[发明专利]放射治疗法的粒子束优化方法及其设备

权利要求书

1.一种优化由粒子束集传送的放射剂量的方法，其中各粒子束为放射治疗粒子束，所述方法包括以下步骤：

提供所述粒子束集的模型、以及目标剂量；

确定包含源自所述模型的格拉姆矩阵的标准形式的模型和目标剂量；

对所述目标剂量进行二次抽样，以确定所述粒子束集的初始强度值，并在收敛之前进行下述步骤的迭代：

向各强度值添加很小的正值0<ε<<1，以确保所述强度值大于零；

将强度值矢量乘以所述格拉姆矩阵，以确定积；

逐元素地将所述积划分成目标剂量形式，以确定对应的比；以及

确定在数值误差容限内所述比是否都接近于1，如果接近1，则输出所述粒子束集的强度值；如果不接近1，则在下次迭代之前将所述强度值乘以所述比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述格拉姆矩阵的各元素针对各粒子束对，表示由该粒子束对传送的放射剂量的内积。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

在可能时将所述格拉姆矩阵分解为外积，并且将所述外积的因子直接应用到所述粒子束集的强度值。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

通过将辅助矩阵矢量积加到所述比的分母，将所述放射剂量的误差缩小到所述目标剂量的矩形子区域中，所述辅助矩阵矢量积表示对于所述子区域内的剂量值缺失的额外惩罚。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

通过将辅助矩阵矢量积加到所述比的分子，对所述放射剂量的任意子区域加以严格放射限制，所述辅助矩阵矢量积表示确保严格放射限制的影子价格。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

将所述模型转换成对偶形式，并且对该对偶模型应用二次抽样步骤，来计算针对所述目标剂量规定的各约束的影子价格。

7.一种优化由粒子束集传送的放射剂量的设备，其中各粒子束为放射治疗粒子束，所述设备包括：

用于提供所述粒子束集的模型以及目标剂量的装置；

确定装置，用于确定包含源自所述模型的格拉姆矩阵的标准形式的模型和目标剂量；

用于对所述目标剂量进行二次抽样，以确定所述粒子束集的初始强度值，并且在收敛之前进行下述步骤的迭代的装置：

向各强度值添加很小的正值0<ε<<1，以确保所述强度值大于零；

将强度值矢量乘以所述格拉姆矩阵，以确定积；

逐元素地将所述积划分成目标剂量形式，以确定对应的比；以及

确定在数值误差容限内所述比是否都接近于1，如果都接近1，则输出所述粒子束集的强度值；如果不是都接近1，则在下次迭代之前将所述强度值乘以所述比。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述格拉姆矩阵的各元素针对各粒子束对，表示由该粒子束对传送的放射剂量的内积。

9.根据权利要求7所述的设备，所述设备还包括：

用于在可能时将所述格拉姆矩阵分解为外积，并且将所述外积的因子直接应用到所述粒子束集的强度值的装置。

10.根据权利要求7所述的设备，所述设备还包括：

用于通过将辅助矩阵矢量积加到所述比的分母而将所述放射剂量的误差缩小到所述目标剂量的矩形子区域中的装置，所述辅助矩阵矢量积表示对所述子区域内的剂量值缺失的额外惩罚。

11.根据权利要求7所述的设备，所述设备还包括：

用于通过将辅助矩阵矢量积加到所述比的分子，对所述放射剂量的任意子区域加以严格放射限制的装置，所述辅助矩阵矢量积表示确保严格放射限制的影子价格。

12.根据权利要求7所述的设备，所述设备还包括：

用于将所述模型转换成对偶形式，并且对该对偶模型应用二次抽样步骤，来计算针对所述目标剂量规定的各约束的影子价格的装置。