[發(fā)明專(zhuān)利]基于動(dòng)態(tài)光柵的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化方法及放射治療設(shè)備

有效

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• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108211136B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州雷泰醫(yī)療科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61N5/10
• 分類(lèi)號(hào): A61N5/10
• 代理公司: 蘇州華博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32232
• 代理人: 彭益波

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于動(dòng)態(tài)光柵的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化方法及放射治療設(shè)備，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明結(jié)合了IMRT的Sliding Window的快速優(yōu)化和腫瘤形態(tài)學(xué)特征算法的優(yōu)點(diǎn)，又有效的克服了兩者的缺點(diǎn)。利用了Conformal類(lèi)型Arc的治療效率，同時(shí)在優(yōu)化過(guò)程中，充分考慮到Conformal Arc對(duì)總計(jì)劃的劑量貢獻(xiàn)，優(yōu)化針對(duì)整個(gè)計(jì)劃進(jìn)行，采用基于射野強(qiáng)度分布和子野分割后的結(jié)果，轉(zhuǎn)化成動(dòng)態(tài)結(jié)果，最后使用共軛梯度法優(yōu)化子野權(quán)重。這樣既可以滿足計(jì)算時(shí)間的要求，又能滿足優(yōu)化效果要求，同時(shí)使得射野的利用率大大提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加速器治療裝置，具體涉及一種基于動(dòng)態(tài)光柵的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化方法及放射治療設(shè)備。

背景技術(shù)

放射治療作為腫瘤的一種局部治療手段，一直在不斷尋求解決的一個(gè)基本問(wèn)題是，如何較好地處理腫瘤組織和周?chē)＝M織的劑量關(guān)系，使腫瘤得到最大限度的局部控制而周?chē)＝M織和器官的放射損傷最小。臨床經(jīng)驗(yàn)證明，腫瘤的局部控制與正常組織的放射損傷有一定的關(guān)系。多數(shù)情況下，腫瘤控制率與正常組織損傷成正比例，即提高腫瘤的局部控制率必然造成對(duì)正常組織的更多的損傷。臨床經(jīng)驗(yàn)也證明，通過(guò)改進(jìn)照射技術(shù)、選擇合理的時(shí)間劑量因子，在保持同等水平的腫瘤控制率的情況下，可減低正常組織的放射損傷。治療方案的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)上述目的的途徑之一。

旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)是目前發(fā)展的最先進(jìn)的調(diào)強(qiáng)技術(shù)，能夠很好的避免傳統(tǒng)IMRT治療時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，同時(shí)治療效果優(yōu)于IMRT，大大提高計(jì)劃執(zhí)行的效率。傳統(tǒng)的IMRT治療，在治療過(guò)程中，加速器大機(jī)架是靜止的，每個(gè)治療野切換時(shí)，都要停止出束，機(jī)架到位之后再重新出束，導(dǎo)致治療效率相對(duì)旋轉(zhuǎn)治療較為低下；最初的旋轉(zhuǎn)治療沒(méi)有優(yōu)化過(guò)程，將一個(gè)弧劃分成若干個(gè)方向，每個(gè)方向上的子野形狀根據(jù)BEV(Beam Eye View射野方向視圖)中的形狀確定。后來(lái)發(fā)展了旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，采用一些優(yōu)化方法，優(yōu)化得到每個(gè)方向上的子野形狀和權(quán)重。但是目前旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化的難點(diǎn)在于優(yōu)化參數(shù)眾多，優(yōu)化時(shí)間長(zhǎng)，很難得到最優(yōu)的方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有技術(shù)中優(yōu)化參數(shù)眾多，優(yōu)化時(shí)間長(zhǎng)，很難得到最優(yōu)的方案的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于動(dòng)態(tài)光柵和腫瘤形態(tài)學(xué)特征的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化方法和系統(tǒng)。能夠快速解決旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，其優(yōu)化結(jié)果能夠完全滿足放療計(jì)劃制定的要求，而又使得計(jì)算時(shí)間能夠在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以接受的范圍內(nèi)。

本文中的Arc即弧形野或弧。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于動(dòng)態(tài)光柵的旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

第1步，設(shè)置以下參數(shù)：弧形野數(shù)量、起始角度、角度間隔、劑量約束；

其中，將弧形野Arc(下文中簡(jiǎn)稱(chēng)Arc)類(lèi)型分為Conformal和IMRT兩種；

第2步，根據(jù)上述條件將Arc離散化，獲得若干靜態(tài)臨時(shí)射野Beam；

第3步，基于第2步，對(duì)設(shè)置類(lèi)型為Conformal類(lèi)型Arc離散獲得的靜態(tài)臨時(shí)射野Beam，根據(jù)靶區(qū)的形態(tài)學(xué)，得到光柵子野的形狀；

第4步，計(jì)算Conformal類(lèi)型Arc的劑量，具體如下；

對(duì)每一個(gè)子野，使用基于GPU的蒙特卡洛算法gDPM，計(jì)算劑量分布Dseg(i)；

第5步，對(duì)剩余的IMRT類(lèi)型的Arc所離散的靜態(tài)臨時(shí)射野Beam進(jìn)行強(qiáng)度優(yōu)化，且使用共軛梯度法對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度優(yōu)化；

第6步，對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行子野分割；

第7步，將得到的靜態(tài)野的子野按順序均勻分布到原來(lái)的弧形野上；

第8步，使用gDPM計(jì)算每個(gè)子野的劑量分布；

第9步，最后再使用共軛梯度法優(yōu)化每個(gè)子野的權(quán)重。