[发明专利]等剂量优化

说明书

一种辐射治疗规划系统(10)包括等剂量线单元(36)、感兴趣区域单元(52)以及优化单元(58)。所述等剂量线单元(36)接收针对对象体积而规划的等剂量线。所述感兴趣区域单元(52)基于所接收的等剂量线来定义至少一个等剂量感兴趣区域。所述优化单元(58)基于至少一个定义的等剂量感兴趣区域和针对所定义的感兴趣区域的至少一个剂量目标来生成优化的辐射治疗计划。

技术领域

以下总体上涉及辐射治疗规划。以下具体应用于在调强放疗(IMRT)中或在容积调强弧形治疗(VMAT)中与等剂量优化的结合使用，并且将具体参考其进行描述。然而，应当理解，以下还应用于其他使用场景中，并且不必限于前述应用。

背景技术

辐射治疗的目的是向靶区或肿瘤递送致死剂量的辐射，同时使到格外靠近器官或风险器官(OAR)的其他区的辐射最小化。IMRT和VMAT是特别用于制定辐射治疗计划的方法，其向对象的靶区以精确递送的射束递送外部辐射的辐射剂量。IMRT基于针对一个或多个离散射束角度的瞄准射击方法(point and shoot approach)，而VMAT是基于对辐射的移动射束或弧的递送的。

利用IMRT开发的初始计划或理想计划包括在辐射的射束的输出处以网格格式(x，y)针对每个角度和强度测量辐射的射束。注量图能够用于描述针对每个网格以每个角度递送的辐射输出强度样式。辐射射束是直的线性投影，但是包括对象体积中的散射效应。测得的注量或辐射对对象的影响能够被表示为三维剂量云。剂量云通常被视为叠加在对象图像(例如，X射线计算机断层摄影(CT)图像)上的等剂量线。所述等剂量线提供了剂量与在图像中可见的靶和/或OAR或解剖结构之间的空间关系。图示注量的影响的另一技术是以2维(2D)图形格式提供3维(3D)剂量分布的总览的剂量体积直方图(DVH)。所述DVH示出了结构(例如，OAR)的体积与剂量之间的关系。辐射治疗的其他方法还有利用等剂量线和DVH来进行视觉评价。

存在将IMRT和VMAT方法实施为可递送辐射治疗计划的方法。所述方法能够包括注量优化、转换到供辐射递送设备(例如，线性加速器(LINAC))使用的机器可递送段，并且在一些情况下包括由机器参数优化器对所述段进行优化。LINAC产生由多叶准直器(MLC)进行准直的辐射的射束。MLC包含辐射吸收材料的零件，所述辐射吸收材料的零件是可移动的以阻挡射束的部分，并且因此调节所递送的辐射射束的形状。优化的计划包括用于以下的指令：通常被称为监测单位或以Bq为单位测量的量化的射束量的段和通过由MLC形成的形状所确定的射束形状。对基于注量的计划的注量优化或生成通常前进到可递送计划的创建。针对基于注量的计划的剂量云能够不同于针对被转换到可递送段的注量计划的剂量云，即使在转换之后由机器参数优化器对所述段进行优化也是这样。现有的优化器被设计为以一组目标(例如，使到肿瘤体积的剂量最大化以及使到OAR的剂量最小化)进行工作。优化器能够分别基于这些目标(例如，用于肿瘤体积或OAR的最大/最小剂量)来构建满足约束条件的可递送计划，并且通常直接利用来自各种方法(例如，IMRT)的信息进行工作。这种方法的缺点是仅2D DVH信息被机器参数优化器优化。3D剂量云信息未被机器参数优化器考虑。实际上，3D剂量云中的两个或更多独立体积元素能够映射到2D DVH中的单个目标点，并且这导致基于2D DVH的目标的空间特异性的损失。

发明内容

以下公开了一种用于将3D剂量信息包括在机器参数优化中的新的且改进的方法，所述方法解决了上面提及的问题和其他问题。

根据一个方面，一种辐射治疗规划系统包括等剂量线单元、感兴趣区域单元以及优化单元。所述等剂量线单元接收来自源剂量网格的针对对象体积而规划的等剂量线或根据源剂量网格来构建针对对象体积而规划的等剂量线，所述源剂量网格表示辐射递送设备源射束通过多叶准直器的形状。所述感兴趣区域单元基于所接收或所构建的等剂量线来定义至少一个等剂量感兴趣区域。所述优化单元基于所定义的至少一个感兴趣区域和针对所定义的感兴趣区域的至少一个剂量目标来生成优化的辐射治疗计划。