[发明专利]分次辐射治疗规划设备及存储介质

说明书

分次优化接收输入，所述输入包括要通过分次辐射治疗递送的辐射剂量分布、最大分段数量和最小分段数量以及针对一个或多个风险器官的生物有效剂量(BED)约束。显示等于或与成比例的参数X相对于等于或与成比例的参数Y的二维(2D)图形，其中，N是分段数量，D是要通过分次辐射治疗递送的总辐射剂量，并且d_t是分段t中的分段剂量。约束BED线被显示在2D图形上，其描绘每个BED约束。标记被显示在由当前分次和当前总剂量定义的2D图形上的位置处。接收当前分次和/或当前总剂量的新值，并且相应地更新标记。备选地，显示第二标记，其示出新的分次方案以及其相对于当前分次的对比性优点和缺点。

技术领域

以下总体上涉及分次辐射治疗领域、分次辐射治疗规划领域、肿瘤学领域和相关领域。

背景技术

在辐射治疗中，辐射的治疗剂量通常在若干辐射治疗内递送给患者，通常在连续的分段之间安排一天的恢复时段。这种方法称为分次辐射治疗。分次递送背后的主要思想是预期相比于健康组织肿瘤组织从剂量的分段恢复更差，因此分次递送允许更大的总体治疗剂量。因此，更多分段中的增加的剂量可以实现更好的肿瘤控制，然而，该增益必须总是与正常组织并发症的概率相平衡。

辐射对肿瘤的正杀伤效应及其对健康器官的负损伤效应两者受到分次方案，即剂量递送的时间表的影响。分次的这些生物效应通常取决于组织类型，并且最广泛接受的用于研究它们的方法长期以来已经是生物有效剂量(BED)模型(参见例如Fowler JF.21years of Biologically Effective Dose.The British Journal of Radiology.2010；83(991):554-568. doi:10.1259/bjr/31372149.)。BED形式主义表明，N分次中给出的剂量D的生物学效应是：

其中，比率α/β是器官或组织特异性参数，其表征器官或组织对某种生物末端效应(例如细胞存活率)的分次的敏感度。等式(0)也可以应用于评估分次对肿瘤本身的影响，其特征在于肿瘤特异性α/β比率。从等式(0) 可以看出，如果以更多的分段(更高的N)给出，则相同的剂量D具有更小的效应，因此具有每个分段的更小剂量。

分段数量N是分次辐射治疗规划中的设计参数。由于目标结构和健康器官通常具有不同的分次敏感度并且接受不同的剂量分布，分段数量N的选择-以及更一般地分次方案的选择-能够具有对肿瘤与风险器官(OAR) 的差异影响。因此，良好选择的分次可以增加期望的治疗效应(例如，肿瘤的坏死)，同时限制对OAR的不期望的损伤。然而，在目前的临床实践中，分次方案通常不是最佳选择的，因此通常其不能以最优的方式平衡差异效应。

在典型的辐射治疗协议中，计算机断层摄影(CT)、磁共振(MR)或其他医学图像被采集并被轮廓描绘以描绘肿瘤和任何相邻的OAR。然后医师选择各种剂量目标，例如，递送到肿瘤的剂量以及对邻近OAR的辐射暴露的约束。通常也在此时选择分次方案。考虑肿瘤类型、肿瘤大小和肿瘤与OAR的接近度等可用信息以及可能的其他因子，诸如患者年龄、医学条件和患者便利性，这些目标以及分段数量N通常基于医师的专业判断以及适用的临床指南的考虑来选择。执行下一处置规划，在此期间开发辐射治疗计划，该辐射治疗计划实现患者的特定解剖结构的剂量目标，如由CT或 MR图像以及绘制的肿瘤和OAR轮廓所表示的。例如，在强度调制外部辐射治疗(IMRT)中，辐射由一组辐射射束递送，每个辐射射束由多叶准直器(MLC)调制，并且辐射治疗规划需要选择MLC的设置，使得在考虑基于从CT或MR图像生成的衰减图的辐射能量吸收的情况下一组强度调制辐射射束共同为分次辐射治疗的单个分段递送所期望的分段剂量分布。IMRT 规划-以及通常处置规划-是计算密集的，涉及通常数万个参数的优化，以优化涵盖肿瘤和OAR的三维(3D)体积的体素(即，小的分立立方体积)上的剂量分布，并且IMRT规划可以在服务器计算机、集群或云计算资源或其他大容量计算机系统上执行。医师查看所产生的计划并最终批准得到(计算)的剂量分布。

发明内容