[发明专利]一种基于叶片速度时间曲线的旋转调强优化装置

说明书

本发明公开了一种基于叶片速度时间曲线的旋转调强优化装置。涉及医学物理领域，首先通过机器参数作为输入参数，采用叶片可变速度时间函数，在叶片允许的最大速度和最大加速度的前提下，建立不同时间下的叶片速度时间模型；其次，在旋转调强优化过程中，基于已建立的叶片速度时间模型，采用直接机器参数约束优化，进行优化旋转调强计划。本发明能够快速交付精确的旋转调强计划。

技术领域

本发明涉及医学物理领域，具体涉及一种用于旋转调强优化问题模型，特别是涉及一种基于叶片速度时间曲线的旋转调强优化装置及其优化方法。

背景技术

随着放射治疗技术的蓬勃发展，其放射治疗计划的方法也在相继提出并付诸临床使用，尤其近些年快速发展的旋转调强技术。

旋转调强(VMAT)是放射治疗的一种，由三维适形放疗发展而来。旋转调强利用动态多叶光栅、可变剂量率以及旋转机架等进行单弧或者多弧对靶区进行治疗，旋转调强通过近似于多野的照射方式在保护危及器官的同时达到和调强放射一样甚至更好的治疗效果。旋转调强可以大大缩短整个治疗时间，并能够保证治疗效果。

在旋转调强放疗设备中多叶光栅中，通过对叶片的独立连续运动控制可实现目标剂量分布的成形。然而，在叶片轨迹规划中通常仅考虑叶片运动的最大速度约束，旋转调强优化的过程中认为叶片为匀速运动，没有考虑叶片的加速或减速运动变化，这导致难以保证叶片轨迹的精度和旋转调强治疗的效果。

发明内容

本发明技术解决问题：为克服现有技术方案不足，本发明的目的提供一种基于叶片速度时间曲线的旋转调强优化装置及其优化方法，建立基于不同时间下的叶片速度时间模型，并基于此实施直接机器参数优化模型，实现旋转调强计划的快速、精确优化。因此，本发明具有重要的实用价值。

本发明的技术方案是：一种基于叶片速度时间曲线的旋转调强优化装置，包括相互连接的用户输入装置、叶片速度时间模型装置及旋转调强优化装置。

进一步的，所述的叶片速度时间模型装置，由机器参数作为输入参数，采用叶片可变速度时间函数建立叶片速度时间模型；

所述的旋转调强优化装置，是基于建立的叶片速度时间模型，采用直接机器参数优化生成旋转调强计划。

进一步的，所述的用户输入装置包括：用户输入器官组织、弧长起始角及终止角度、机架角及计划优化参数信息。

进一步的，所述的叶片速度时间模型装置具体包括：使用叶片速度时间函数在不同叶片时间上建立叶片速度时间模型，在射线源照射过程中，光栅叶片的相对运动实现剂量调节，在叶片允许的最大速度和最大加速度的前提下，根据叶片的非匀速运动，建立不同时间下的叶片速度时间模型，其计算公式如下所示：

X＝S(a(t),t)

0＜v＜V_max

0＜a＜a_max

其中，X表示光栅的叶片位置，v表示叶片运动速度，V_max表示叶片运动允许的最大速度，a表示叶片运动加速度，a_max表示叶片运动允许的最大加速度。

进一步的，所述的旋转调强优化装置具体包括：通过叶片速度时间模型得到目标函数对叶片运动时间的偏导数，基于建立的叶片速度时间模型，采用直接机器参数优化生成旋转调强计划。

进一步的，一种基于叶片速度时间曲线的旋转调强优化模块装置的优化方法，其具体操作步骤如下：

步骤(3.1)、基于用户输入装置，设置用户输入器官组织、弧长起始角及终止角度、机架角、计划优化参数信息；

步骤(3.2)、基于器官矩阵进行强度优化，接着进行子野分割，添加生成旋转调强的控制点，从而输出控制点子野；