[发明专利]用于确定IMRT中的射束数量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定在强度调制的辐射治疗(IMRT)中的射束数量的装置、方法以及计算机程序。本发明还涉及用于的IMRT系统、IMRT方法以及执行所述IMRT的IMRT计算机程序。

背景技术

在IMRT流程期间，利用来自不同方向的不同射束来辐照在人内的规划的目标体积(PTV)，其中，通过使用多叶准直器(MLC)来对射束的强度进行空间调制。在将IMRT应用于人之前，例如根据以下来计算处置规划：PTV的位置和形状、射束数量、MLC的技术特性、要被应用到PTV的规定的目标辐射剂量、处于风险中的器官(OAR)的位置和形状等。处置规划应当被确定为使得PTV接收规定的目标辐射剂量，同时被应用到OAR的辐射剂量小于预先定义的阈值。处置规划的质量取决于-尤其是-在各自的处置规划确定算法中输入的射束数量。

J.Stein等人的文章“Number and orientations of beams in intensity-modulated radiation treatments”，Medical Physics，第24卷、第149-160页(1997)公开了用于确定射束数量的近似解决方案，所述近似解决方案包括研究射束数量对处置规划的质量的影响。然而，仅提供了对射束数量的粗略估计，这可能仍然导致非最优处置规划。

发明内容

本发明涉及用于确定IMRT中的射束数量的装置、方法及计算机程序，其允许确定优化的射束数量，所述优化的射束数量能够用于确定具有改进的质量的处置规划。因此，本发明的另外的目的是提供能够用于以改进的质量基于处置规划来应用IMRT的IMRT系统、IMRT方法以及IMRT计算机程序。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于确定IMRT流程中的射束数量的装置，其中，所述装置包括：

-目标函数提供单元，其用于提供所述IMRT流程的目标函数，其中，所述目标函数取决于要在所述IMRT流程期间被应用的目标剂量，

-敏感度确定单元，其用于确定所述目标函数关于所述目标剂量的改变的敏感度，

-射束数量确定单元，其用于根据所确定的敏感度来确定所述射束数量。

已经发现，目标函数关于目标剂量的改变的敏感度是用于可靠确定IMRT中的优化的射束数量的准确度量。因此，由于所述敏感度确定单元确定所述目标函数关于所述目标剂量的改变的敏感度，并且由于所述射束数量确定单元根据所确定的敏感度来确定所述射束数量，所以能够以这样的方式来确定所述射束数量，即使得如果该射束数量用于生成处置规划，则高质量处置规划能够被生成，如果根据所述处置规划应用所述IMRT，则这继而实现被应用到生物对象，即人或动物的改进的IMRT。

在实施例中，所述射束数量确定单元适于，如果所述敏感度较大，则确定较大的射束数量，并且如果所述敏感度较小，则确定较小的射束数量。尤其是，所述射束数量确定单元适于基于定义所述射束数量所述敏感度的平方根成比例的依赖关系来确定所述射束数量。如果基于以该方式确定的该优化的射束数量来确定所述处置规划，则以该方式确定所述射束数量实现所述处置规划的更加改进的质量。

在优选的实施例中，所述目标函数提供单元适于提供用于预先定义的参考IMRT配置的所述目标函数。所述参考IMRT配置优选地由参考射束数量和参考射束分布来预先定义。在优选实施例中，所述参考射束数量是七并且所述参考射束分布是角等距射束分布。如果根据-特别是-所确定的射束数量来生成所述处置规划，则使用角等距射束分布作为所述参考射束分布实现所述处置规划的进一步改进的质量。此外，使用七个参考射束允许以足以提供所述目标函数的方式在360度旋转上对规划的目标体积及危及对象(例如OAR)进行采样，即，使用更多参考射束增加用于确定最终射束数量的计算时间，而实质上不增加根据-特别是-该确定的射束数量所生成的所述处置规划的质量。

优选地，所述敏感度确定单元适于确定：针对第一目标剂量的第一目标函数值、针对第二目标剂量的第二目标函数值以及取决于所述第一目标函数值与所述第二目标函数值之间的差异的所述敏感度。能够通过使用最小剂量体积直方图(minDVH)目标来定义所述目标剂量。这允许以计算上相对简单的方式准确地确定所述敏感度。此外，由于通过使用目标函数值来确定所述敏感度，所以对所述敏感度的确定本质上考虑几何因子、计量学因子、规划特异性参数、射束特异性参数、算法特异性因子和/或机器特异性参数。