[发明专利]粒子植入治疗计划设计方法

摘要

本发明是一种粒子植入治疗计划设计方法，针对治疗计划对剂量分布的要求，提出了一种有效的粒子判优准则，合理地利用了粒子和靶区以及OARs的相对位置关系的先验知识，能够快速地得出治疗计划。本方法首先获得所有可能位置的粒子，根据判优准则确定各粒子的评价值，评价值最小的粒子为当前最优粒子；不断将当前最优粒子植入靶区，直到靶区处方剂量覆盖度达到预定值，得到初步的治疗计划；当能减少穿刺针数目时，移除对应粒子，重新选取当前最优粒子植入，得到新的治疗计划；直到穿刺针数目不能减少时得到最终的治疗计划。本发明结合启发性优化方法的特点，能够在保证剂量分布的前提下，有效地减少穿刺针数，提高了粒子植入治疗计划的可行性。

主权项

一种粒子植入治疗计划设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：设所有可能位置的粒子组成集合S，确定各粒子对靶区和危及器官OARs的平均剂量；步骤2：按照判优准则确定集合S中各粒子的评价值C_s，根据评价值对粒子进行排序，评价值最小的粒子为当前最优粒子；定义为：$C_s=\frac{w_1\×\stackrel{\‾}{{\mathrm{OAR}}_1}+w_2\×\stackrel{\‾}{{\mathrm{OAR}}_2}+\·\·\·}{\stackrel{\‾}{T}}\×D;$其中，为粒子对靶区的平均剂量；为粒子对不同危及器官的平均剂量，w₁，w₂为对应的权重；D为粒子植入当前靶区之后靶区内剂量分布的标准差；步骤3：设治疗计划中包含的粒子组成集合Z，集合Z初始为空；处方剂量覆盖靶区的体积比定义为靶区处方剂量覆盖度；如果当前靶区处方剂量覆盖度小于预定值Ct，将当前最优粒子从集合S中删除，加入治疗计划集合Z中，重新计算靶区内剂量分布，然后执行步骤2；否则，当前治疗计划集合Z就是一个初步的治疗计划，转步骤4执行；步骤4：若第一次执行到本步骤，直接执行步骤5；否则，判断当前的治疗计划与上一次治疗计划相比，穿刺针的针数是否减少，若是，执行步骤5，否则执行步骤6；步骤5：找到当前的治疗计划中只包含一个粒子的穿刺针，从集合Z中移除对应粒子，并将移除的粒子加入粒子集合S中，然后重新计算靶区内剂量分布，继续转步骤2执行；步骤6：将当前的治疗计划作为最终治疗计划。