[发明专利]为辐射疗法生成多个治疗计划

说明书

提供了一种为辐射疗法生成多个治疗计划的方法，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重。每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量。所述方法在治疗计划系统中进行并包括以下步骤：生成治疗计划的第一集合；基于治疗计划的第一集合来确定通量元素的子集；以及生成至少两个治疗计划的第二集合，其中所述治疗计划仅包含用于通量元素的子集的权重。

技术领域

本公开涉及辐射疗法领域，尤其涉及在限制通量元素的子集的同时生成这种计划。

背景技术

用于辐射疗法计划的多标准优化(MCO)也被称为多目标优化，是一种允许用户例如通过一组滑动条来修改导向剂量分布(navigated dose distribution)的技术进展，其中每个滑动条表示影响剂量分布的标准。导向剂量是用于预先计算的一组基本计划的剂量分布的凸组合(凸组合是加权平均值，其中权重为非负的且总和为1)。导向剂量分布基于当前滑块位置来实时更新。如果通过可行的治疗计划可以准确地重新创建导向剂量分布，那么导向就可以直接传递，可行的治疗计划也就是将传递系统关于计划参数的所有限制都考虑进去的计划。

虽然物理剂量与光点权重之间的关系是线性的，但是对于扫描离子的直接可传递导向并不容易。线性意味着基本计划的光点权重的凸组合限定了准确重建导向剂量分布的治疗计划，其中凸系数与用于导向剂量分布的系数相同。但是，这些导向光点权重必须满足某些限制，即要求每个权重要么为零，要么介于某个下限与上限之间。这些界限可以是固定的也可以取决于射束能量。对于支持连续扫描的离子传递系统而言，光点权重范围也可以取决于光点片段的长度。即使基本计划的所有光点权重都是可行的，导向光点权重相对于所述限制通常也不可行。

基于弧线的光子射束辐射疗法——诸如螺旋断层疗法和体积调制弧线疗法(VMAT)——的传递也受通量元素的权重控制，通量元素的权重必须满足要求每个权重要么为零，要么介于某个下限与上限之间的限制。与离子射束疗法情况类似，即使基本计划的所有通量权重都是可行的，导向通量权重相对于所述限制通常也不可行。

在现有技术中，可以使用后处理来实现可传递的治疗计划。例如，将相对于光点权重限制不可行的导向光点权重四舍五入为最接近的可行值。这种后处理导致可传递计划的剂量分布偏离导向剂量分布。需要补偿导向剂量分布与可传递计划的剂量分布之间的差异，这会使得治疗计划工作流程成为耗时的试错过程。

在US 20130304503A1中公开了一种剂量分布计划的计算机辅助定制方法。从初始计划出发，用户为局部三元体组指定新的剂量值，其可以是初始计划覆盖的总体积的一小部分(5％或更少)。目的可以是避免在风险区域局部给药过量或者在目标区域局部给药不足。然后，通过与初始计划基本相同的方式将初始计划转换为具有指定新剂量值的导向计划。因为初始计划仅仅在局部发生变化，所以实际上保持了初始计划。可将初始计划以及由此导出的导向计划的凸组合与允许用户改变每个计划的权重的输入装置一起可视化。

发明内容

一个目标是改进如何实现可传递的治疗计划。

根据第一方面，提供一种为辐射疗法生成多个治疗计划的方法，每个治疗计划指定多个几何限定的通量元素的权重。每个权重限定辐射通量的量，从而向目标体积提供辐射剂量。方法在治疗计划系统中执行并包括以下步骤：生成治疗计划的第一集合；基于治疗计划的第一集合来确定通量元素的子集；以及生成至少两个治疗计划的第二集合，其中治疗计划仅包含用于通量元素的子集的权重。

治疗计划的第二集合中的通量元素的每个非零权重可以大于或等于最小权重。

生成至少两个治疗计划的第二集合(12)可以包括应用子集外部的通量元素应当为零的约束。

治疗计划的第一集合可以是关于第一多标准优化问题的优化结果，并且治疗计划的第二集合可以是关于第二多标准优化问题的优化结果。第二多标准优化问题与第一多标准优化问题的不同之处可以在于子集外部的通量元素应当为零的约束。