[发明专利]用于生成处置计划的系统和方法

说明书

本发明涉及用于对靶结构的消融治疗处置的处置计划的生成。根据本发明，(i)向用户可视化处置区域中的剂量分布，所述剂量分布对应于基于第一目标和/或约束生成的第一处置计划，(ii)接收指定所述剂量分布内的剂量值的第一用户输入和指定所述处置区域中的至少一个位置(42)作为针对所述剂量值的靶位置的第二用户输入，(iii)基于第一目标和/或约束和第一用户输入和第二用户输入的第二目标和/或约束被确定，以及(iv)基于第二目标的第二处置计划。

技术领域

本发明总体上涉及对消融治疗处置的用户引导的迭代规划。更具体地，本发明涉及用于生成用于对处置区域内的靶结构的消融治疗处置的处置计划的系统、方法和计算机程序。

背景技术

在消融治疗中，患者的身体内的靶结构(诸如肿瘤)经由放射性或电磁辐射或超声波来处置以便控制癌细胞的生长或杀死癌细胞。同时，处置以这样的方式来递送：被递送到周围健康结构(其通常还被称为风险器官)的辐射或热剂量是尽可能低的。

一个示范性消融治疗流程是所谓的暂时性近距离治疗，其中，施源器被用于在定义的短时间间隔(通常地被称为停留时间)内将一个或多个放射性辐射源放置在处置区域内，以便具体地将定义的辐射剂量施加到肿瘤细胞。消融治疗流程的另外的范例包括高强度聚焦超声(HIFU)、射频(RF)和微波处置和激光消融。

用于控制消融治疗处置的处置参数在处置计划中被定义，所述处置计划在规划系统中被生成。为了确定处置计划，所谓的逆向规划流程可以由规划系统执行。在这样的流程中，靶结构和周围风险器官被识别并且处置目的被指定。这样的处置目的包括可以指定应当实现的对被递送到患者的特定区域的剂量的要求和/或必须实现的对被递送到特定区域的剂量的约束的目标。然后，优化过程被执行以找到实现指定的处置目的的处置计划。

根据用于发现最终处置计划的一个方法，在规划系统中执行操作者引导的迭代优化流程。在该流程中，对处置计划的自动优化在若干优化周期中完成并且在每个优化周期之后规划系统的操作者(通常，医师)可以查看如在相应周期中计算的处置计划，以便检查他/她是否满意产生于该处置计划的剂量分布。如果情况不是这样，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，并且处置计划的下一自动优化可以基于经修改的优化问题来执行。

处置计划的自动优化涉及解决优化问题，所述优化问题基于目标和约束来公式化。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目标。此外，应确保约束被满足。典型的目标函数涉及要递送到靶结构的特定区域的最小剂量和要递送到风险器官的最大剂量，其中，对应的目标函数被配置为使得其当这些剂量要求被实现时具有(全局)最小值。

为了调整这样的系统中的一个优化周期中所生成的处置计划，剂量要求自身通常可以未被修改，因为这些要求通常已经在优化流程的开始处(即，在第一优化周期之前)被设置为对应于期望的剂量分布。相反，用户通常修改成本函数中的个体目标函数的权重。例如，如果用户确定太高辐射或热剂量被递送到风险器官，则他/她可以增加表示针对相关风险器官的最大剂量要求的个体目标函数的权重。

US 2007/0201614公开了一种用于优化辐射治疗的剂量递送的系统和流程。为了确定辐射射束的细射束的适合的权重，总体目标函数被最小化，其包括与所有相关器官和轮廓有关的项。这些项被包括在使用重要性系数的目标函数中。首先，重要性系数根据先前的经验被设置为缺省值并且可以在之后被更改为优化过程的部分。在已经通过最小化目标函数计算细射束权重的情况下，对应的剂量分布图被生成并且用户被给予指示计划的剂量分布是否为满意的机会。如果情况不是这样，则用户被提示以改变重要性参数并且新细射束权重基于改变的重要性参数来确定。

通过修改被分配给个体目标函数的项的权重或重要性参数，用户可以仅间接地影响下一优化周期中计算的剂量分布。因此，接近于期望的剂量分布的剂量分布可以通常仅通过试验和错误方法中的迭代修改来实现。这常常是非常耗时的并且还能够导致不满意的结果。

发明内容