[发明专利]用于确定治疗计划的弧成本的方法和治疗计划系统和计算机可读装置

说明书

提供了一种用于确定弧成本的方法。该方法包括以下步骤：确定多个射束定向；以及评估包括至少一个成本函数的集合，该成本函数包括中间暴露成本函数，该中间暴露成本函数是通过执行以下子步骤而评估的：将至少一个靶区投影在射束平面上；基于准直器角度值确定对准角度；沿着对准角度，在射束平面中发现至少一个靶区投影的区域之间的任何中间区域；确定中间暴露成本函数的值。该方法进一步包括以下步骤：发现多个弧，其中每个弧包括多个射束定向的序列；以及对于多个弧中的每个弧，基于该弧的射束定向的成本函数值，计算至少一个弧成本。

技术领域

本发明涉及一种用于放射治疗计划的弧的评估的方法、治疗计划系统、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

在放射治疗中，靶区(target volume)被一个或几个治疗射束照射。可以使用各种类型的治疗射束，例如光子、电子和离子射束。靶区可以例如表示癌症肿瘤。治疗射束穿透被照射的组织并传递吸收剂量以杀死肿瘤细胞。

向靶区提供辐射的一种方法是使用容积旋转调强放疗(Volumetric ModulatedArc Therapy：VMAT)，其中辐射在运动期间——例如在机架的运动期间——流动。这与在运动期间关闭放射相比，可以缩短治疗时间。然而，确定这样的治疗计划的适当的弧是非常复杂的任务，并且与确定要从一组固定位置提供的剂量完全不同。

Smyth等，“Non-coplanar trajectories to improve organ at risk sparingin volumetric modulated arc therapy for primary brain tumors(用于改善原发性脑肿瘤中容积旋转调强放疗的危及器官保留的非共面轨迹)”，放射治疗和肿瘤学121(2016)124-131公开了原发性脑肿瘤放疗中对危及器官(OAR)保留的非共面容积旋转调强放疗(VMAT)轨迹的评估。

但是，如果存在进一步改善弧评估的方法，则这将是非常有益的。

发明内容

本文中提出的实施例的目的是改善用于放射治疗中的弧的评估。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定用于在以至少一个靶区为目标的放射治疗中使用的治疗计划的各个潜在弧的弧成本的方法。该方法在治疗计划系统中执行，并且包括以下步骤：确定多个射束定向，其中，每个射束定向包括诊察台角度、准直器角度和机架角度的相应值，每个射束定向定义通过准直器的射束方向；针对每个射束定向，评估至少一个成本函数的集合，其中，该至少一个成本函数包括中间暴露成本函数，该中间暴露成本函数是通过执行以下子步骤而评估的：将至少一个靶区投影在作为射束定向的射束方向的法向平面的射束平面上；基于准直器角度值确定对准角度；沿着对准角度在射束平面中发现至少一个靶区投影的区域之间的任何中间区域，使得存在最多一个与每个平行于对准角度的线相交的中间区域；基于任何中间区域确定中间暴露成本函数的值。该方法进一步包括以下步骤：发现多个弧，其中每个弧包括多个射束定向的序列；以及针对多个弧中的每个弧，基于该弧的射束定向的成本函数值，计算至少一个弧成本。

本文提出的解决方案考虑到准直器等同于治疗机的物理限制。这使我们能够丢弃例如被Smyth等人的方法认为是有益的但不能由治疗机以有益的方式实现的射束定向。与现有技术相比，这还使我们能够优化附加的自由度(准直器角度)。

发现任何中间区域的步骤可以包括发现不同靶区投影之间的任何中间区域。

该方法可以进一步包括以下步骤：基于各个弧成本，选择至少一个弧以用于在治疗计划中使用。

发现中间区域的步骤可包括针对沿着对准角度的多个平行条带中的每个平行条带，发现至少一个靶区投影的区域之间的条带区域，其中，每个条带与多叶准直器的一对叶片相关联。

发现中间区域的步骤可以包括对射束定向执行注量图优化，并将所优化的注量图分割成一个或多个多叶准直器设置。