[发明专利]一种近距离放疗计划系统参数自动优化方法和装置

说明书

本发明公开了一种近距离放疗计划系统参数自动优化方法和装置，其中，该方法包括：通过对放射源和病人建模，构建近距离放疗治疗计划系统；基于近距离放疗治疗计划系统，输出肿瘤靶区和危及器官的相关数据，利用粒子群遗传算法对多种剂量学参数进行自动优化得到优化参数；其中，粒子群遗传算法为粒子群算法和遗传算法的混合算法；将优化参数输入到近距离放疗治疗计划系统中，以生成近距离放疗治疗计划。本发明能够代替物理师完成剂量学参数的自动优化，提高制定HDRBT治疗计划的效率和质量。

技术领域

本发明涉及算法设计领域，尤其涉及一种近距离放疗计划系统参数自动优化方法和装置。

背景技术

HDRBT治疗计划主要是通过给出肿瘤靶区和危及器官的优化参数，并由物理师进行不断的调整，最终利用特定的剂量计算算法得到符合剂量分布要求的解，最后，经过放疗医师和物理师评估及计划验证后，便可将通过的计划应用于临床治疗。

HDRBT治疗计划系统是通过对放射源和病人建模，为病人设计出一套合适的放射治疗方案，治疗方案给出放射源在病人体内的驻留位置、驻留时间。

针对HDRBT计划系统，研究内容主要集中在剂量计算准确度、计划设计效率等。自动计划能够在保证计划质量前提下提升计划设计效率，当前已有一些方法致力于放疗计划设计的自动化,如Eclipse和Pinnacle商用治疗计划系统中的Rapid Plan和Auto-Planning功能,也有研究将人工智能技术应用于剂量预测以实现自动计划。

但现有技术存在如下缺点：

1、现有的HDRBT计划系统中靶区和危机器官的参数以人工调整为主，智能化、自动化程度较低；

2、目前常用的HDRBT计划系统的优化结果很大程度上决定于计划设计者的经验和技巧，并且优化过程花费时间较长，物理师需要消耗大量时间寻找靶区和危及器官最合理的剂量体积限值以及该限值对应的权重；

3、现有的自动计划技术主要针对IMRT计划和VMAT计划，关于HDRBT计划自动化技术的研究尚不成熟。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于针对近距离放疗(HDRBT)计划大量耗费人工及计划质量高度依赖物理师临床经验且差异较大等问题，利用临床上主流的放射治疗计划系统(Varian Eclipse)及其脚本应用程序编程接口，采用人工智能的方法实现治疗计划制定过程中优化目标参数的交互式自动调整，提出了一种近距离放疗计划系统参数自动优化方法。

本发明的另一个目的在于提出一种近距离放疗计划系统参数自动优化装置。

为达上述目的，本发明一方面提出了近距离放疗计划系统参数自动优化方法，包括以下步骤：

通过对放射源和病人建模，构建近距离放疗治疗计划系统；

基于所述近距离放疗治疗计划系统，输出肿瘤靶区和危及器官的相关数据，利用粒子群遗传算法对多种剂量学参数进行自动优化得到优化参数；其中，所述粒子群遗传算法为粒子群算法和遗传算法的混合算法；

将所述优化参数输入到所述近距离放疗治疗计划系统中，以生成近距离放疗治疗计划。

根据本发明实施例的近距离放疗计划系统参数自动优化方法，能够利用粒子群遗传算法对多种剂量学参数进行自动优化得到优化参数，将优化参数输入到近距离放疗治疗计划系统中，以生成近距离放疗治疗计划。本发明能够代替物理师完成剂量学参数的自动优化，提高制定HDRBT治疗计划的效率和质量。

另外，根据本发明上述实施例的近距离放疗计划系统参数自动优化方法还可以具有以下附加的技术特征：