等劑量?jī)?yōu)化的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]以下總體上涉及輻射治療規(guī)劃。以下具體應(yīng)用于在強(qiáng)度調(diào)制的輻射治療(MRT)中或在體積調(diào)制的弧形治療(VMAT)中與等劑量?jī)?yōu)化的結(jié)合使用，并且將具體參考其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，以下還應(yīng)用于其他使用場(chǎng)景中，并且不必限于前述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]輻射治療的目的是向靶區(qū)或腫瘤遞送致死劑量的輻射，同時(shí)使到格外靠近器官或風(fēng)險(xiǎn)器官(OAR)的其他區(qū)的輻射最小化。IMRT和VMAT是開發(fā)輻射治療計(jì)劃的特定途徑，所述輻射治療計(jì)劃遞送具有精確遞送的、到對(duì)象的靶區(qū)的外部輻射的射束的輻射劑量。MRT是基于用于一個(gè)或多個(gè)離散射束角度的點(diǎn)和射擊途徑(point and shoot approach)的，而VMAT是基于對(duì)輻射的移動(dòng)射束或弧的遞送的。
[0003]利用頂RT開發(fā)的初始計(jì)劃或理想計(jì)劃包括在輻射的射束的輸出處以網(wǎng)格格式(x，y)針對(duì)每個(gè)角度和強(qiáng)度測(cè)量輻射的射束。注量圖能夠用于描述針對(duì)每個(gè)網(wǎng)格以每個(gè)角度遞送的輻射輸出強(qiáng)度樣式。輻射射束是直的線性投影，但是包括對(duì)象體積中的散射效應(yīng)。在對(duì)象上測(cè)得的注量或輻射的影響能夠被表示為三維劑量云。劑量云通常被視為疊加在對(duì)象圖像(例如，X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)圖像)上的等劑量線。所述等劑量線提供了劑量與在圖像中可見的靶和/或OAR或解剖結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系。圖示注量的影響的另一技術(shù)是以2維(2D)圖形格式提供3維(3D)劑量分布的總覽的劑量體積直方圖(DVH)。所述DVH示出了結(jié)構(gòu)(例如，0AR)的體積與劑量之間的關(guān)系。輻射治療的其他途徑還在視覺上利用等劑量線和DVH來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0004]存在將頂RT和VMAT方法實(shí)施為可遞送輻射治療計(jì)劃的方法。所述方法能夠包括注量?jī)?yōu)化、到供輻射遞送設(shè)備(例如，線性加速器(LINAC))使用的機(jī)器可遞送節(jié)段的轉(zhuǎn)換，并且在一些情況下包括由機(jī)器參數(shù)優(yōu)化器對(duì)節(jié)段的優(yōu)化。LINAC產(chǎn)生由多葉準(zhǔn)直器(MLC)進(jìn)行準(zhǔn)直的輻射的射束。MLC包含輻射吸收材料的零件，所述輻射吸收材料的零件是可移動(dòng)的以阻擋射束的部分，并且因此調(diào)節(jié)所遞送的輻射射束的形狀。優(yōu)化的計(jì)劃包括用于通常被稱為監(jiān)測(cè)單位或以Bq測(cè)量的量化的射束數(shù)量的節(jié)段和通過(guò)由MLC形成的形狀確定的射束形狀的指令。注量?jī)?yōu)化或基于注量的計(jì)劃的生成通常進(jìn)行可遞送計(jì)劃的創(chuàng)建。針對(duì)基于注量的計(jì)劃的劑量云能夠不同于針對(duì)轉(zhuǎn)換為可遞送節(jié)段的注量計(jì)劃的劑量云，即使在轉(zhuǎn)換之后節(jié)段也由機(jī)器參數(shù)優(yōu)化器進(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)有的優(yōu)化器被設(shè)計(jì)為與諸如使到腫瘤體積的劑量最大化并且使到OAR的劑量最小化的一組目標(biāo)一起工作。優(yōu)化器能夠分別基于諸如用于腫瘤體積或OAR的最大/最小劑量的目標(biāo)來(lái)構(gòu)建可遞送計(jì)劃、經(jīng)受約束，并且通常直接與來(lái)自各種途徑(例如，頂RT)的信息一起工作。該途徑的缺點(diǎn)是僅2D DVH信息被機(jī)器參數(shù)優(yōu)化器優(yōu)化。3D劑量云信息不被機(jī)器參數(shù)優(yōu)化器考慮。實(shí)際上，3D劑量云中的兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立體積元素能夠映射到2D DVH中的單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，并且這導(dǎo)致基于2D DVH的目標(biāo)的空間特異性的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]以下公開了一種用于將3D劑量信息包括在機(jī)器參數(shù)優(yōu)化中的新的且改進(jìn)的方法，所述方法解決了上面提及的問題和其他問題。
[0006]根據(jù)一個(gè)方面，一種輻射治療規(guī)劃系統(tǒng)包括等劑量線單元、感興趣區(qū)域單元以及優(yōu)化單元。所述等劑量線單元接收針對(duì)對(duì)象體積而規(guī)劃的等劑量線。所述感興趣區(qū)域單元基于所接收的等劑量線來(lái)定義至少一個(gè)等劑量感興趣區(qū)域。所述優(yōu)化單元基于至少一個(gè)定義的感興趣區(qū)域和針對(duì)所定義的感興趣區(qū)域的至少一個(gè)劑量目標(biāo)來(lái)生成優(yōu)化的輻射治療計(jì)劃。
[0007]根據(jù)另一方面，一種輻射治療規(guī)劃的方法包括:接收針對(duì)對(duì)象體積而規(guī)劃的等劑量線；基于所接收的等劑量線來(lái)定義至少一個(gè)等劑量感興趣區(qū)域；基于所定義的至少一個(gè)等劑量感興趣區(qū)域和針對(duì)所定義的至少一個(gè)等劑量感興趣區(qū)域的至少一個(gè)劑量目標(biāo)來(lái)生成優(yōu)化的輻射治療計(jì)劃。
[0008]根據(jù)另一方面，一種輻射治療規(guī)劃系統(tǒng)包括顯示設(shè)備、至少一個(gè)輸入設(shè)備以及一個(gè)或多個(gè)處理器。所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為:接收規(guī)劃的、對(duì)應(yīng)于對(duì)象體積的等劑量線；并且使疊加在所述對(duì)象體積的圖像上的經(jīng)規(guī)劃的等劑量線在所述顯示設(shè)備上可視化。所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為:從所述至少一個(gè)輸入設(shè)備接收對(duì)經(jīng)可視化的規(guī)劃的等劑量線的選擇；定義至少一個(gè)等劑量感興趣區(qū)域，所述等劑量感興趣區(qū)域包括由所選擇的等劑量線勾畫的體素；并且基于所選擇的等劑量線來(lái)計(jì)算至少一個(gè)劑量目標(biāo)。所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為基于所定義的至少一個(gè)等劑量感興趣區(qū)域和所計(jì)算的至少一個(gè)劑量目標(biāo)來(lái)生成優(yōu)化的能遞送輻射治療計(jì)劃。
[0009]—個(gè)優(yōu)點(diǎn)是基于輻射治療計(jì)劃可視化的定制被并入優(yōu)化的輻射治療計(jì)劃。
[0010]另一優(yōu)點(diǎn)在于將可視化的空間變化和/或劑量體積變化組合到輻射治療規(guī)劃處理中。
[0011]另一優(yōu)點(diǎn)在于基于健康護(hù)理人員輸入或特定患者了解而定制輻射治療計(jì)劃。
[0012]另一優(yōu)點(diǎn)在于能夠以體素水平來(lái)勾畫的劑量?jī)?yōu)化。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)基于IMRT或VMAT途徑中的任一個(gè)的可遞送計(jì)劃的創(chuàng)建。
[0014]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細(xì)的說(shuō)明書的基礎(chǔ)上將認(rèn)識(shí)到其他優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不得被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0016]圖1示意性地圖示了等劑量?jī)?yōu)化系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0017]圖2圖示了現(xiàn)有技術(shù)的示范性可視化的DVH。
[0018]圖3圖示了現(xiàn)有技術(shù)的示范性的可視化的注量圖。
[0019]圖4圖示了示范性的可視化的等劑量ROI。
[0020]圖5用流程圖表示了等劑量?jī)?yōu)化的一種方法。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參考圖1，示意性地圖示了等劑量?jī)?yōu)化系統(tǒng)10的實(shí)施例。所述系統(tǒng)能夠接收基于在頂RT途徑、VMAT途徑等的基礎(chǔ)上的初始計(jì)劃或理想計(jì)劃20的用于對(duì)象18的體積16的規(guī)劃的等劑量線12和/或劑量體積直方圖(DVH) 14，或者所述系統(tǒng)能夠根據(jù)頂RT或VMAT信息(例如，根據(jù)注量圖創(chuàng)建的劑量分布)來(lái)構(gòu)建等劑量線12和/或DVH 14。所述系統(tǒng)能夠接收或構(gòu)建對(duì)應(yīng)于對(duì)象體積的規(guī)劃圖像22 (例如，來(lái)自CT圖像設(shè)備24的CT圖像)。經(jīng)優(yōu)化的計(jì)劃26包括用于輻射治療遞送設(shè)備28 (例如，LINAC)的控制指令。輻射遞送設(shè)備28包括控制裝置30，控制裝置30根據(jù)輻射治療計(jì)劃運(yùn)行控制指令，以向?qū)ο蟮陌畜w積遞送輻射?？刂菩盘?hào)對(duì)外部的輻射射束的輻射治療設(shè)備遞送進(jìn)行控制，其能夠包括步進(jìn)和射擊技術(shù)(step and shoot technique)或連續(xù)移動(dòng)(動(dòng)態(tài))技術(shù)。控制序列能夠包括射束照射時(shí)間、射束角度位置、射束遞送速率以及在那些節(jié)段期間對(duì)射束進(jìn)行整形的指令。在分解的透視圖中以2D網(wǎng)格格式表示的射束32的形狀通過(guò)輻射遞送設(shè)備28的多葉準(zhǔn)直器(MLC) 34中的葉片的移動(dòng)來(lái)形成，并且由控制裝置30進(jìn)行控制。
[0022]系統(tǒng)10包括等劑量線單元36，所述等劑量線單元36接收或構(gòu)建針對(duì)對(duì)象體積16而規(guī)劃的等劑量線。等劑量線12能夠以圖像格式、數(shù)字格式、坐標(biāo)格式等被接收。等劑量線12能夠根據(jù)來(lái)自途徑的源劑量網(wǎng)格(例如，來(lái)自頂RT途徑的注量圖)而被構(gòu)建。源劑量網(wǎng)格能夠包括不同的處置模態(tài)，例如，質(zhì)子治療或近距離治療。所述系統(tǒng)包括劑量體積直方圖(DVH)單元38，所述劑量體積直方圖(DVH)單元38接收根據(jù)針對(duì)對(duì)象體積16而規(guī)劃的源劑量網(wǎng)格的DVH或根據(jù)針對(duì)對(duì)象體積16而規(guī)劃的源劑量網(wǎng)格來(lái)構(gòu)建DVH。等劑量線12和DVH 14能夠被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能夠包括諸如磁盤、閃盤存儲(chǔ)設(shè)備等的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器和諸如文件系統(tǒng)、目錄系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等的組織機(jī)構(gòu)。
[0023]系統(tǒng)10包括用戶界面40，所述用戶界面40使所構(gòu)建的或所接收的DVH 16和疊加在對(duì)應(yīng)圖像22上的、所構(gòu)建的或所接收的等劑量線14可視化。所述用戶界面允許健康護(hù)理人員對(duì)經(jīng)可視化的DVH或經(jīng)可視化的等劑量線中的任一種進(jìn)行修改。顯示設(shè)備42 (例如，計(jì)算設(shè)備44的屏幕)顯示經(jīng)可視化的DVH和經(jīng)可視化的等劑量線。計(jì)算設(shè)備44包括一個(gè)或多個(gè)電子處理器46和至少一個(gè)輸入設(shè)備48，所述輸入設(shè)備48接收健康護(hù)理人員對(duì)經(jīng)可視化的DVH或經(jīng)可視化的等劑量線中的任一種的修改。所述用戶界面根據(jù)健康護(hù)理人員對(duì)經(jīng)可視化的等劑量線的對(duì)應(yīng)改變而修改可視化的DVH。所述用戶界面根據(jù)健康護(hù)理人員對(duì)經(jīng)可視化的DVH的對(duì)應(yīng)修改而修改經(jīng)可視化的等劑量線。
[0024]計(jì)算設(shè)備44能夠是臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜式