[发明专利]一种用于生成最佳处置计划的治疗规划系统和方法

说明书

一种用于自动地生成放射治疗处置计划的系统和方法，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为采集特定于对象的风险器官和靶体积的几何形状，并且使用基于形状的算法来针对与所述对象类似的几何形状挖掘(152)先前地构建的处置计划的知识库(38)。所述系统和方法接合(154)来自具有类似几何形状的规划的剂量测定信息作为患者特定起始点，用于导致更少的迭代的近渐式调谐优化算法。所述渐进式调谐算法(156、158、162)生成经优化的处置计划。经优化的所述计划是相对于处置目标来评价的。生成(164)折衷计划以根据未满足的处理目标创建备选计划。

技术领域

本申请总体涉及放射治疗。其具体结合放射治疗计划应用，并且将具体参考其进行描述。然而，应理解到，其也适用于其他使用场景并且不一定限于前述应用。

背景技术

在放射治疗计划中，创建患者特定的处置计划可以是耗费时间并且繁琐的任务。许多步骤是冗余的并且从患者到患者或从计划到计划很少变化。许多这些步骤可以使用宏语言或脚本自动化，但是某些方面在没有用于写逻辑表达式、循环和其他常见编程功能性的工具的情况下是困难的。

在过去十年中，技术进步已经提供了强度调制辐射治疗(IMRT)、强度调制质子治疗(IMPT)等的领域中的大的跳跃，以改进剂量递送。难以在当前处置计划中自动化的一个领域是强度调制放射治疗(IMRT)或体积调制弧治疗(VMAT)优化。最近地，研究兴趣已经向自动化被包括在计划生成中的各种任务、从射束放置开始到剂量优化、辅助并且降低临床用户的工作量负担的方法移动。优化是用户尝试指定以剂量的形式的计划目标或生物目标以创建对靶结构的理想剂量(通常地一致的高剂量)并且最小化对紧要结构的剂量的迭代过程。

计划评价被分类为三个阶段：1.物理评价，2.技术评价以及3.临床评价。计划的物理和技术方面通常在计划的完成之后由技术人员检查。计划的临床方面由放射肿瘤医师研究。当前，IMRT计划是基于覆盖计划的物理、技术和临床方面的五个类别来评价的：1.几何分析，2.剂量分布分析，3.剂量体积直方图(DVH)分析，4.参数分析以及5.递送能力分析。

几何分析被执行以评价射束放置的最佳性。射束放置是非常重要的步骤。优化的质量由射束的数目和其角度影响。针对IMRT中的最佳射束放置，鉴于增加IMRT计划的最佳性和递送能力，规则已经被公式化。

剂量分布分析定性地验证横截面、冠状面和矢状面中的剂量分布的最佳性。该分析还可以分离为2D分析和3D分析。2D剂量分布分析需要逐切片的对剂量分布的评价。该类型的分析被用于评价规定剂量关于每个切片中的靶体积的符合性。该类型的分析还可以揭示靶体积中和周围的冷点或热点的分布。冷点或热点是接收比预期辐射剂量更少或更多的靶和风险器官内的区域。3D分布分析在确定关于一组射束取向剂量分布对于总体靶体积有多符合时是有用的。

剂量体积直方图(DVH)是用于评价计划的最佳性的强大的工具。DVH 图形2维格式表示3维剂量分布。靶体积的DVH关于覆盖、一致性和均匀性图形地表示剂量分布的质量。风险器官(OAR)的DVH曲线表示关于平均和最大剂量分配OAR的效率。

参数分析被执行以定量地验证剂量的最佳性。在该分析中使用的参数是：(a)针对靶体积和OAR的最小、平均和最大剂量以及(b)针对靶体积的覆盖、一致性和均匀性指数。除用于计划评价的物理度量外，多个生物度量被使用在计划评价中。这些生物度量包括等效均匀剂量(EUD)、肿瘤控制概率(TCP)和正常组织并发症概率(NTCP)等。

执行递送能力分析以便评价计划在剂量递送方面有多鲁棒。该分析包含参数的验证，诸如分割数量、每分割的最小或平均监测单元(MU)、最小分割面积(MSA)、总递送时间等。MU是放射治疗中的线性加速器的机器输出的度量。递送能力分析揭示计划是否是实际可递送的。