[发明专利]一种剂量引导自适应放射治疗计划重优化系统和方法

说明书

本发明公开了一种剂量引导自适应放射治疗计划重优化系统和方法，该系统包括：导入模块，用于导入研究对象参考图像、解剖结构、计划及剂量信息和当前分次治疗时的引导精准定位的图像；数据处理模块，用于计算将当前图像中的解剖结构与参考图像中的解剖结构变化；计划重优化判断模块，用于根据解剖结构变化判断是否进入计划重优化模块，如果解剖结构变化在阈值以内则进行病人实际接受剂量与计划剂量的比较，如果两者差别较大则需要重优化，否则采用原参考计划作为当前治疗计划；以及计划重优化模块。本发明中计划重优化不仅考虑当前解剖结构与原解剖结构的差别，而且结合研究对象治疗实际接受剂量的情况，采用快速共轭梯度算法自动优化出计划。

技术领域

本发明涉及一种剂量引导自适应放射治疗中的计划重优化系统和方法，通过该系统或方法可以得到适于当前图像的优化计划。

背景技术

随着肿瘤放疗技术的发展，治疗过程中器官运动，变形等所引起来的问题变得越来越突出。肿瘤放射治疗整个治疗过程要持续一个月左右，而且分多次治疗，器官的位置和形状在治疗分次间一直在变化，与治疗前不再一致，如果一直采用同一个计划，这样必定会影响治疗的效果。

为了解决这一问题，自适应放疗(Adaptive Radiation Therapy，ART)技术受到越来越多的关注及研究。任何一种通过反馈来调节治疗过程的技术均可纳入ART的范畴，比如影像引导放射治疗(Image Guided Radiotherapy，IGRT)、剂量引导放射治疗(Dose GuidedRadiotherapy，DGRT)等。IGRT主要是采集治疗过程中的患者图像，确保肿瘤位置的精准，而DGRT则是在IGRT的基础上提出的。

DGRT除了要对比图像数据外，还要将治疗时的肿瘤和周围正常组织实际吸收剂量与治疗计划中计算出来的剂量进行比对，以及时调整患者摆位、治疗计划再优化，甚至在必要时修正处方剂量。换言之，如果根据患者每个分次实际照射剂量累积情况，调整后续分次照射剂量，或者根据疗程中肿瘤对治疗的响应情况，调整靶区和(或)处方剂量，则可以实现真正的精准放疗-ART。

目前自适应放射治疗计划重优化大都是基于患者解剖结构的变化，手工简单调整或基于优化算法的部分优化，不能确保优化后的计划的最优性，且没有考虑患者实际接受剂量与期望剂量之间的差别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剂量引导自适应放射治疗计划重优化系统，以实现放射治疗计划的自动重优化。

本发明的目的在于提供一种剂量引导自适应放射治疗计划重优化方法，以实现放射治疗计划的自动重优化。

为此，本发明一方面提供了一种剂量引导自适应放射治疗计划重优化系统，包括：导入模块，用于按照国际放射治疗数据传输标准导入研究对象参考图像、解剖结构、计划及剂量信息，以及导入研究对象当前分次治疗时的引导精准定位的图像；数据处理模块，用于将研究对象当前分次图像与参考图像采用形变配准算法进行形变配准，并将参考图像中的解剖结构、计划及剂量信息根据形变配准矩阵映射到当前分次图像上，基于当前图像采用自动分割技术完成研究对象解剖结构的分割并确认，最后计算当前图像中的解剖结构与参考图像中的解剖结构变化；计划重优化判断模块，用于首先根据数据处理模块计算得到的解剖结构变化判断是否超过设置的阈值，超过阈值则直接进入计划重优化模块，否则根据研究对象当前分次治疗后体外测量的剂量分布，采用剂量重建方法重建得到研究对象体内实际接受剂量的信息并与期望计划剂量进行比较，如果剂量偏差大于阈值，则将研究对象当前实际所受累积剂量作为背景剂量，进入计划重优化计算模块，否则采用原参考计划作为当前治疗计划；计划重优化模块，用于根据研究对象当前解剖结构，将参考计划作为先验信息，完成计划重优化。