[发明专利]在优化期间用于OAR和靶目标的调谐方法和介质

说明书

在辐射处置规划中，执行多个优化循环。在每个优化循环中，计算由规划图像(42)表示的患者中的剂量分布(60)，所述规划图像具有在规划图像中定义的感兴趣区域(ROI)。根据目标函数的目标函数值(OFV)目标(52)来确定目标函数(50)的权重(64)。通过调节计划参数以相对于复合目标函数(62)优化所计算的剂量分布来产生优化剂量分布。至少一个优化循环可以包括更新(70)至少一个OFV目标以至少用在下一执行的优化循环中。至少一个优化循环可以包括基于靶ROI的覆盖率的度量与靶ROI的期望覆盖率的比较来更新量化与靶ROI的靶剂量的顺应性的目标函数。

技术领域

以下总体上涉及辐射治疗技术、逆调制辐射治疗规划技术、调制电弧辐射治疗技术等。

背景技术

强度调制辐射治疗(IMRT)是用于恶性肿瘤的靶向处置的已知技术。IMRT技术包括常规IMRT以及变体，例如强度调制质子治疗(IMPT)、体积调制电弧治疗(VMAT)、强度调制电弧治疗(IMAT)等。在辐射处置规划中，使用透射计算机断层扫描(CT)或其他成像模态来采集规划图像。剂量师使靶(例如，要被辐照的癌性肿瘤)和要避免的一个或多个危及器官(OAR)轮廓对齐，以(至少在一定程度上)避免接收大辐射剂量。各种目标被公式化。对于肿瘤或OAR，一些典型的目标包括最小剂量(Min Dose)、最大剂量(Max Dose)、至给定体积的最小剂量(Min DVH)和/或至给定体积的最大剂量(Max DVH)的某种组合。DVH目标规定：不超过ROI体积的x％可以超过指定的最小(或最大)剂量限制。作为一个示例，Min DVH目标可以指定不超过ROI体积的30％可以超过某个最小剂量。对于靶，均匀剂量目标是另一个常见目标。可以采用额外目标或其他目标，例如最大等效均匀剂量目标或正常组织并发症概率(NTCP)类型的目标。除了该目标之外，可以对优化施加一个或多个硬约束。

目标被公式化成对应目标函数。在常规公式化中，每个目标函数量化不顺应对应目标的程度。因此，如果对于靶的所有体积元素或目标适用于的OAR的所有体积元素满足对应目标，则目标函数值(OFV)恰好为零。另一方面，如果对于靶或OAR的特定体积元素分数未满足目标，则OFV将大于零，幅度指示未满足目标的程度。在具有30％体积规格的说明性MinDVH中，目标函数将随着超过30％的体积元素超过指定的最小剂量的程度而量化不顺应性。如果少于总ROI体积的30％超过指定的最小剂量，则目标函数将返回零值(完全顺应)。

目标函数被组合以形成复合目标函数。额外输入包括定义靶和OAR的规划图像和轮廓，表示被规划以递送辐射处置的辐射递送设备的辐射递送设备模型，以及参数化的辐射处置规划，其参数可以表达为(一个或多个)辐射源和/或它们在患者周围的移动的物理上可实现的参数，或者为随后转换成物理上可实现的参数的“虚拟”参数。例如，用于IMRT的物理上可实现的参数可以包括在控制点处的多叶准直器(MLC)设置，以及在IMRT技术(例如VMAT、IMAT或辐射射束源在患者周围移动的其他辐射处置技术)中沿弧的波束移动速度，等等。“虚拟”参数如果被采用，则例如可以包括代表辐射射束的小面积分段的“子射束”的权重。

利用提供的这些输入，剂量优化被执行以调节辐射处置计划的参数，从而相对于复合目标函数优化所递送的放射剂量分布。得到的辐射处置计划被转换为物理上可实现的参数(在剂量优化期间使用虚拟参数(例如子射束)的情况下)，并存储在非瞬态存储介质中，以供以后执行辐射处置时使用。