[發(fā)明專利]為輻射療法生成多個治療計劃

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080026355.1
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN113646040B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 拉斯穆斯·博克蘭茨;馬丁·揚松
• 申請（專利權(quán)）人: 光線搜索實驗室公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;穆森

提供了一種為輻射療法生成多個治療計劃的方法，每個治療計劃指定多個幾何限定的通量元素的權(quán)重。每個權(quán)重限定輻射通量的量，從而向目標(biāo)體積提供輻射劑量。所述方法在治療計劃系統(tǒng)中進行并包括以下步驟：生成治療計劃的第一集合；基于治療計劃的第一集合來確定通量元素的子集；以及生成至少兩個治療計劃的第二集合，其中所述治療計劃僅包含用于通量元素的子集的權(quán)重。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及輻射療法領(lǐng)域，尤其涉及在限制通量元素的子集的同時生成這種計劃。

背景技術(shù)

用于輻射療法計劃的多標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化(MCO)也被稱為多目標(biāo)優(yōu)化，是一種允許用戶例如通過一組滑動條來修改導(dǎo)向劑量分布(navigated dose distribution)的技術(shù)進展，其中每個滑動條表示影響劑量分布的標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)向劑量是用于預(yù)先計算的一組基本計劃的劑量分布的凸組合(凸組合是加權(quán)平均值，其中權(quán)重為非負的且總和為1)。導(dǎo)向劑量分布基于當(dāng)前滑塊位置來實時更新。如果通過可行的治療計劃可以準(zhǔn)確地重新創(chuàng)建導(dǎo)向劑量分布，那么導(dǎo)向就可以直接傳遞，可行的治療計劃也就是將傳遞系統(tǒng)關(guān)于計劃參數(shù)的所有限制都考慮進去的計劃。

雖然物理劑量與光點權(quán)重之間的關(guān)系是線性的，但是對于掃描離子的直接可傳遞導(dǎo)向并不容易。線性意味著基本計劃的光點權(quán)重的凸組合限定了準(zhǔn)確重建導(dǎo)向劑量分布的治療計劃，其中凸系數(shù)與用于導(dǎo)向劑量分布的系數(shù)相同。但是，這些導(dǎo)向光點權(quán)重必須滿足某些限制，即要求每個權(quán)重要么為零，要么介于某個下限與上限之間。這些界限可以是固定的也可以取決于射束能量。對于支持連續(xù)掃描的離子傳遞系統(tǒng)而言，光點權(quán)重范圍也可以取決于光點片段的長度。即使基本計劃的所有光點權(quán)重都是可行的，導(dǎo)向光點權(quán)重相對于所述限制通常也不可行。

基于弧線的光子射束輻射療法——諸如螺旋斷層療法和體積調(diào)制弧線療法(VMAT)——的傳遞也受通量元素的權(quán)重控制，通量元素的權(quán)重必須滿足要求每個權(quán)重要么為零，要么介于某個下限與上限之間的限制。與離子射束療法情況類似，即使基本計劃的所有通量權(quán)重都是可行的，導(dǎo)向通量權(quán)重相對于所述限制通常也不可行。

在現(xiàn)有技術(shù)中，可以使用后處理來實現(xiàn)可傳遞的治療計劃。例如，將相對于光點權(quán)重限制不可行的導(dǎo)向光點權(quán)重四舍五入為最接近的可行值。這種后處理導(dǎo)致可傳遞計劃的劑量分布偏離導(dǎo)向劑量分布。需要補償導(dǎo)向劑量分布與可傳遞計劃的劑量分布之間的差異，這會使得治療計劃工作流程成為耗時的試錯過程。

在US 20130304503A1中公開了一種劑量分布計劃的計算機輔助定制方法。從初始計劃出發(fā)，用戶為局部三元體組指定新的劑量值，其可以是初始計劃覆蓋的總體積的一小部分(5％或更少)。目的可以是避免在風(fēng)險區(qū)域局部給藥過量或者在目標(biāo)區(qū)域局部給藥不足。然后，通過與初始計劃基本相同的方式將初始計劃轉(zhuǎn)換為具有指定新劑量值的導(dǎo)向計劃。因為初始計劃僅僅在局部發(fā)生變化，所以實際上保持了初始計劃。可將初始計劃以及由此導(dǎo)出的導(dǎo)向計劃的凸組合與允許用戶改變每個計劃的權(quán)重的輸入裝置一起可視化。

發(fā)明內(nèi)容

一個目標(biāo)是改進如何實現(xiàn)可傳遞的治療計劃。

根據(jù)第一方面，提供一種為輻射療法生成多個治療計劃的方法，每個治療計劃指定多個幾何限定的通量元素的權(quán)重。每個權(quán)重限定輻射通量的量，從而向目標(biāo)體積提供輻射劑量。方法在治療計劃系統(tǒng)中執(zhí)行并包括以下步驟：生成治療計劃的第一集合；基于治療計劃的第一集合來確定通量元素的子集；以及生成至少兩個治療計劃的第二集合，其中治療計劃僅包含用于通量元素的子集的權(quán)重。

治療計劃的第二集合中的通量元素的每個非零權(quán)重可以大于或等于最小權(quán)重。

生成至少兩個治療計劃的第二集合(12)可以包括應(yīng)用子集外部的通量元素應(yīng)當(dāng)為零的約束。

治療計劃的第一集合可以是關(guān)于第一多標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化問題的優(yōu)化結(jié)果，并且治療計劃的第二集合可以是關(guān)于第二多標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化問題的優(yōu)化結(jié)果。第二多標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化問題與第一多標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化問題的不同之處可以在于子集外部的通量元素應(yīng)當(dāng)為零的約束。