[發(fā)明專利]用于使用連續(xù)質(zhì)量度量進(jìn)行治療計(jì)劃的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911422056.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111375145A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·屈塞拉;L·J·哈爾科;J·佩爾托拉;E·勞科科斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)國(guó)際股份公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61N5/10
• 分類(lèi)號(hào): A61N5/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 馬明月

本公開(kāi)的各實(shí)施例涉及用于使用連續(xù)質(zhì)量度量進(jìn)行治療計(jì)劃的系統(tǒng)和方法。一種治療計(jì)劃裝置，包括：質(zhì)量度量生成器，被配置為基于經(jīng)由用戶界面接收的輸入來(lái)電子地生成第一質(zhì)量度量；優(yōu)化器，被配置為確定針對(duì)治療計(jì)劃的治療參數(shù)，該治療計(jì)劃由治療機(jī)器的處理單元可執(zhí)行以操作該治療機(jī)器，其中優(yōu)化器被配置為基于第一質(zhì)量度量來(lái)確定針對(duì)治療計(jì)劃的治療參數(shù)；以及控制器，被配置為影響優(yōu)化器如何執(zhí)行優(yōu)化，其中控制器被配置為提供針對(duì)第一質(zhì)量度量的第一連續(xù)函數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體上涉及輻射治療，并且更具體地，涉及用于輻射治療的輻射治療計(jì)劃。

背景技術(shù)

輻射療法已經(jīng)被用于治療腫瘤組織。在輻射治療中，從外部源朝向患者施加高能束。可以旋轉(zhuǎn)的外部源(如在用于電弧療法的情況下)產(chǎn)生定向到患者中的、到靶點(diǎn)的準(zhǔn)直的輻射束。劑量和劑量的放置必須被精確地控制以確保腫瘤接收足夠的輻射，并且使對(duì)周?chē)】到M織的損害最小化。

通常，在執(zhí)行輻射治療之前確定輻射治療計(jì)劃。在輻射計(jì)劃會(huì)話期間，在將治療輻射遞送給患者之前執(zhí)行輻射治療計(jì)劃。這允許將精確和準(zhǔn)確劑量的輻射遞送給患者。本文描述了用于確定治療計(jì)劃的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容

對(duì)強(qiáng)度調(diào)制輻射治療(例如，IMRT，其包括靜態(tài)機(jī)架IMRT和VMAT兩者)計(jì)劃的優(yōu)化需要要被最小化的成本函數(shù)的定義。在一些情況下，可以定義成本函數(shù)，使得其被最大化或最小化。確定成本函數(shù)，以使其以平衡的方式考慮各種臨床目標(biāo)是困難的。針對(duì)多個(gè)目標(biāo)(j)和多個(gè)度量(i)的總成本函數(shù)可以被限定為：

其中當(dāng)r_ijq(D)時(shí)，Heaviside階躍(或單位階躍)函數(shù)的求值為零。這里，D是3D劑量矩陣，q_i是質(zhì)量度量，r_ij是針對(duì)該質(zhì)量度量的目標(biāo)值，并且w_i標(biāo)量權(quán)重目標(biāo)i。

上面的公式可能沒(méi)有充分考慮目標(biāo)的相對(duì)重要性，或者即使在達(dá)到目標(biāo)值之后繼續(xù)降低劑量也是有益的。為了在治療計(jì)劃期間實(shí)現(xiàn)該行為，可以提供控制器來(lái)控制由治療計(jì)劃優(yōu)化器執(zhí)行的優(yōu)化。控制器可以被配置為基于哪些已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)來(lái)控制不同目標(biāo)的權(quán)重。然而，利用這種控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種治療計(jì)劃裝置可能是困難的。

解決上述問(wèn)題的一種解決方案是‘字典排序’，其中通過(guò)將最重要的未滿足的目標(biāo)添加到成本函數(shù)中來(lái)搜索滿足臨床目標(biāo)的優(yōu)先列表的計(jì)劃。然而，這種方法具有一些缺點(diǎn)，因?yàn)樵趯?shí)踐中成本函數(shù)可能需要一些調(diào)整來(lái)滿足更高水平的目標(biāo)。該方法本身非常嚴(yán)格，并且不允許在通過(guò)接受較高優(yōu)先級(jí)目標(biāo)中的一個(gè)優(yōu)先級(jí)目標(biāo)(例如，優(yōu)先級(jí)1目標(biāo))略微惡化而獲得較低優(yōu)先級(jí)目標(biāo)(例如，優(yōu)先級(jí)2目標(biāo))的較大改進(jìn)的情況下進(jìn)行折衷。

本文描述了新的治療計(jì)劃裝置和技術(shù)。臨床目標(biāo)的優(yōu)先列表被轉(zhuǎn)換為連續(xù)質(zhì)量函數(shù)，其隱式定義了效用函數(shù)。從臨床目標(biāo)到連續(xù)質(zhì)量函數(shù)的轉(zhuǎn)換可以在沒(méi)有用戶交互的情況下，由治療計(jì)劃裝置自動(dòng)執(zhí)行。連續(xù)質(zhì)量函數(shù)提供了一種用于指導(dǎo)由治療計(jì)劃裝置的優(yōu)化器執(zhí)行的優(yōu)化過(guò)程的方法，其具有比臨床目標(biāo)本身更多的細(xì)節(jié)。在一些情況下，臨床目標(biāo)可以由治療計(jì)劃裝置以‘模糊’的方式?jīng)]有限制順序地處理。在一些情況下，可以使用定義明確的效用函數(shù)來(lái)優(yōu)化連續(xù)質(zhì)量函數(shù)。這允許治療計(jì)劃裝置執(zhí)行魯棒的優(yōu)化方法。本文描述的新的治療計(jì)劃裝置和方法是有利的，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S系統(tǒng)地和直觀地處理多個(gè)目標(biāo)共享相同的優(yōu)先級(jí)的情況或者用戶想要指導(dǎo)不同質(zhì)量度量之間的哪種類(lèi)型的折衷是可接受的情況。

一種治療計(jì)劃裝置，包括：質(zhì)量度量生成器，被配置為基于經(jīng)由用戶界面接收的輸入來(lái)電子地生成第一質(zhì)量度量；優(yōu)化器，被配置為確定針對(duì)治療計(jì)劃的治療參數(shù)，該治療計(jì)劃由治療機(jī)器的處理單元可執(zhí)行以操作治療機(jī)器，其中優(yōu)化器被配置為基于第一質(zhì)量度量來(lái)確定針對(duì)治療計(jì)劃的治療參數(shù)；以及控制器，被配置為影響優(yōu)化器如何執(zhí)行優(yōu)化，其中控制器被配置為提供針對(duì)第一質(zhì)量度量的第一連續(xù)函數(shù)。

可選地，第一連續(xù)函數(shù)基于一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先臨床目標(biāo)。