[发明专利]用于执行放射疗法的剂量计算的计算机系统

说明书

提出了一种用于放射疗法治疗的基于场景的治疗方案优化方法，其中限定第一和第二可能场景。针对各场景限定不同优化函数并且通过应用第一场景下的第一优化函数以及第二场景的第二优化方案来优化该治疗方案，进而获得第一优化放射疗法治疗方案。

技术领域

本发明涉及放射疗法治疗方案的优化以及特别是考虑不同场景(scenario)的放射疗法治疗方案。

背景技术

通常，放射疗法治疗方案包括优化方案以实现一个或多个设定目标。为了努力尽可能接近地实现这些目标，限定了优化问题。优化问题通常包括目标函数，其具有一个或多个目标函数组成，每个组成(constituent)与优化应该努力朝向的目标相关。优化问题通常还包括一个或多个约束条件，也就是说，应该更加严格地履行的条件，诸如针对肿瘤的最小化剂量或针对危及器官(organs at risk)的最大剂量，或控制目标函数的变量的边界。

在生成放射疗法治疗方案时，通常有一些无法精确知道的变量。这意味着始终会具有一些不确定性。为了处理这些不确定性，可以限定一些不同的场景，每个表示可能的变化值的集，并且可以优化该方案以给出对所有场景的满意结果。

能够考虑的不确定性包括但不限于：

·治疗准备的不确定性。这可以包括如由不准确勾画(delineation)、图像采集期间不准确的患者定位、以及CT亨氏单位转化至质子阻止能量中的不精确性所引起的不确定性。

·治疗执行的不确定性。这些不确定性可与治疗部位内的变量有关，诸如患者摆位、器官运动和呼吸运动中的不确定性。其他治疗执行的不确定性随时间变化而引起，包括肿瘤收缩、或患者的一般体重减少。

·参数的不确定性，诸如放射生物学模型参数估计或剂量处方中的不确定性。

在基于场景的优化方法中，限定一些场景，每个表示一个可能配置，或针对一个或多个不确定性的一组变量。限定一组目标并以在所有这些场景中尽可能满足这些目标为目标来优化方案。该优化导致与仅以单个场景为条件的优化相比对错误不太敏感的方案。该优化可例如通过试图使针对最差情形场景的目标函数满足一定的最小目标来执行，或通过最小化所有场景上目标函数的加权平均来执行。

设定的目标可能分别与针对靶和危及器官的最小和最大剂量有关，或与治疗结果的DVH或另一合适量度有关。例如，目标可以是：至少靶的一定部位应该接受至少一定的最小剂量。为了获得可实现方案，设定目标以使得它们能够满足可能场景。会发生一个或多个差性能的场景相比其他场景来说仅能够满足极其低的目标。在这些情形中，通常忽略差性能的场景并且仅在更高性能的场景上执行方案。

发明内容

本发明的一个目的是进一步改进用于放射疗法治疗方案优化的基于场景的计算机系统。

本发明涉及一种用于执行放射疗法的剂量计算的计算机系统，该计算机系统包括处理装置和程序存储器，在程序存储器中存储有计算机程序，该计算机程序当被执行时将控制处理装置，以通过使用基于场景的优化函数，来基于至少第一和第二场景执行优化，每个场景表示至少一个不确定性的实现，计算机程序当被执行时将控制处理装置执行以下步骤：

a、提供用于治疗方案优化的输入数据；

b、限定针对第一场景的第一优化函数；

c、限定针对第二场景的第二优化函数，所述第二优化函数不同于第一优化函数；

d、通过应用第一场景下的第一优化函数和第二场景下的第二优化函数来优化放射疗法治疗方案，进而获得第一优化放射疗法治疗方案。