[发明专利]用于放射治疗处置的处置计划生成

说明书

本发明涉及一种用于规划放射治疗处置的系统。所述系统获得根据量化由辐射分量提供的辐射量的参数的值生成的第一处置计划，获得改变递送到至少一个体积元素的辐射剂量的指令，并且针对辐射分量中的每个，基于指令并基于辐射分量对递送到至少一个体积元素的辐射剂量的贡献来直接计算由辐射分量提供的辐射量的变化。为了观察参数值的上阈值和/或下阈值，通过以下来计算经更新的参数值：将所确定的变化迭代地添加到参数值，直到参数值达到阈值或直到实现期望的剂量变化。

技术领域

本发明总体上涉及放射治疗处置的用户指导的规划。更具体地，本发明涉及用于生成用于对患者身体的区域内的目标结构进行放射治疗处置的处置计划的系统、方法和计算机程序。

背景技术

在放射治疗中，通过放射性或电磁辐射或超声波来处置患者身体内的目标结构，例如肿瘤，以便控制癌细胞的生长或杀死癌细胞。同时，以这样的方式来递送处置：递送到周围健康结构的辐射或热剂量尽可能低，所述周围健康结构通常也被称为危及器官(OAR)。

一种示例性放射治疗流程是所谓的临时近距离放射治疗，其中，使用施加器将一个或多个放射性辐射源在处置区域内放置限定的短时间间隔(通常称为停留时间)，以便将限定的辐射剂量特别地施加到肿瘤细胞。另外的放射治疗流程是外部射束放射治疗，其中，将聚焦的且特定形状的外部辐射射束指向目标结构。放射治疗流程的另外的示例包括射频(RF)和微波处置以及激光消融。此外，本文所用的术语放射治疗还涵盖其他消融治疗模态，例如特定的高强度聚焦超声(HIFU)。

在规划系统中生成的处置计划中定义了用于控制处置的处置参数。为了确定处置计划，可以执行所谓的反向规划流程。在这样的流程中，目标结构和周围OAR被确定，并且处置目标被指定。这样的处置目标包括应当满足的可以指定对递送到患者的某些区域的剂量的要求的软约束，和/或必须满足的递送到某些区域的剂量的硬约束。然后，执行优化过程以找到满足指定处置目标的处置计划。

根据用于找到最终处置计划的一种方法，执行操作者指导的迭代优化流程，其中，在若干周期中进一步优化了预先优化的处置计划。在该流程中，将在每个优化周期中对处置计划进行自动优化，并且在每个优化周期之后，规划系统的操作者(通常是医师)可以查看相应周期中计算出的处置计划，以便检查是否他/她对由相应处置计划产生的剂量分布感到满意。如果不是这种情况，则操作者可以对优化问题进行修改以实现期望的剂量分布，并且可以基于修改后的优化问题对处置计划执行下一自动优化。

处置计划的自动优化涉及解决优化问题，其是基于软约束和硬约束来制定的。在典型的规划系统中，优化问题对应于成本函数的最小化，成本函数是个体目标函数的加权和，其中，每个个体目标函数表示一个软约束。另外，必须确保满足硬约束。典型的目标函数涉及要递送到目标结构的特定区域的最小剂量，以及要递送到OAR的最大剂量，其中，对应的目标函数被配置为使得在满足这些剂量要求时其具有(全局)最小值。

为了调整在这样的系统中在一个优化周期中生成的处置计划，通常不能修改剂量要求本身，因为这些要求通常被设置为与优化流程开始时，即在第一优化周期之前已经存在的期望剂量分布相对应。代替地，用户通常会修改成本函数中个体目标函数的权重。例如，如果用户确定向OAR递送太高剂量，则他/她可能会增加表示相关OAR的最大剂量要求的个体目标函数的权重。

通过修改分配给目标函数的权重，用户只能间接影响在下一个优化周期中计算出的剂量分布。因此，通常只能通过反复试验方法中的迭代修改来获得接近期望剂量分布的剂量分布。这通常非常耗时，并且还可能导致不令人满意的结果。

EP 2 260 902 A1公开了一种辐射处置规划系统，其中，用户可以交互地指定局部剂量变化，并且该系统修改初步处置计划，以诸如考虑输入的局部剂量变化。为了修改处置计划，系统计算适当的体素权重调节，使得局部剂量按照用户的规定进行变化。为此目的，可以以相同的方式改变对相关体素的剂量有贡献的体素的权重。作为备选，可以仅修改对局部剂量具有最高贡献的体素，或者可以修改对超过预定阈值的局部剂量具有相对贡献的那些体素。

发明内容