.7
• 申請(qǐng)日: 2012-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN102722641A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛云;何滋魚;黃曉林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及放射治療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用圖形劃分手段快速得到腫瘤靶區(qū)劑量分布的方法。

背景技術(shù)

放射治療是癌癥治療的重要手段，對(duì)于難以手術(shù)的部位或不易手術(shù)的病人具有治療效果直接、有效、能延長病人生命的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。

放射劑量分布計(jì)算是實(shí)現(xiàn)放射治療計(jì)劃制定的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的放射劑量計(jì)算方法主要有：模擬退火算法、遺傳算法、梯度算法等。梯度算法屬于確定性的方法，該方法的收斂速度很快，但容易陷入局部極值點(diǎn)，難以得到全局最優(yōu)解；而模擬退火、遺傳算法這類的隨機(jī)搜索算法，理論上說可以擺脫局部極值的困擾，得到全局最優(yōu)解，但這類的方法通常收斂速度較慢，不能滿足臨床的要求。至今還沒有一種快速、有效的劑量計(jì)算方法能夠直接解決腫瘤目標(biāo)形狀為凹形的劑量分布。

因此，有必要提供一種快速得到凹形腫瘤靶區(qū)劑量分布的方法以克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種快速、簡便、有效得到凹形腫瘤靶區(qū)劑量的方法。

相應(yīng)地，本發(fā)明的一種快速得到凹形腫瘤靶區(qū)劑量分布的方法，包括以下步驟：

S1，讀取患者CT圖像；

S2，畫出腫瘤輪廓；

S3，畫出分隔輔助線，從而得到子靶區(qū)；

S4，計(jì)算并優(yōu)化各子靶區(qū)的劑量分布；

S5，調(diào)整子靶區(qū)的權(quán)重，疊加得到腫瘤靶區(qū)整體劑量分布。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，S3具體包括：確定一條直線將腫瘤分為兩部分，直線與輪廓交于兩點(diǎn)，計(jì)算兩交點(diǎn)的中點(diǎn)，若中點(diǎn)位于腫瘤內(nèi)部，則最終劑量分布為兩部分劑量分布相加；若中點(diǎn)位于腫瘤外部，則最終劑量分布為兩部分劑量分布相減。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，S3步驟后，判斷子靶區(qū)是否為凸形，若不是凸形則重復(fù)S3步驟。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，S5中調(diào)整子靶區(qū)的權(quán)重即對(duì)子靶區(qū)的子射野進(jìn)行權(quán)重優(yōu)化。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，S5中進(jìn)一步輸出有射野個(gè)數(shù)，每個(gè)射野的形狀和強(qiáng)度。

本發(fā)明的有益效果是：該方法采用凹形圖形劃分為凸形圖形的方法，將凹形的腫瘤靶區(qū)分解為若干個(gè)凸形的子靶區(qū)，分別進(jìn)行筆形束劑量疊加計(jì)算，最后將各個(gè)凸物體的劑量分布進(jìn)行疊加或者相減，最終得到凹形腫瘤靶區(qū)的劑量分布曲線。計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果吻合。整個(gè)過程計(jì)算簡便快捷，為IMRT治療計(jì)劃提供了新的快速的解決方法。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式一種快速得到凹形腫瘤靶區(qū)劑量分布的方法的流程圖；

圖2A?為輔助線與輪廓交點(diǎn)的中點(diǎn)在腫瘤靶區(qū)外的情況，最終劑量分布為子靶區(qū)劑量分布相減；

圖2B為輔助線與輪廓交點(diǎn)的中點(diǎn)在腫瘤靶區(qū)內(nèi)的情況，最終劑量分布為子靶區(qū)劑量分布相加；

圖3為劑量分布測(cè)試示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

如圖1所示，?本發(fā)明一實(shí)施方式一種快速得到凹形腫瘤靶區(qū)劑量分布的方法，包括以下步驟：

S1，讀取患者CT圖像；

S2，畫出腫瘤輪廓；

S3，畫出分隔輔助線，從而得到子靶區(qū)；

S4，計(jì)算并優(yōu)化各子靶區(qū)的劑量分布；

S5，調(diào)整子靶區(qū)的權(quán)重，疊加得到腫瘤靶區(qū)整體劑量分布。

具體地，如圖1、圖2A、圖2B所示，患者的CT圖像從醫(yī)院獲取后，使用Microsoft?Visual?Studio?軟件，采用C++語言進(jìn)行編程。程序能夠讀取患者的CT圖像，操作者在圖中畫出腫瘤凹形輪廓1，在劑量線顯示的情況下，手動(dòng)或自動(dòng)添加輔助線2將凹形靶區(qū)劃分為若干個(gè)子靶區(qū)3，進(jìn)一步地，確定一條直線將腫瘤靶區(qū)分為兩部分。直線與輪廓交于兩點(diǎn)，計(jì)算兩交點(diǎn)的中點(diǎn)，若中點(diǎn)位于腫瘤內(nèi)部，則最終劑量分布為兩部分劑量分布相加；若中點(diǎn)位于腫瘤外部，則最終劑量分布為兩部分劑量分布相減。判斷兩個(gè)部分是否為凸形，若不是，則重復(fù)以上分割步驟，直到所有部分為凸形為止。圖形分割后，形成若干個(gè)凸形的子靶區(qū)，根據(jù)筆形束疊加算法計(jì)算各子靶區(qū)的劑量分布，對(duì)子靶區(qū)的子射野進(jìn)行權(quán)重優(yōu)化，使得劑量分布達(dá)到一定要求，最終腫瘤靶區(qū)劑量分布為各個(gè)子靶區(qū)劑量分布的相加或者相減，自動(dòng)優(yōu)化各個(gè)子靶區(qū)的權(quán)重比例，使得最終結(jié)果達(dá)到某一個(gè)要求。獲得腫瘤靶區(qū)的劑量分布以及IMRT治療計(jì)劃中射野個(gè)數(shù)，每個(gè)射野的位置、形狀以及照射強(qiáng)度。