调强放疗优化方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及调强放疗技术，尤其涉及一种调强放疗优化方法及系统。
【背景技术】
[0002] 调强放疗（IMRT，Intensity Modulated Radiation Therapy)是一种常用的放疗 方式，其主要是通过对射野（beam)内的剂量强度进行调节和优化，以满足要求。调强放疗 的优化可以通过通量图（fluence map)优化来实现。
[0003] 现有技术中，通量图优化主要有两种策略：其一是建立优化模型，以通量图离散化 的笔芯束（pencil beam或beamlet)权重为决策变量，以离散化体素（voxel)的实际剂量与 规定剂量差的某种函数（比如加权平方和）为最小化目标，通过适当的优化算法得到全局 最优或近似全局最优解，例如，公告号/公开号为US6560311、US6735277、W02005/072825A1 等专利文献皆采用此种方法；其二是通过求解方程组得到笔芯束权重，并通过适当的方式 逐步去掉笔芯束权重中的负值，直到结果满足要求，例如，公告号为US6882702的专利文献 采用的即是此种方法。
[0004] 上述两种技术都存在以下缺陷：第一，必须预先计算并存储大量笔芯束的剂量分 布矩阵，耗时长，需要占用计算设备中大量的内存；第二，变量数目巨大，约束众多，导致不 论是求解优化模型或求解方程组的过程都十分缓慢。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种调强放疗优化方法及系统，可以避免预先计 算、存储笔芯束剂量分布矩阵，也可以回避求解方程组的过程，至少具有优化速度快、占用 内存小的优点。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种调强放疗优化方法，包括：
[0007] 将射束和感兴趣器官分别离散化为多个笔芯束和多个体素，并确定所述多个笔芯 束与所述多个体素彼此之间的关联度，其中，所述关联度反映所述笔芯束对所述体素的剂 量贡献；
[0008] 根据所述多个笔芯束与所述多个体素的关联度、所述多个体素的当前剂量分布、 所述多个体素的理想剂量分布以及所述多个体素的权重，对所述多个笔芯束的权重进行更 新，以得到所述多个笔芯束的权重的更新值；
[0009] 依据所述多个笔芯束的权重的更新值计算所述多个体素的新剂量分布，如果所述 新剂量分布不满足要求，则再次对所述多个笔芯束的权重进行更新，直至所述多个体素的 新剂量分布满足要求。
[0010] 根据本发明的一个实施例，对所述多个笔芯束的权重进行更新包括：
[0011] 根据所述多个体素的当前剂量分布和理想剂量分布，确定所述多个体素的当前剂 量值和理想剂量值；
[0012] 对于每一笔芯束，确定每一体素与该笔芯束的关联系数；
[0013] 对于每一笔芯束，将所述多个体素与该笔芯束的关联系数依据各体素的权重进行 加权平均，以得到该笔芯束的更新系数，该笔芯束的权重的更新值等于该笔芯束的权重的 当前值乘以该笔芯束的更新系数。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述关联系数为所述笔芯束与所述体素之间的关联 度、所述体素的理想剂量值以及所述体素的当前剂量值的函数。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述函数戈
【主权项】
1. 一种调强放疗优化方法，其特征在于，包括： 将射束和感兴趣器官分别离散化为多个笔芯束和多个体素，并确定所述多个笔芯束与 所述多个体素彼此之间的关联度，其中，所述关联度反映所述笔芯束对所述体素的剂量贡 献； 根据所述多个笔芯束与所述多个体素的关联度、所述多个体素的当前剂量分布、所述 多个体素的理想剂量分布以及所述多个体素的权重，对所述多个笔芯束的权重进行更新， 以得到所述多个笔芯束的权重的更新值； 依据所述多个笔芯束的权重的更新值计算所述多个体素的新剂量分布，如果所述新剂 量分布不满足要求，则再次对所述多个笔芯束的权重进行更新，直至所述多个体素的新剂 量分布满足要求。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个笔芯束的权重进行更新包括： 根据所述多个体素的当前剂量分布和理想剂量分布，确定所述多个体素的当前剂量值 和理想剂量值； 对于每一笔芯束，确定每一体素与该笔芯束的关联系数； 对于每一笔芯束，将所述多个体素与该笔芯束的关联系数依据各体素的权重进行加权 平均，以得到该笔芯束的更新系数，该笔芯束的权重的更新值等于该笔芯束的权重的当前 值乘以该笔芯束的更新系数。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述关联系数为所述笔芯束与所述体素 之间的关联度、所述体素的理想剂量值以及所述体素的当前剂量值的函数。 pd.
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述函数为Y，其中，aij为笔芯束j i 与体素 i的关联度，Pdi为体素 i的理想剂量值，d i为体素 i的当前剂量值。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述多个笔芯束的权重进行更新采用 的计算公式为：j e N，其中，M为所述多个体素的集合，N为所述多个笔 芯束的集合，b/为笔芯束j的权重的更新值，1^_为笔芯束j的权重的当前值，a u为笔芯束 j与体素 i的关联度，Pdi为体素 i的理想剂量值,d i为体素 i的当前剂量值,w i为体素 i的 权重。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述多个笔芯束的权重的更新值计 算所述多个体素的新剂量分布之后，再次对所述多个笔芯束的权重进行更新之前，还包括： 将所述多个笔芯束的权重的更新值同乘以一平移系数，以使所述多个体素落入预设剂量区 间范围的体积达到最大；再次对所述多个笔芯束的权重进行更新时，所述笔芯束的权重的 当前值为所述笔芯束的权重的更新值乘以所述平移系数。
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