基于计划评分的放疗计划自动选野方法、设备及存储介质与流程

本发明属于放射，具体涉及基于计划评分的放疗计划自动选野方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、肿瘤放射治疗以其独特的优势成为肿瘤治疗的主要手段之一，其目标在于保证靶区达到特定剂量的同时，尽可能保护周围正常组织。放射治疗计划的设计制作可分为靶区(planning target volume,ptv)和危及器官(organs at risk,oars)勾画、计划设计和计划评估三个步骤。调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy,imrt)计划设计主要包括射野角度的选择和射野注量图优化两个方面，射野角度选择是计划设计的第一步，很大程度上影响计划后续优化的结果。

2、放疗角度优化本质上是一个np难的非凸优化问题，该类问题复杂性极高，现有的方法主要分为三大类。

3、第一，大部分现有的方法都是基于单射束视野的剂量考虑对不同的角度进行排序，根据排序决定每个射野选择时的优先级。基于单射束视野剂量效应的射野角度优化方法，无法严谨地考虑到不同角度射束间的协同作用，例如可能有两个角度自身排序并不靠前，但是这个两个角度组合在一起时却可以显著提高计划的增益。实际上调强放疗技术成功的关键也在于不同射野的协同作用。

4、第二，直接求解放疗角度优化这一非凸优化问题，这些工作采用了模拟退火算法、遗传算法和粒子群算法等方法直接求解非凸优化。若直接求解放疗角度优化这一非凸优化问题，由于该类问题存在大量局部极值，因此这类算法并无法寻找到真正的最优解。又加之放疗角度优化问题的规模巨大，求解空间维度极高，这类非凸优化方法所需的求解时间也是临床不可接受的。

5、第三，目前在临床实践中，调强放疗角度优化一般是通过物理师根据经验或共识从而人工选择的。人工布野极大地依赖于计划设计者的经验，虽然相对于均匀布野计划可以提高计划的剂量学分布，但通常难以一次性获取较优的布野方式，需要以试错法不断调整射野角度以改善剂量分布。特别是当计划较多物理师工作状态下降时，人工布野的计划可能耗费更多时间并且计划质量出现降低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于计划评分的放疗计划自动选野方法、设备及存储介质。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一方面，本发明公开一种基于计划评分的放疗计划自动选野方法，

4、包括以下步骤：

5、s1：获取各病种的若干临床病例数据，按照分类要求将同一病种进行细化分类，并为每一类设计系列射野角度模板；

6、s2：根据新病例选取对应的系列射野角度模板；

7、s3：依据新病例生成个性化计划评分表；

8、s4：按顺序依次调用s2获取的射野角度模板，在相同约束条件下进行优化，优化结果使用评分表打分；

9、s5：获取评分最高计划的射野角度模板，依据各项评分结果调整约束条件，进一步优化。

10、在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

11、作为优选的方案，s1具体包括以下步骤：

12、s1.1：获取各病种的若干临床病例的ct及勾画数据；

13、s1.2：对s1.1获取的数据，按照分类要求对同一病种细化分类；

14、s1.3：使用方法一和/或方法二为每一类设计系列射野角度模板；

15、方法一具体为：基于各类病例的临床计划射野，依据射野角度选择常用规则以及专家经验总结，为每一类设计系列射野角度模板；

16、方法二具体为：为每一类预设射野个数、角度方向、每个角度的调整范围，排列组合形成系列射野角度模板。

17、作为优选的方案，s1还包括：

18、s1.4：对s1.3得到的射野角度模板按射野角度个数及初始射野角度大小进行排序并储存。

19、作为优选的方案，s2具体包括以下内容：

20、根据新病例的ct及勾画数据找到其所属的类；

21、若新病例无确定的射野方向，且无明确的射野个数要求，则直接获取新病例所属类的系列射野角度模板；

22、若新病例无确定的射野方向，且有明确的射野个数要求，则筛选出系列射野角度模板中符合射野个数要求的模板；

23、若新病例有确定的射野方向，且有明确的射野个数要求，则输入射野个数、射野方向、各方向射野角度可变范围，自动排列组合生成系列射野角度模板。

24、此外，本发明还公开一种基于计划评分的放疗计划自动选野设备，包括：

25、射野角度模板设计模块，射野角度模板设计模块用于获取各病种的若干临床病例数据，并按照分类要求将同一病种进行细化分类，为每一类设计系列射野角度模板；

26、模板获取模块，模板获取模块用于根据新病例选取对应的系列射野角度模板；

27、评分表生成模块，评分表生成模块用于依据新病例生成个性化计划评分表；

28、打分模块，打分模块用于按顺序依次调用模板获取模块获取的射野角度模板，在相同约束条件下进行优化，优化结果使用评分表打分；

29、优化模块，优化模块用于获取评分最高计划的射野角度模板，依据各项评分结果调整约束条件，进一步优化。

30、作为优选的方案，射野角度模板设计模块包括：

31、病例获取单元，病例获取单元用于获取各病种的若干临床病例的ct及勾画数据；

32、分类单元，分类单元用于对病例获取单元获取的数据，按照分类要求对同一病种细化分类；

33、射野角度模板设计单元，射野角度模板设计单元用于使用方法一或方法二为每一类设计系列射野角度模板；

34、方法一具体为：基于各类病例的临床计划射野，依据射野角度选择常用规则以及专家经验总结，为每一类设计系列射野角度模板；

35、方法二具体为：为每一类预设射野个数、角度方向、每个角度的调整范围，排列组合形成系列射野角度模板。

36、作为优选的方案，射野角度模板设计模块还包括：

37、储存单元，储存单元用于对射野角度模板设计单元得到的射野角度模板按射野角度个数及初始射野角度大小进行排序并储存。

38、作为优选的方案，模板获取模块包括：

39、类别搜索单元，类别搜索单元用于根据新病例的ct及勾画数据找到其所属的类；

40、第一判断单元，第一判断单元用于判断新病例是否有明确的射野个数要求；

41、若无，则直接获取新病例所属类的系列射野角度模板；

42、若有，则由第二判断单元进行进一步判断；

43、第二判断单元，所述第二判断单元用于判断新病例是否有确定的射野方向；

44、若无，则获取新病例所属类的系列射野角度模板中符合射野个数要求的模板；

45、若有，则输入射野个数、射野方向、各方向射野角度可变范围，自动排列组合生成系列射野角度模板。

46、另一方面，本发明还公开一种存储介质，存储介质上保存有一个或多个程序，程序适于由计算机加载并执行上述任一种基于计划评分的放疗计划自动选野方法。

47、本发明公开一种基于计划评分的放疗计划自动选野方法、设备及存储介质，其具有以下有益效果：

48、第一，由于调强放疗角度优化的意义是为了获得更好的逆向计划，因此角度优化结果的评估应基于最终逆向计划的效果，使用个性化计划评分表评估不同角度组合的放疗计划结果，可直接获得最优射野角度模板，无需人工以试错方式不断调整射野角度，节省了大量时间。

49、第二，本发明采用两种方法为每一类设计系列射野角度模板；方法一基于各类病例的临床计划射野，依据射野角度选择常用规则以及专家经验总结，为每一类设计系列射野角度模板，从中选取最优射野组合，可避免由于计划设计者经验不足所造成的计划质量下降问题；方法二为每一类预设射野个数、角度方向、每个角度的调整范围，排列组合形成系列射野角度模板，考虑到了不同角度间的协同作用。