[發明專利]一種生物效應引導的自適應放射治療系統

有效

• 申請號: 201910763457.0
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110368605B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 張鵬程;楊婕;桂志國;舒華忠;張麗媛;李杰
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

1.一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，包括信息輸入模塊、三維劑量分布計算模塊、形變場計算模塊、累積劑量分布計算模塊、生物效應反饋計算模塊、治療方案生成模塊以及信息輸出模塊；

所述信息輸入模塊用以輸入所需數據信息，其中，所需數據信息包括病人的初始三維密度分布、分次照射前病人的三維密度分布、器官勾畫信息、治療頭信息和已完成分次照射計劃；

所述三維劑量分布計算模塊用以計算已完成分次照射的三維劑量分布，并根據上一次分次照射計劃計算當前分次照射的劑量分布；

所述形變場計算模塊用以計算已完成各分次照射及當前分次照射的三維密度分布與病人的初始三維密度分布之間的形變場；

所述累積劑量分布計算模塊用以根據形變場將已完成各分次照射和當前分次照射的劑量分布與初始計劃的劑量分布進行對齊，并計算已完成分次照射的累加劑量分布；

所述生物效應反饋計算模塊用以構造總劑量模型、計算總劑量分布，并計算病人體內各器官的生物效應反饋；

所述治療方案生成模塊用以生成當前分次照射計劃，通過利用生物效應反饋，判斷上一次分次照射計劃是否還滿足放射治療要求；如果滿足要求，繼續使用上一次分次照射計劃進行當前的分次照射；否則，利用總劑量模型構造方案優化目標函數，重新進行方案優化，生成新的分次照射計劃，并用于當前分次照射；

所述信息輸出模塊用以輸出包括當前分次照射計劃、劑量分布和DVH曲線信息。

2.如權利要求1所述的一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，所述總劑量包括：已完成分次照射的累加劑量、當前分次照射劑量和剩余部分分次照射劑量。

3.如權利要求1所述的一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，所述計算病人體內各器官的生物效應反饋是利用生物子目標函數計算總劑量分布下各器官的生物效應反饋，所使用的生物子目標函數包括：EUD子目標函數、TCP子目標函數或NTCP子目標函數。

4.如權利要求1所述的一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，所述計算病人體內各器官的生物效應反饋是通過生物準則直接進行計算，并將計算結果與處方量的差值作為生物效應反饋；所使用的生物準則包括：EUD準則、TCP準則或NTCP準則。

5.如權利要求1所述的一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，所述三維密度分布包括CT數據、CBCT數據和MRI數據。

6.如權利要求1所述的一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，所述三維劑量分布計算模塊通過筆形束劑量計算方法、點核劑量計算方法或蒙特卡羅方法計算分次照射上的劑量分布。

7.如權利要求1所述的一種生物效應引導的自適應放射治療系統，其特征在于，所述形變場計算模塊以初始病人的三維密度分布為固定圖像，計算分次照射的三維密度分布到初始三維密度分布的映射關系；使用剛體配準方法進行配準，實現分次照射的三維密度分布與初始三維密度分布之間的剛體對齊；使用形變配準方法，計算得到分次照射的三維密度分布與初始三維密度分布之間的形變矩陣。