[发明专利]基于患者计划库的直肠癌放射治疗快速自动计划设计系统

权利要求书

1.一种基于患者计划库的直肠癌放射治疗快速自动计划设计系统，其特征在于，包括患者计划库、相似患者检索模块、计划射野形变模块和计划微调模块，患者计划库包含患者解剖和相应的治疗计划数据，相似患者检索模块在新患者勾画好靶区和危及器官后，运用相似病例检索功能从患者计划库中搜寻与当前靶区最相似的病例，计划射野形变模块通过变形算法对匹配患者的多叶光栅形成的射野孔径形状进行变形，为新患者生成新的形变计划，计划微调模块基于形变计划通过较少次数的优化迭代，产生最终的治疗计划输出。

2.如权利要求1所述基于患者计划库的直肠癌放射治疗快速自动计划设计系统，其特征在于，相似病例检索功能所采用的算法包括Dice系数算法、3D霍多夫距离算法、2D相对极径差算法、2D余弦相似度算法、2D最大相对极径差算法和笛卡尔坐标系下的通用傅里叶描述子算法。

3.如权利要求2所述基于患者计划库的直肠癌放射治疗快速自动计划设计系统，其特征在于，在笛卡尔坐标系下的通用傅里叶描述子算法中，以与靶区外切的长方体中心P_box为原点，在以P_box为中心半径100cm的球面上布置32个视点，使视点与P_box的连线通过以原点为中心的正12面体的顶点或面心，以每个视点上视线在靶区内穿透的距离生成像素为512*512的深度投影图像，每个病例均有32个深度投影图像，然后对深度投影图像进行二维傅里叶变换，并以8*8＝64个低频系数作为深度傅里叶描述子DFD，计算目标靶区第i个DFD T_i与患者计划库中当前病例靶区的第i个DFD S_i的L1阶范数，i＝1,2,3,…,32，再计算32个L1阶范数的平均值d(T,S)并将其作为靶区T与靶区S之间的距离，将d(T,S)最小的两个病例视作最佳匹配，相似度方程定义如下：

4.如权利要求1所述基于患者计划库的直肠癌放射治疗快速自动计划设计系统，其特征在于，计划射野形变模块所采用的形变算法用于将患者计划库中搜索到的最佳源计划S形变成当前患者的目标计划T，形变的第一步是直接把源计划的所有射野和对应的权重直接拷贝到目标计划，然后从每一个射野方向，将源计划和目标计划的三维靶区投影到与射野中心轴垂直的等中心平面内，计算出二维投影的轮廓，再以P_box的投影点为坐标原点，将源计划的二维靶区的轮廓和目标计划的二维靶区轮廓匹配起来，并分别变换到极坐标系，分别表示为R_ot＝f_t(θ)和R_os＝f_s(θ)，其中R_ot和R_os分别表示两个轮廓再极坐标下的极径，θ为极角，极径与极角通过二维轮廓函数f_t和f_s相关联，形变因子定义为：

M(θ)＝f_t(θ)/f_s(θ)＝R_ot/R_os

计算出形变因子之后由源计划射野开口R_as＝g_s(θ)生成目标计划射野开口，方程如下：

R_at＝g_s(θ)*M(θ)

其中g_s是极坐标下源计划射野开口轮廓的函数，在每个射野方向上，对每个子野都执行上述操作，然后再将得到的结果转换到笛卡尔坐标系生成加速器可执行的坐标序列，对应的权重仍保持源计划中的值。

5.如权利要求1所述基于患者计划库的直肠癌放射治疗快速自动计划设计系统，其特征在于，计划微调模块将形变计划导回pinnacle计划系统以完成后续的剂量计算和计划再优化，驱动pinnacle计划系统根据形变计划的剂量分布和DVH自动设置合理的优化目标函数，并以已有的次优通量图为基础完成优化计算。