[发明专利]一种自动确定目标函数权重的放射治疗方案优化系统

摘要

本发明公开一种自动确定目标函数权重的放射治疗方案优化系统，包括信息输入模块、预处理模块、方案优化模块、权重调整模块、方案优化结果输出模块；信息输入模块获取病人三维信息、器官勾画信息、治疗头信息，目标函数信息、以及目标函数中所使用器官的DV限制参数；预处理模块通过剂量计算引擎，计算不同照射方向的剂量沉积矩阵；方案优化模块通过方案优化引擎，进行方案优化；权重调整模块根据方案优化模块的输入信息，计算各器官的剂量分布和各子目标函数值，并判断各子目标函数是否都满足优化的终止条件，方案优化结果输出模块将方案优化信息输出。本发明自动方案优化是一个迭代的过程，不需要输入理想DVH曲线。

主权项

1.一种自动确定目标函数权重的放射治疗方案优化系统，其特征在于：包括信息输入模块、预处理模块、方案优化模块、权重调整模块、方案优化结果输出模块；所述的信息输入模块包括3个功能单元：病人三维信息获取功能单元、器官勾画功能单元和其它信息输入功能单元，在病人三维信息获取功能单元中，病人通过硬件设备进行成像，得到病人的三维密度信息，在器官勾画功能单元中进行自动勾画而获取器官勾画信息，从而获得病人的各器官勾画信息，在其它信息输入功能单元中输入治疗头信息，目标函数信息，以及目标函数中所使用器官的DV限制参数；所述的预处理模块包含一个剂量计算功能单元，在使用当前治疗头的情况下，通过剂量计算引擎，计算不同照射方向的剂量沉积矩阵，首先，根据获取的病人的各器官勾画信息、等中心点和照射方向确定每个方向需要计算的射束；然后，根据病人的三维密度信息和治疗头信息，通过剂量计算引擎计算每个射束的剂量分布，从而得到剂量沉积矩阵；所述的方案优化模块包括利用已知信息输入模块的其它信息输入功能单元的目标函数和预处理模块的剂量沉积矩阵，通过方案优化引擎，进行方案优化，首先，在所有的照射方向中选择一个最佳的子野形状；其次，通过子野权重优化算法重新计算已有子野的权重值；最后，删除权重值为零的子野，并对剩余子野形状进行微调，以达到子野形状最优，如果总的子野个数超过预设的上限值，则在迭代过程中不再增加新的子野，只做子野权重优化，删除子野和子野形状微调，方案优化进行一段时间或迭代一定次数之后停止优化，并输出优化结果到权重调整模块；所述的权重调整模块根据方案优化模块的输入信息，计算各器官的剂量分布和各子目标函数值，并判断各子目标函数是否都满足优化的终止条件，如果方案优化结果满足临床要求，方案优化结束并将方案优化结果输出到方案优化结果输出模块；否则修正各子目标函数的权重，继续方案优化，权重修改后，将按照新的子目标函数权重继续之前停止的方案优化，方案优化和权重调整循环进行，直到方案优化的终止条件都满足而停止；所述的方案优化结果输出模块包括两个功能单元：放射治疗功能单元和优化结果显示功能单元，放射治疗功能单元将方案优化所得子野形状、子野权重、射线源信息输入到放射治疗设备，以控制放射治疗设备对病人进行放射治疗，其中子野形状和子野权重分别用来控制多叶准直器的开口形状和在对应开口形状下的射线照射时间长短，优化结果显示功能单元将优化结果中的三维剂量分布和DVH曲线分别输入到计算机和打印机，以显示方案优化的结果和生成报表。