[发明专利]一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化系统

说明书

本发明提供一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化系统，鲁棒性优化方法包括：获取病人数据，所述病人数据包括处方；对所述处方进行鲁棒性优化，获得优化方案；选用一种RBE模型作为第一RBE模型，根据优化方案对RBE模型进行求解，获得优化治疗计划；利用另一种或另一些RBE模型对优化治疗计划进行评估和校正，获得满足另一种或另一些RBE模型评估的最终优化治疗计划。目前每种RBE模型与生物实验结果有一定差异，基于一种RBE模型获取优化治疗计划，通过另一种或另一些RBE模型对优化治疗计划进行评估和校正，使最终优化治疗计划可以满足多种RBE模型的评价指标；通过对处方进行鲁棒性优化，提高优化治疗计划或最终优化治疗计划的准确性。

技术领域

本发明涉及放射治疗计划系统(TPS)的优化方法领域，尤其涉及一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化系统。

背景技术

质子和重离子的放疗技术作为常用的放疗手段，在精准将剂量投递到规则或不规则的靶区的同时，可以减少对健康器官的伤害。质子治疗和重离子治疗对于不确定性因素较敏感，任何一个外部或者内部因素的干扰都可能使得治疗计划与治疗结果出现偏差，治疗过程中对于质子束或重离子束强度的控制等比例地放大了不确定性因素对于最终结果的影响。

目前临床中使用定值1.1来衡量质子优化的相对生物效应(RBE，Relativebiological effectiveness)，根据实验结果可知质子和重离子的RBE是与介质类型、放射能量、传能线密度(LET，Linear Energy Transfer)等因素高度相关的变量，定值1.1衡量的方法不能准确反应实际的相对生物效应值。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化方法和系统，通过对处方进行优化；基于一种RBE模型获取优化治疗计划，通过另一种或另一些RBE模型对优化治疗计划进行评估和校正，获得满足多种RBE模型的、高鲁棒性的治疗计划。

为了便于理解本发明的技术方案，下面先对本发明中波及的若干专业术语进行简要说明。

相对生物效应(RBE，Relative biological effectiveness)，反应了达到相同效果所需的光子剂量与质子剂量的比值或光子剂量与重离子剂量的比值。

传能线密度(LET，Linear Energy Transfer)，为射线在单位长度径迹上传递的能量。

生物效应(BE，Biological Effect)是指在射线影响下，对生物体产生的影响。

射束(beam)定义为射线中的一道流束。单元射束(beamlet)为一种用于射束强度调节的细分单位，用于光子或质子的强度分布优化和治疗计划的剂量计算。射束可以用单元射束的合集进行表示。

处方剂量是指临床治疗中，所希望或计划达到的剂量。

本发明提供一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化方法，包括以下步骤：

步骤101：获取病人数据，所述病人数据包括处方；

步骤102：对所述处方进行鲁棒性优化，获得优化方案；

步骤103：选用一种RBE模型作为第一RBE模型，基于优化方案和第一RBE模型，获得优化治疗计划；

步骤104：利用另一种或另一些RBE模型对优化治疗计划进行评估和校正，获得满足另一种或另一些RBE模型评估的最终优化治疗计划。

优选的，本发明还包括用BE模型和RBE模型的关系计算RBE的方法：获取BE模型；建立RBE与BE的关系。

优选的，以质子为例，所述BE模型包括质子BE模型：