針對放射治療處置規劃的同時多模態逆向優化制造技術

在執行多模態放射治療規劃時，優化器（36）同時優化組合的處置規劃，該組合的處置規劃采用分別生成用于處置患者（34）內的感興趣體積（18）的光子射束和離子射束的強度調制放射治療（IMRT）設備（30）和強度調制質子治療（IMPT）。模擬器（40）根據優化參數迭代地生成模擬模型（44）的多個變型，所述優化器（36）變化所述優化參數，直到所述模擬模型（44）滿足用戶輸入的處置目標標準（48）（例如，最大劑量、劑量布置等）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】針對放射治療處置規劃的同時多模態逆向優化本申請在多模態放射治療規劃優化過程和系統中尤其有用。然而，將意識到，所描述的(一項或多項)技術也可在其他類型的治療規劃系統中、其他治療規劃系統中和/或其他醫學應用中得到應用。用于外部射束放射治療的優化算法已存在了一定時間。然而，全世界的癌癥治療中心都在可以提供更多類型的輻射模態時將它們并入到規劃過程中。例如，處置場所可以將基于質子和光子的外部射束治療組合到針對癌癥患者的單個處方中。這樣的組合治療針對每一類型的模態使用分別的算法用于優化給予患者的劑量。這些算法固有地確定次優方案，因為該優化方式并不同時包括所有治療類型。在傳統逆向規劃算法中，軟件嘗試建立一組輻射束形狀和權重以滿足用戶定義的目標。這些目標可包括到達靶癌癥位點和/或周圍組織的最小劑量、最大劑量、均一劑量等。這些算法一次僅使用一個處置模態，其中光子是最廣泛使用的類型。從逆向、強度調制治療的開始和臨床應用起，更多的癌癥中心已經開始使用不同處置模態。這些可包括光子治療、電子治療、質子治療、離子治療等。目前，已有遞送輻射光子的輻射治療設備和遞送離子，例如質子，的其他輻射治療設備。每個都有其自己的優點和不足。例如，離子可以聚焦到特定深度，具有更高的腫瘤殺傷力并且可以精確地瞄準。光子具有更廣的分布并且針對輻照較大區域，例如分布的腫瘤、 腫瘤邊緣處的外圍區域等，特別有價值。盡管針對每種都有劑量優化程序，但是這些程序僅優化這些模態中的一種的劑量。在便于針對多模態輻射治療規劃等使用單個組合優化技術，從而克服以上提及的不足的系統和方法的領域中，存在一種未解決的需要。根據一個方面，一種便于優化采用光子射束輻射處置和離子射束輻射處置兩者的多模態輻射治療規劃的系統，包括輸入圖形用戶界面(GUI)，所述輸入圖形用戶界面包括在其上向用戶呈現與一個或多個輻射處置規劃模擬模型相關的用戶信息的顯示器。所述系統還包括優化器，所述優化器通過在模擬期間迭代地調整針對光子治療設備和離子治療設備中的每個的多個優化參數，而同時優化一個或多個模擬模型中的來自光子治療設備和離子治療設備的劑量遞送。額外地，所述系統包括模擬器，所述模擬器根據優化參數生成一個或多個模擬模型。根據另一方面，一種優化采用光子射束輻射處置和離子射束輻射處置兩者的多模態輻射治療規劃的方法，包括通過在模擬期間迭代地調整針對光子治療設備和離子治療設備中的每個的多個優化參數，而同時優化一個或多個模擬模型中的來自光子治療設備和離子治療設備的劑量遞送。所述方法還包括根據優化參數生成一個或多個模擬模型。根據另一方面，一種便于同時優化多模態治療處置規劃的多個模式的系統，包括生成用于處置患者內的感興趣體積的第一射束的第一治療設備，以及生成用于處置患者內的感興趣體積的第二射束的第二治療設備。所述系統還包括優化器，所述優化器評價一個或多個輻射處置目標標準并且調整與第一射束和第二射束相關聯的一個或多個優化參數， 以實現一個或多個輻射處置目標標準；以及模擬器，其基于所調整的優化參數生成多個模擬模型。所述優化器從所述多個模擬模型中識別最優模擬模型，并且向控制器提供最優模型，以使用所述第一治療設備和所述第二治療設備來運行所述最優模型。一個優點是使到達患者的輻射劑量最小化。另一優點在于改善的劑量遞送精度。本領域普通技術人員通過閱讀和理解以下詳細描述將要理解本創新的仍進一步優點。附圖僅出于圖示各方面的目的并且不應被理解為限制。圖I圖示了根據本文中所描述的各方面的便于多模態放射治療優化的系統。圖2圖示了一種被動散射質子遞送裝置。圖3圖示了可以用于IMPT和IMRT劑量遞送的點掃描輻射遞送裝置。圖4圖示了根據本文中所描述的一個或多個方面的同時優化多模態放射治療規劃的方法，該多模態放射治療規劃用于使用MRT和IMPT設備輻照患者內的感興趣體積。所描述的創新涉及優化光子和諸如質子的離子的遞送的單個優化例程。這便于使用光子和離子的組合的腫瘤處置。所述優化是迭代過程，其中將用于優化光子劑量的各種因素或參數以及用于優化離子劑量的各種因素或參數進行組合，并且具有光子和離子處置的特性和優點的差異。以這種方式，在單個優化過程中生成最優的組合的光子和離子處置規劃。圖I圖示了根據本文中所描述的各方面的，便于多模態放射治療優化的系統10。 在傳統優化技術中，如果用戶期望組合治療，他/她過去必須分別基于每個模態創建規劃， 并且被迫一次僅優化或者規劃僅一個遞送選擇，與該傳統優化技術相比，圖I的系統便于同時的優化，其中，用戶可以將多個放射治療模態并入到一個組合的優化問題中。因而，可以在優化一種源遞送的劑量期間可以優化和并入另一種源遞送的劑量。因此，系統10包括系統處理器12和系統存儲器14，處理器執行且存儲器存儲，計算機可執行指令，用于執行本文中所描述的各種功能和/或方法?？刂瞥绦虮淮鎯υ诜菚簳r性計算機可讀介質或存儲器14上，例如磁盤、硬盤驅動等。計算機可讀介質的其他常見形式包括，例如，軟盤、柔性盤、硬盤、磁帶或者任何其他磁性存儲介質，CD-ROM、DVD或任何其他光學介質，RAM、ROM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、它們的變型，其他存儲芯片或盒式磁盤，或者處理器12可以通過其讀取和運行的任何其他有形介質。在這一背景下，系統10可以實現在或實現為一個或多個通用計算機、(一個或多個)特殊用途計算機、編程微處理器或微控制器以及外圍集成電路元件、ASIC或其他集成電路、數字信號處理器、硬接線電子器件或邏輯電路例如分立元件電路、可編程邏輯設備例如PLD、PLA、FPGA、圖形卡CPU (GPU) 或PAL等。系統處理器12被耦合到圖形用戶界面(⑶I) 16 (例如，工作站等)，所述圖形用戶界面包括顯示器18，在其上將向用戶呈現信息；輸入設備20(例如，鍵盤、鼠標、指示筆、麥克風等)，通過其用戶將信息輸入到系統中；本地存儲器22(例如，用于緩存經由顯示器呈現給用戶的數據)以及⑶I處理器24 (例如，用于經由顯示器向用戶顯示信息，經由輸入設備接收輸入，與系統處理器通信等)。系統處理器12也被耦合到控制多模態輻射治療模塊28的控制器26，所述多模態輻射治療模塊28包括用于光子治療的強度調制放射治療(MRT)設備30和用于質子或離子(例如，氫離子、碳離子等)治療的強度調制質子治療(IMPT)設備32。所述IMRT在一個實施例中包括具有多葉準直器B和快門C的X射線管A，所述X射線管被裝配在能旋轉的機架上以從能選擇的角度輻照患者34。所述MPT在一個實施例中包括線性加速器D，所述線性加速器被裝配在能旋轉的機架上以從能選擇的角度輻照患者。在一個實施例中，所述 IMRT和所述IMPT共享共用機架E。這使得能夠同時地、順序地或交替地遞送所述IMRT和所述MPT處置。在另一實施例中，所述MRT和MPT位于分別的機架上。在其他實施例是利用本文中所描述的組合的規劃和優化的分別的系統時，針對順序的或交替的處置，患者在機架之間運動。在另一實施例中，所述質子處置通過“固定”管口技術等遞送。將要理解，盡管本文中所描述的系統和方法涉及強度調制的光子和離子治療設備，但是可以結合本文中介紹的各方面和特征而采用其他優化過程。例如，在一個實施例中，離子和光子治療本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·梅爾茨內爾，Y·希翁，M·考斯，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國別省市：