[发明专利]一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化系统

权利要求书

1.一种基于放射治疗生物效应的鲁棒性优化系统，其特征在于，包括获取模块、鲁棒性优化模块、优化模块和评估模块，

所述获取模块用于获取病人数据，所述病人数据包括处方；

所述鲁棒性优化模块用于对所述处方进行鲁棒性优化，获得优化方案；

所述优化模块用于选用一种RBE模型作为第一RBE模型，基于优化方案和第一RBE模型，获得优化治疗计划；

所述评估模块用于利用另一种或另一些RBE模型对优化治疗计划进行评估和校正，获取满足另一种或另一些RBE模型评估的最终优化治疗计划；

利用BE模型和RBE模型的关系计算RBE的方法包括：

获取BE模型，所述BE模型包括质子BE模型：

其中，ε_ρ定义为生物效应，α和β为质子的器官特异性的两个参数，LET定义为射束的传能线密度，i定义为体素，j定义为单元射束，w_j为单元射束j的强度，D_ij为单元射束j传递到体素i的物理剂量；

建立RBE与BE的关系，RBE与BE的关系包括：

其中，RBE为相对生物效应，α_x和β_x为光子的器官特异性的两个参数，D_i为体素i受到的物理剂量。

2.根据权利要求1所述的鲁棒性优化系统，其特征在于，体素i受到物理剂量的获取方法包括：

其中，为单元射束的集合。

3.根据权利要求1所述的鲁棒性优化系统，其特征在于，通过另一种RBE模型对优化治疗计划进行评估和校正的方法包括：

基于另一种RBE模型构建评估函数；

根据评估函数对优化治疗计划进行评估和校正，使最终优化治疗计划满足或符合另一种RBE模型。

4.根据权利要求1所述的鲁棒性优化系统，其特征在于，所述优化方案包括射线参数和器官数据，基于优化方案和第一RBE模型获得优化治疗计划的方法包括：

根据器官数据、射线参数和第一RBE模型，获取剂量沉积矩阵；

根据剂量沉积矩阵，获取体素受到的总物理剂量；

根据体素受到的总物理剂量和器官数据对第一RBE模型求解并获得优化治疗计划。

5.根据权利要求1所述的鲁棒性优化系统，其特征在于，对所述处方进行鲁棒性优化方法包括：

获取约束条件和不确定性情景；

基于约束条件和不确定性情景，构建目标函数；

基于所述目标函数，获得优化方案。

6.根据权利要求5所述的鲁棒性优化系统，其特征在于，所述处方包括单元射束强度，所述目标函数包括靶器官目标函数，所述靶器官目标函数包括：

其中，w为单元射束强度，f_TR(w)为靶器官目标函数，N_T为靶器官体素的数量，T为靶器官，i为体素，D_i,min为体素i能接收到的最小剂量，D_i,max为体素i能接收到的最大剂量，D_0,T为靶器官的处方剂量，p_T,max定义为靶器官能接收到最大物理剂量下的权重，p_T,min定义为靶器官能接收到的最小剂量下的权重。

7.根据权利要求5所述的鲁棒性优化系统，其特征在于，所述处方包括单元射束强度，所述目标函数包括危及器官目标函数，所述危及器官目标函数包括：

其中，w为单元射束强度，f_OAR(w)为危及器官目标函数，N_OAR为危及器官体素的数量，p_OAR定义了危及器官权重，i为体素，D_i,max为体素i能接收到的最大剂量，D_0,OAR为危及器官的处方剂量，+表示仅计算正数的情况，负数默认为0。