[发明专利]确定放射治疗的照射分布的装置和放射治疗系统

说明书

本发明提供了一种确定放射治疗的照射分布的装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行所述指令以实现如下所述的流程：获取目标剂量分布、目标函数、初始射野形状和初始射野强度；基于构成射野形状的第一变量组对目标函数进行第一优化，以得到多个控制点的射野形状和射野强度，第一优化包括局部优化方法；根据多个控制点的射野形状和射野强度得到当前剂量分布，比较当前剂量分布与目标剂量分布，确定是否进行第二优化；当确定进行第二优化时，基于目标函数中的第二变量组进行第二优化，且在第二优化结束后返回进行第一优化的步骤，其中第二优化包括全局优化方法，第二变量组选自第一变量组的一部分。

技术领域

本发明主要涉及放射治疗计划系统，尤其涉及一种确定放射治疗的照射分布的装置、放射治疗系统和计算机可读存储介质。

背景技术

随着放射物理、放射生物、临床肿瘤学等理论的发展，尤其是医学影像设备和计算机技术的不断进步，使放射治疗(后文简称放疗)技术得以不断完善和发展，更好地满足临床的要求。从最开始的普通放疗技术到三维适形放疗(3Dimensional ConformalRadiotherapy，3D-CRT)和拉弧适形放疗 (Arc Conformal Radiotherapy)。

为了得到尽可能小的辐射剂量，放射治疗计划系统需要进行计划优化和剂量计算。目前的计划优化方法，一般使用梯度搜索算法(又称梯度下降法)，即根据目标函数对当前变量的梯度方向进行搜索。但是这种方法容易得到局部最优解，从而往往无法得到最优辐射剂量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供确定放射治疗的照射分布装置和放射治疗系统，能够跳出局部最优解。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定放射治疗的照射分布的装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行所述指令以实现如下所述的方法：获取目标剂量分布、目标函数、初始射野形状和初始射野强度；基于构成射野形状的第一变量组对所述目标函数中进行第一优化，以得到多个控制点的射野形状和射野强度，所述第一优化包括局部优化方法；根据所述多个控制点的射野形状和射野强度得到当前剂量分布，比较当前剂量分布与目标剂量分布，确定是否进行第二优化；当确定进行所述第二优化时，基于所述目标函数中的第二变量组进行第二优化，且在所述第二优化结束后返回进行所述第一优化的步骤，其中所述第二优化包括全局优化方法，所述第二变量组选自所述第一变量组的一部分。

在本发明的一实施例中，基于所述目标函数中构成射野形状的第一变量组进行第一优化包括多次迭代以及每次迭代结束时判断是否满足迭代终止条件，当满足迭代终止条件时，将当前剂量分布与目标剂量分布比较。

在本发明的一实施例中，所述第一优化为基于梯度的优化方法、拟牛顿法或单纯形法。

在本发明的一实施例中，基于所述目标函数中的第二变量组进行第二优化包括多次迭代以及每次迭代结束时判断是否满足迭代终止条件，当满足迭代终止条件时，回到进行第一优化的步骤。

在本发明的一实施例中，如果当前剂量分布与目标剂量分布的差的绝对值超出设定阈值，则确定需要进行所述第二优化。

在本发明的一实施例中，所述第二优化是模拟退火或随机搜索，其中在随机搜索时随机设置所述第二变量组的值。

在本发明的一实施例中，根据当前剂量分布与目标剂量分布之间的剂量差分布中，绝对值超出设定阈值的区域来选取所述第二变量组。

在本发明的一实施例中，选取所述第二变量组的步骤包括：根据当前剂量分布与目标剂量分布的比较结果，确定三维剂量不符合区域；将三维剂量不符合区域映射到被指定的射野上，以获得对应所述射野的二维剂量不符合区域；根据所述二维剂量不符合区域选取多叶准直器中对应叶片的位置作为所述第二变量组。