[发明专利]针对放射治疗处置规划的同时多模态逆向优化

说明书

本申请在多模态放射治疗规划优化过程和系统中尤其有用。然而，将意识到，所描述的（一项或多项）技术也可在其他类型的治疗规划系统中、其他治疗规划系统中和/或其他医学应用中得到应用。

用于外部射束放射治疗的优化算法已存在了一定时间。然而，全世界的癌症治疗中心都在可以提供更多类型的辐射模态时将它们并入到规划过程中。例如，处置场所可以将基于质子和光子的外部射束治疗组合到针对癌症患者的单个处方中。这样的组合治疗针对每一类型的模态使用分别的算法用于优化给予患者的剂量。这些算法固有地确定次优方案，因为该优化方式并不同时包括所有治疗类型。

在传统逆向规划算法中，软件尝试建立一组辐射束形状和权重以满足用户定义的目标。这些目标可包括到达靶癌症位点和/或周围组织的最小剂量、最大剂量、均一剂量等。这些算法一次仅使用一个处置模态，其中光子是最广泛使用的类型。从逆向、强度调制治疗的开始和临床应用起，更多的癌症中心已经开始使用不同处置模态。这些可包括光子治疗、电子治疗、质子治疗、离子治疗等。

目前，已有递送辐射光子的辐射治疗设备和递送离子，例如质子，的其他辐射治疗设备。每个都有其自己的优点和不足。例如，离子可以聚焦到特定深度，具有更高的肿瘤杀伤力并且可以精确地瞄准。光子具有更广的分布并且针对辐照较大区域，例如分布的肿瘤、肿瘤边缘处的外围区域等，特别有价值。尽管针对每种都有剂量优化程序，但是这些程序仅优化这些模态中的一种的剂量。

在便于针对多模态辐射治疗规划等使用单个组合优化技术，从而克服以上提及的不足的系统和方法的领域中，存在一种未解决的需要。

根据一个方面，一种便于优化采用光子射束辐射处置和离子射束辐射处置两者的多模态辐射治疗规划的系统，包括输入图形用户界面（GUI），所述输入图形用户界面包括在其上向用户呈现与一个或多个辐射处置规划模拟模型相关的用户信息的显示器。所述系统还包括优化器，所述优化器通过在模拟期间迭代地调整针对光子治疗设备和离子治疗设备中的每个的多个优化参数，而同时优化一个或多个模拟模型中的来自光子治疗设备和离子治疗设备的剂量递送。额外地，所述系统包括模拟器，所述模拟器根据优化参数生成一个或多个模拟模型。

根据另一方面，一种优化采用光子射束辐射处置和离子射束辐射处置两者的多模态辐射治疗规划的方法，包括通过在模拟期间迭代地调整针对光子治疗设备和离子治疗设备中的每个的多个优化参数，而同时优化一个或多个模拟模型中的来自光子治疗设备和离子治疗设备的剂量递送。所述方法还包括根据优化参数生成一个或多个模拟模型。

根据另一方面，一种便于同时优化多模态治疗处置规划的多个模式的系统，包括生成用于处置患者内的感兴趣体积的第一射束的第一治疗设备，以及生成用于处置患者内的感兴趣体积的第二射束的第二治疗设备。所述系统还包括：优化器，所述优化器评价一个或多个辐射处置目标标准并且调整与第一射束和第二射束相关联的一个或多个优化参数，以实现一个或多个辐射处置目标标准；以及模拟器，其基于所调整的优化参数生成多个模拟模型。所述优化器从所述多个模拟模型中识别最优模拟模型，并且向控制器提供最优模型，以使用所述第一治疗设备和所述第二治疗设备来运行所述最优模型。

一个优点是使到达患者的辐射剂量最小化。

另一优点在于改善的剂量递送精度。

本领域普通技术人员通过阅读和理解以下详细描述将要理解本创新的仍进一步优点。

附图仅出于图示各方面的目的并且不应被理解为限制。

图1图示了根据本文中所描述的各方面的便于多模态放射治疗优化的系统。

图2图示了一种被动散射质子递送装置。

图3图示了可以用于IMPT和IMRT剂量递送的点扫描辐射递送装置。

图4图示了根据本文中所描述的一个或多个方面的同时优化多模态放射治疗规划的方法，该多模态放射治疗规划用于使用IMRT和IMPT设备辐照患者内的感兴趣体积。

所描述的创新涉及优化光子和诸如质子的离子的递送的单个优化例程。这便于使用光子和离子的组合的肿瘤处置。所述优化是迭代过程，其中将用于优化光子剂量的各种因素或参数以及用于优化离子剂量的各种因素或参数进行组合，并且具有光子和离子处置的特性和优点的差异。以这种方式，在单个优化过程中生成最优的组合的光子和离子处置规划。