[发明专利]生成用于优化外部射束放射治疗计划的输入的方法和设备

说明书

本发明涉及用于对例如迭代VMAT算法的动态滑动窗口式初始化。具体地，预想到动态滑动窗口转换方法，其中，考虑典型的动态VMAT约束以找到能够用作针对任何VMAT算法的准可行的启动初始化的一组最优合适开口(即，二元掩模)，其能够被细化直到达成了可递送计划。这里，执行多叶叶尖轨迹最小二乘约束优化以找到针对所有弧形点的所有MLC叶对的一组最优单向轨迹。为了确保返回准可行(或更好的准可递送)解决方案，例如可以强制执行最大剂量率、最大机架速度、最大叶速度和最大处置时间。

技术领域

本发明涉及利用多叶准直器(MLC)对外部射束放射治疗(特别是容积旋转调强放疗(VMAT))的规划，并且特别涉及生成用于优化外部射束放射治疗计划的输入而提供对优化的热启动初始化的方法。

背景技术

为了安全有效地实施VMAT(其作为外部射束放射治疗的示例)，了解MLC的特性、相关联的递送系统以及应用于VMAT时每个系统的局限性是很重要的。

通常，从在沿着整个VMAT弧形的典型的等间距角位置处计算的有限数量的“理想”强度分布(理想注量图)开始，创建一组初始最优弧形MLC分段开口(也被称为“控制点”)。为了达到用户所需的剂量质量，这些弧形开口经由多个后续剂量优化得到进一步细化，这些后续剂量优化主要旨在减少叶尖散射效应和几何离散化误差(剂量角度近似)，该几何离散化误差是在仅使用少量在非常有限的VMAT弧形角位置处优化的注量图时引入的。

在针对VMAT弧形开口生成(AOG)(即，弧形叶排序)的文献(参见例如K.Otto的“Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc”(Med Phys.，2008年第35卷第1期第310–317页)，K.Bzdusek的“Development and evaluation of anefficient approach to volumetric arc therapy planning”(Med Phys.，2009年第36卷第6期第2328–2339页)或J.Unkelbach等人的“Optimization approaches to volumetricmodulated arc therapy planning”(Med.Phys.，第42卷第1367页2015年)中已经提出了若干方法。

通常，这些方法试图创建一组离散的弧形分段开口，这些弧形分段开口能够连续地递送满足所有临床限制的最优剂量分布。为了确保可递送性，在VMAT计划优化期间还考虑了静态机器约束和动态机器约束。

众所周知的VMAT离散化问题被称为“小弧近似误差”(参见例如V.Feygelman等人的“Initial dosimetric evaluation of SmartArc–a novel VMAT treatment planningmodule implemented in a multi-vendor delivery chain”(Journal of AppliedClinical Medical Physics，第11卷第1期2010年1月)或S.Webb和D.McQuaid的“Someconsiderations concerning volume-modulated arc therapy:a stepping stonetowards a general theory”(Phys Med Biol.，2009年第54卷第14期第4345–4360页)。这是在优化和递送离散弧形而不是理想的连续VMAT弧形时产生的剂量误差。Webb和McQuaid首先描述并形成了这个概念，并且指出当感兴趣点远离等中心移动时，近似值会被破坏。