[发明专利]计划放射治疗过程的放射治疗计划系统、方法和计算机程序

说明书

本公开涉及用于计划放射治疗过程的放射治疗计划系统、方法和计算机程序。本发明涉及用于计划放射治疗过程的放射治疗计划系统8。质量降低单元11降低较高质量的ODM 51的质量以创建质量降低的ODM 52，并且处理计划生成单元12通过执行包括第一优化的优化来生成处理计划，第一优化针对MLC 4的每个叶对41独立地优化一个或多个叶配置，使得由叶对的叶配置整形的放射束3的累积注量近似于质量降低的ODM的对应部分。稍后基于利用所生成的处理计划而被初始化的局部搜索算法，对较高质量的ODM执行较高质量优化过程，以生成较高质量的处理计划。本发明利用确定性的全局算法代替计划处置中的关键步骤。

技术领域

本发明涉及用于计划放射治疗过程的放射治疗计划系统、方法和计算机程序。本发明还涉及包括该放射治疗计划系统的放射治疗系统。

背景技术

典型的放射治疗系统包括放射源和多叶准直器(MLC)，放射源被配置为发射用于处理对象的放射束，多叶准直器(MLC)包括用于形成MLC的孔径的可移动叶的多个叶对，使得放射束由该孔径整形。旋转单元使放射源和MLC围绕对象旋转，以便将经整形的放射束从多个位置施加到对象。为了执行放射治疗过程，放射源、MLC和旋转单元由控制器根据处理计划来控制，处理计划包括像比如针对放射源相对于MLC叶对的对象不同配置的不同位置的处理参数。处理计划通过使用优化算法来生成，优化算法试图将对象内基于要确定的处理参数而仿真的仿真剂量分布与对象内的期望剂量分布之间的偏差最小化。

这种已知的处理计划生成具有以下缺点：对于某些类型的放射治疗过程，诸如体积调制弧治疗(VMAT)，优化算法可能不能找到针对给定的放射输送时间的最优处理参数(参见J.Unkelbach等人的“Optimization approaches to volumetric modulated arctherapy planning”,Med.Phys.,Vol.42,No.3,pages 1367to 1377(2015))。这是由于如下事实：这些放射治疗过程的处理计划问题是根本上非凸的优化问题，从而阻止了使用局部搜索方法找到最优解，而同时具有太大的维度而不能用典型的全局优化方法来解决。替代地，现有的软件解决方案依赖于随机或启发式初始化方法，这两种方法都不能保证在确定性的时间量内找到——在任何意义上的——最优解。

发明内容

本发明的一个目的是提供允许对放射治疗过程的改进计划的放射治疗计划系统、方法和计算机程序。本发明的另一目的是提供包括该放射治疗计划系统的放射治疗系统。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于计划放射治疗过程的放射治疗计划系统，其中放射源被配置为发射用于处理对象的放射束，MLC包括用于形成MLC的孔径的可移动叶的多个叶对，使得放射束由孔径整形，放射治疗过程包括使放射源和MLC沿着围绕对象的弧旋转，以便将经整形的放射束从弧上的至少一个位置处施加到对象，其中放射治疗计划系统包括：

-质量降低单元，被配置为降低包括像素的较高质量开口密度矩阵(ODM)的质量，以创建质量降低的ODM，像素提供目标子束注量，以及

-处理计划生成单元，被配置为通过执行包括第一优化的优化来生成处理计划，第一优化针对MLC的每个叶对独立地优化一个或多个叶配置，使得由叶对的一个或多个叶配置整形的放射束的累积注量近似于质量降低的ODM的对应部分，

其中处理计划生成单元还被配置为：基于利用所生成的处理计划而被初始化的局部搜索算法，对较高质量的ODM执行较高质量优化过程，以便生成较高质量的处理计划。