[發(fā)明專利]一種驗證放射治療劑量的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910360026.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109966662B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 王衛(wèi)東;閆夢夢
• 申請（專利權）人: 四川省腫瘤醫(yī)院
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京市領專知識產(chǎn)權代理有限公司 11590
• 代理人: 張玲

本發(fā)明涉及一種驗證放射治療劑量的系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：S1，接收放射治療前的CT圖像，并在CT圖像中勾畫出靶區(qū)；S2，提取出靶區(qū)的多個影像組學特征；S3，從提取出的多個影像組學特征中，篩選出與腫瘤消退比例TRR具有顯著相關性的影像組學特征；S4，給定劑量值，并利用預先訓練好的放射組學模型對經(jīng)過步驟S3處理后的CT圖像進行識別，輸出得到該給定劑量值下的腫瘤消退比例TRR。本發(fā)明提出了一種新的思路，基于機器學習方法訓練得到放射組學模型，利用該放射組學模型輸出的TRR驗證給定的計量值，預測結果不受單次劑量影響，驗證結果更可靠。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療技術領域，特別涉及一種驗證放射治療劑量的系統(tǒng)。

背景技術

目前放療劑量根據(jù)個體生物效應劑量(Bd)調(diào)整，公式為Bd＝E/α＝nd(1+d/[α/β])-log_e2(T-TK)/αTp，其中，Bd即BED，為生物有效劑量，E為總的細胞指數(shù)殺傷，α為不可修復殺傷系數(shù)，即每Gy照射所致的指數(shù)殺傷，β為可修復殺傷系數(shù)，即每Gy照射所致指數(shù)殺傷的平方，n為分割照射次數(shù)，d為單次分割劑量，T為總的照射時間，Tk為細胞再增殖開始時間，Tp為連續(xù)照射中細胞數(shù)量倍增的平均時間?？蓞⒖肌癟he linear quadratic formulaand progress in fractionated radiotherapy”，作者：Fowler，J.F.《BrJ Radiology》1989；62:1261–1269.

在放射治療中，為了確保一個放療計劃準確地照射到病人身上，使用治療計劃系統(tǒng)(Treatment Plan System,TPS)計算出來的劑量分布必須得到實驗數(shù)據(jù)的確認。傳統(tǒng)“L-Q模型”及其推導出的生物效應劑量(BED)模型在高劑量區(qū)的擬合度下降，可能會高估腫瘤控制而對正常組織的反應估計不足。L-Q模型僅通過離體實驗擬合數(shù)據(jù)，脫離臨床實際，未反映血管和間質(zhì)損傷，且忽略了輻射抗拒細胞亞群對整體損傷帶來的影響，不適用于單次大劑量放療等效生物劑量評估。細胞損傷機制表現(xiàn)出線性-二次關系，L-Q模型適用于單次劑量不超過15～20Gy情況的等效生物劑量轉換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種驗證放射治療劑量的方法及系統(tǒng)，不僅是一種新的驗證方法，而且還可以根據(jù)輸出的TRR調(diào)整劑量。

為此，本發(fā)明實施例提供了一種驗證放射治療劑量的方法，包括以下步驟：

S1，接收放射治療前的CT圖像，并在CT圖像中勾畫出靶區(qū)；

S2，提取出靶區(qū)的多個影像組學特征；

S3，從提取出的多個影像組學特征中，篩選出與腫瘤消退比例TRR具有顯著相關性的影像組學特征；

S4，給定劑量值，并利用預先訓練好的放射組學模型對經(jīng)過步驟S3處理后的CT圖像進行識別，輸出得到該給定劑量值下的腫瘤消退比例TRR。

作為一種實施方式，所述篩選出與腫瘤消退比例TRR具有顯著相關性的影像組學特征的步驟，包括：

S31，將提取出的多個影像組學特征中的離群值，改寫為多個影像組學特征中除所述離群值以外的最大值或最小值；

S32，將經(jīng)過S31處理后的所有的影像組學特征值進行Z-score歸一化處理；

S33，對經(jīng)過Z-score歸一化處理后的數(shù)據(jù)值，根據(jù)斯皮爾曼相關系數(shù)，選擇出與腫瘤消退比例具有顯著相關性的特征。

作為一種實施方式，所述放射組學模型通過以下步驟訓練得到：

根據(jù)放射治療前和不同劑量下放射治療后的CT圖像，計算腫瘤消退比例TRR，并根據(jù)TRR對放射治療前的CT圖像做標記；V＝∑_iV_i，其中，V_i是靶區(qū)內(nèi)體素i的體積，V1是放療前靶區(qū)體積，V2是放療后靶區(qū)體積；