[发明专利]基于剂量分布预览系统的放疗靶区确立和修正方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于剂量分布预览系统的放疗靶区确立和修正方法，包括：读取CT影像数据、PTV轮廓和OARs轮廓；对CT影像数据和PTV轮廓进行处理，得到处理结果；所述处理结果包括3D剂量分布图、DVH图、所关注的剂量指数和HI/CI指标；基于处理结果，对PTV轮廓进行“雕刻式”的修正，使得修正后的PTV轮廓在保证病灶受量和降低危机器官风险之间达到平衡。本发明基于深度学习设计剂量分布预览系统，通过该系统简化了靶区修改和计划制定流程，提高了放疗靶区确立的合理性和放疗计划质量，缩短了肿瘤患者的治疗延迟时间，降低了工作人员负担的同时提高患者放疗疗效。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种基于剂量分布预览系统的放疗靶区确立和修正方法。

背景技术

随着放射生物学和计算机等技术的发展，放射治疗(Radiation Therapy，RT)在肿瘤治疗中日益发挥不可替代的作用。放疗计划(RT Plan)的合理制定是确保放疗精确性和良好疗效的基础，而在此过程中，放疗靶区的确定是计划制定的重要前提。靶区通常分为三个层次：GTV(Gross Tumor Volume，大致肿瘤靶区)、CTV(Clinical Target Volume，临床靶区)和PTV(Planning Target Volume，计划靶区)。其中，PTV为射野布局、剂量计算和计划评价的关键参考对象，除了GTV所代表的临床诊断证实肿瘤部位以及CTV所包含的亚临床病变范围之外，肿瘤医生在确定PTV区域时也会结合体积变化、器官运动以及影像误差等因素来对CTV进行扩展。

实际上，PTV的确定是一个反复修正的过程，且此过程难以被机器替代。首先，肿瘤医师需要考虑患者的年龄、病情等个体化差异，例如考虑到儿童脊柱生长情况，需要使其两侧剂量尽量对称；第二，患者靶区周围的解剖学差异可能导致危机器官(Organ at risk，OARs)受量缺乏规律性；第三，医师水平和工作经验不一，导致PTV确定过程的合理性有所差异；此外，在同步推量(Simultaneous integrated boost，SIB)等调强放疗技术中，需要考虑不同限定区域的多层级三维剂量分布情况，使得靶区的确定和修改工作更为复杂化。

目前，放射治疗中靶区确定和修正流程主要依靠肿瘤医师的临床经验和技巧，且在原始病灶较大或位置特殊以及SIB(同步推量)等病例计划中，需要结合物理师的放疗计划优化情况，对靶区进行反复调整，现阶段放疗计划从指定到实施的具体流程如下：

(1)肿瘤医师基于CT或多模态(MRI、PET-CT等)融合的医学影像数据，结合检查或检验结果以及自身临床经验确定GTV位置和区域，并在此基础上外扩得到CTV区域。

(2)在所确立CTV区域的基础上，外扩得到初始PTV轮廓，在所确立CTV区域的基础上，外扩得到初始PTV轮廓，同时勾画OARs轮廓。医师根据自身临床经验以及肿瘤患者实际情况对初始PTV轮廓进行修改。

(3)在富有经验或高级医师的指导下，对病灶及周围组织的治疗或预防剂量和危机器官剂量分布情况进行综合预判，寻求保证理想治疗剂量和保护危机器官之间的平衡点，并基于此对PTV进行修改。

(4)PTV、OARs及相关影像数据上传至TPS，由物理师进行设备选择、射野布局、约束条件设置、剂量计算和计划优化及预评估等工作，计划设计完成后反馈给医师评估。

(5)肿瘤医师根据物理师反馈的三维剂量分布情况和PTV与OARs的剂量指数(或DVH图)以及HI\CI等指标对计划进行评估，并根据临床规定，要求物理师进一步优化计划，计划需反复调整直至最优状态。

(6)对于反复优化但仍无法满足临床规定(靶区受量足够高、均匀性和适形度较好，危机器官风险足够低)的放疗计划，由肿瘤医师合理修改PTV轮廓，并反馈给物理师重新制定放疗计划。

(7)物理师重新制定放疗计划，并不断重复(5)-(6)步骤，直至放疗计划满足临床要求，并且保证病灶(及周围必要区域)接受足够治疗剂量的情况下，充分保护危机器官。