[发明专利]基于动态光栅的旋转调强优化方法及放射治疗设备

权利要求书

1.一种基于动态光栅的旋转调强优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步，设置以下参数：弧形野Arc的数量、起始角度、角度间隔、剂量约束；

其中，将弧形野类型分为Conformal和IMRT两种；

第2步，将Arc离散化，获得若干静态临时射野Beam；

第3步，基于第2步，对设置类型为Conformal类型的静态临时射野Beam，根据靶区的形态学，得到光栅子野的形状；

第4步，计算Conformal类型Arc的剂量，具体如下；

对每一个子野，使用基于GPU的蒙特卡洛算法gDPM，计算剂量分布Dseg(i)；

第5步，对剩余的IMRT类型的Arc所离散的静态临时射野Beam进行强度优化，使用共轭梯度法对其进行强度优化；

第6步，对强度进行子野分割；

第7步，将得到的静态野的子野按顺序均匀分布到原来的弧形野上；

第8步，使用gDPM计算每个子野的剂量分布；

第9步，最后再使用共轭梯度法优化每个子野的权重。

2.根据权利要求1所述的基于动态光栅的旋转调强优化方法，其特征在于，所述第2步具体如下：

根据Arc的起始角度G_start和结束角度G_end，角度间隔G_step、每个射野子野数SegNumOneBeam，计算：

子野个数：

NSeg＝(G_end-G_start)/G_step；

射野个数：

NBeam＝NSeg/SegNumOneBeam；

射野角度间隔：

Step＝(G_end-G_start)/NBeam；

射野角度：

Ang(i)＝G_start+i*Step-Step/2。

3.根据权利要求1或2所述的基于动态光栅的旋转调强优化方法，其特征在于，所述第3步中光栅子野形状获得方法，具体如下：

首先根据静态临时射野Beam的角度，计算靶区勾画在等中心层面的投影，找到投影的外轮廓，跟据外轮廓确定光栅子野的形状。

4.根据权利要求3所述的基于动态光栅的旋转调强优化方法，其特征在于，所述第5步中，所述强度优化采用共轭梯度法，具体如下：

设定目标函数

其中，

其中，为与所有OAR有关的目标函数项；为与靶区有关的目标函数项；N_oar为OAR的个数；NT_i为第i个OAR中的采样点数；N_target为Target(目标)的个数；δ_j为第j个点的约束权重，当器官中的点剂量违反约束时，δ_j＝1，否则δ_j＝0；W_j为第j个点的权重；d_j为第j个点的IMRT性质的射野贡献的计算剂量；d′_j为第j个点的Conformal性质的射野贡献的剂量；p_j为第j个点的处方剂量；N_ray为射束(ray，又称笔形束，pencil beam)的总个数；a_jm为单位强度的第m个射束对第j个点的剂量贡献；为第m个射束的强度；

用CG方法优化出射野的强度分布，记为I(i)。

5.根据权利要求3所述的基于动态光栅的旋转调强优化方法，其特征在于，所述第6步中的对强度进行子野分割，具体如下：

对输入的强度图，采用SlidingWindow的分割算法进行分割，得到连续运动的子野Seg1；且每个临时射野Beam的子野数量应保持一致，记为m。

6.根据权利要求5所述的基于动态光栅的旋转调强优化方法，其特征在于，在第7步中，所述对于上述临时射野Beam，将其分割得到的SlidingWindow的Seg1，均匀的分布到当前角度的(-step/2，step/2)；则整个Arc的m*n个子野的覆盖范围为：G_end-G_start。