[發明專利]確定放射治療的照射分布的裝置和放射治療系統

有效

• 申請號: 201810717773.X
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108771795B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王偉遠
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技股份有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明提供了一種確定放射治療的照射分布的裝置，包括：存儲器，用于存儲可由處理器執行的指令；處理器，用于執行所述指令以實現如下所述的流程：獲取目標劑量分布、目標函數、初始射野形狀和初始射野強度；基于構成射野形狀的第一變量組對目標函數進行第一優化，以得到多個控制點的射野形狀和射野強度，第一優化包括局部優化方法；根據多個控制點的射野形狀和射野強度得到當前劑量分布，比較當前劑量分布與目標劑量分布，確定是否進行第二優化；當確定進行第二優化時，基于目標函數中的第二變量組進行第二優化，且在第二優化結束后返回進行第一優化的步驟，其中第二優化包括全局優化方法，第二變量組選自第一變量組的一部分。

技術領域

本發明主要涉及放射治療計劃系統，尤其涉及一種確定放射治療的照射分布的裝置、放射治療系統和計算機可讀存儲介質。

背景技術

隨著放射物理、放射生物、臨床腫瘤學等理論的發展，尤其是醫學影像設備和計算機技術的不斷進步，使放射治療(后文簡稱放療)技術得以不斷完善和發展，更好地滿足臨床的要求。從最開始的普通放療技術到三維適形放療(3Dimensional ConformalRadiotherapy，3D-CRT)和拉弧適形放療 (Arc Conformal Radiotherapy)。

為了得到盡可能小的輻射劑量，放射治療計劃系統需要進行計劃優化和劑量計算。目前的計劃優化方法，一般使用梯度搜索算法(又稱梯度下降法)，即根據目標函數對當前變量的梯度方向進行搜索。但是這種方法容易得到局部最優解，從而往往無法得到最優輻射劑量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供確定放射治療的照射分布裝置和放射治療系統，能夠跳出局部最優解。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種確定放射治療的照射分布的裝置，包括：存儲器，用于存儲可由處理器執行的指令；處理器，用于執行所述指令以實現如下所述的方法：獲取目標劑量分布、目標函數、初始射野形狀和初始射野強度；基于構成射野形狀的第一變量組對所述目標函數中進行第一優化，以得到多個控制點的射野形狀和射野強度，所述第一優化包括局部優化方法；根據所述多個控制點的射野形狀和射野強度得到當前劑量分布，比較當前劑量分布與目標劑量分布，確定是否進行第二優化；當確定進行所述第二優化時，基于所述目標函數中的第二變量組進行第二優化，且在所述第二優化結束后返回進行所述第一優化的步驟，其中所述第二優化包括全局優化方法，所述第二變量組選自所述第一變量組的一部分。

在本發明的一實施例中，基于所述目標函數中構成射野形狀的第一變量組進行第一優化包括多次迭代以及每次迭代結束時判斷是否滿足迭代終止條件，當滿足迭代終止條件時，將當前劑量分布與目標劑量分布比較。

在本發明的一實施例中，所述第一優化為基于梯度的優化方法、擬牛頓法或單純形法。

在本發明的一實施例中，基于所述目標函數中的第二變量組進行第二優化包括多次迭代以及每次迭代結束時判斷是否滿足迭代終止條件，當滿足迭代終止條件時，回到進行第一優化的步驟。

在本發明的一實施例中，如果當前劑量分布與目標劑量分布的差的絕對值超出設定閾值，則確定需要進行所述第二優化。

在本發明的一實施例中，所述第二優化是模擬退火或隨機搜索，其中在隨機搜索時隨機設置所述第二變量組的值。

在本發明的一實施例中，根據當前劑量分布與目標劑量分布之間的劑量差分布中，絕對值超出設定閾值的區域來選取所述第二變量組。

在本發明的一實施例中，選取所述第二變量組的步驟包括：根據當前劑量分布與目標劑量分布的比較結果，確定三維劑量不符合區域；將三維劑量不符合區域映射到被指定的射野上，以獲得對應所述射野的二維劑量不符合區域；根據所述二維劑量不符合區域選取多葉準直器中對應葉片的位置作為所述第二變量組。