CN106794359B - 剂量率调制的立体定向放射性手术 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于放射治疗的方法和系统。本公开的实施例可以接收包括靶和危及器官(OAR)的图像的医学图像。一些实施例还可以接收靶剂量和对OAR剂量的约束。一些实施例还可以基于靶剂量和约束来生成剂量施加计划。生成剂量施加计划可以包括：基于靶剂量和靶的位置来确定待沿弧施加放射的所述弧的布置；将所述弧划分为多个段；确定与各段相关联的剂量率；基于所确定的剂量率来计算预测的OAR剂量；以及将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较，以确定预测的OAR剂量是否满足对OAR剂量的约束。

Description

剂量率调制的立体定向放射性手术

技术领域

本公开总体涉及放射治疗或放射疗法。更具体地，本公开针对用于放射疗法中的剂量计划的系统和方法。

背景技术

放射疗法用于治疗诸如脑的哺乳动物组织中的肿瘤。立体定向放射外科(SRS)就是一种这样的放射治疗技术，通过该技术在相对于三维参考系统定位的病变的短期治疗过程中以高精确度传送高剂量的放射。在SRS期间，多个放射束被从不同的角度导引朝着诸如肿瘤的靶。这些放射束会聚在等中心。位于等中心的组织接收高剂量，而周围区域接收相对较低的剂量。因此，对于SRS系统，将剂量传送到符合靶形状的区是至关重要的。以这种方式，靶接收所需剂量，且由周围组织(通常称为危及器官(OAR))接收的剂量可以被最小化。

在某些情况下，靶可以被可能对放射敏感的OAR包围。因此，必须将这些OAR接收的剂量限制在预定水平。在治疗计划期间，需要满足对OARs接收的剂量的这种限制，通常称为约束。

可以通过操纵束源的布置来满足该约束。在SRS系统中，束源通常沿着弧旋转，其中束源的布置被称为弧布置。在肿瘤接近关键OAR或肿瘤具有非圆形形状的那些情况下，单独操作弧布置可能不能满足约束。

治疗非圆形或不规则形状的肿瘤的一种方式是将多束聚焦区域(也称为等中心)组合成符合肿瘤形状的非圆形或不规则形状。图1A-1C示出了该方法的概念。如图1A和1B所示，与一组弧(例如，弧组[12A，12B]或[22A，22B])相关联的等中心(例如，10或20)可以具有圆形(例如，在2D图像中)或球形(例如，在3D图像中)的形状。为了绘制图1C中所示的靶32的细长椭圆形状，可以组合等中心10和20(例如，通过组合它们的相关联的弧组)以形成符合靶形状的组合等中心(例如，30)。

发明内容

本公开的某些实施例涉及放射治疗系统。放射治疗系统可以包括存储计算机可执行指令的存储器和通信地耦合到存储器的处理器装置。处理器装置可以被配置为执行用于接收患者的医学图像的计算机可执行指令。医学图像可以包括靶和危及器官(OAR)的图像。处理器装置还可以被配置为执行用于接收待由靶接收的靶剂量以及对于待由OAR接收的OAR剂量的约束的计算机可执行指令。另外，处理器装置可以被配置为执行用于基于靶剂量和对OAR剂量的约束生成剂量施加计划的计算机可执行指令。生成剂量施加计划可以包括基于靶剂量和靶的位置来确定要沿其施加放射的弧的布置，并且将弧划分为多个段。生成剂量施加计划还可以包括确定与各段相关联的剂量率，并且基于确定的与各段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量。另外，生成剂量施加计划可以包括将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较以确定预测的OAR剂量是否满足对OAR剂量的约束。

本公开的某些实施例涉及由处理器装置执行的用于放射治疗系统中的剂量计划的方法。该方法可以包括接收患者的医学图像。医学图像可以包括靶和危及器官(OAR)的图像。该方法还可以包括接收待由靶接收的靶剂量和对于待由OAR接收的OAR剂量的约束。此外，该方法可以包括基于靶剂量和对OAR剂量的约束来生成剂量施加计划。生成剂量施加计划可以包括基于靶剂量和靶的位置来确定要沿其施加放射的弧的布置，并将弧划分为多个段。生成剂量施加计划还可以包括确定与各段相关联的剂量率，以及基于确定的与各段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量。另外，生成剂量施加计划可以包括将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较，以确定预测的OAR剂量是否满足对OAR剂量的约束。

本公开的其他的目的和优点将在下面的详细说明中在某种程度上阐述，并且从说明书中在某种程度上将是显而易见的，或者本公开的其他的目的和优点可以通过本公开的实践而习得。本公开的目的和优点将通过在所附权利要求中具体指出的元件和组合来实现和获取。

应当领会，前面的一般描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，而不是对本发明所要求保护的限制。

附图说明

构成本说明书的一部分的附图示出了几个实施例，并且与说明书一起用于说明所公开的原理。

图1A-1C示出组合等中心的概念；

图2A示出了根据本公开的一些实施例的示例性放射治疗系统；

图2B示出了根据本公开的一些实施例的示例性放射治疗装置；

图2C示出了根据本公开的一些实施例的在图2A的放射治疗系统中使用的示例性数据处理装置；

图3A示出了根据本公开的一些实施例的放射治疗装置的示例性放射束成形器；

图3B示出了根据本公开的一些实施例的放射治疗装置的示例性准直器；

图4示出根据本公开的一些实施例的参照2D医学图像的示例性剂量计划方法；

图5示出根据本公开的一些实施例的参照3D医学图像的示例性剂量计划方法；

图6是根据本公开的一些实施例的示例性剂量计划方法的流程图；

图7是根据本公开的一些实施例的图6的剂量计划方法的示例性子程序的流程图。

具体实施方式

参照附图对示例性实施例进行描述。在方便的地方，在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。虽然本文描述了所公开原理的示例和特征，但是在不背离所公开的实施例的精神和范围的情况下，修改、改造和其他实现是可能的。此外，词语“包括(comprising)”、“具有”、“包含”和“包括(including)”以及其它类似形式旨在意义上等同并且是开放的，其中在这些词中的任何一个之后的一个或数个项并非旨在是对这样的一个或数个项的穷举，或旨在仅限于所列出的一个或数个项。并且除非上下文另有明确指示，单数形式“一”、“个”和“该”包括复数形式。

与本公开一致的系统和方法针对立体定向放射外科(SRS)，并且具体地，针对改善在放射治疗中的SRS技术的灵活性和功能性。除了控制弧布置之外，本公开的实施例还可以将单个弧划分成多个段或子弧，并且对于各个段应用不同的剂量率。还可以控制放射束形状，使得各个弧可以具有不同的射束形状。与本公开一致的系统和方法还可以用于其他等中心放射治疗。

图2A示出了根据本公开的一些实施例的示例性放射治疗系统100。放射治疗系统100可以包括：用于生成剂量施加计划的剂量计划模块112；用于细调剂量施加计划的优化引擎114；用于获取患者的一个或多个医学图像的图像获取装置122；用于存储医学图像、剂量应用信息等的数据库124；以及用于根据剂量施加计划进行放射治疗的放射治疗装置130。

如图2A所示，剂量计划模块112可以与数据库124进行通信以接收其中存储的计划数据。计划数据可以包括诸如年龄、性别、肿瘤大小等的患者特异性信息。计划数据还可以包括诸如磁共振成像(MRI)图像和计算机断层扫描(CT)图像等显示治疗中的解剖部分的内部结构的患者的医学图像。

医学图像可以由包括相同或不同装置的一个或多个图像获取装置122提供。图像获取装置122可以包括MRI成像装置、CT成像装置或用于获取患者的一个或更多个医学图像的其他医学成像装置。图像获取装置122可以向放射治疗装置130和/或数据库124提供医学图像。在一些实施例中，医学图像可以由例如图像获取装置122进行预处理以分割出靶(例如，肿瘤)。一个或更多个OAR也可以由图像获取装置122分割出来。在这些实施例中，图像获取装置122可以向数据库124提供医学图像以及分割信息，并且剂量计划模块112可以从数据库124接收医学图像和分割信息。在其他实施例中，靶和/或OAR的分割可以由剂量计划模块112进行。在这些实施例中，图像获取装置122可以向数据库124提供医学图像，并且剂量计划模块112可以对从数据库124获取的医学图像进行分割。

存储在数据库124中的计划数据可以从放射治疗装置130获取。在一些实施例中，计划数据可以从多个放射治疗装置收集，或者从诸如放射治疗数据存储库或数据中心的远程位置取得。剂量计划模块112可以使用计划数据来生成将由放射治疗装置130实施的剂量施加计划以向患者履行放射治疗。

剂量计划模块112可以与优化引擎114进行通信以执行剂量计划优化。例如，剂量计划模块可以向优化引擎114发送初始剂量施加计划。优化引擎114可以对初始剂量施加计划进行细调，以使由靶接收的剂量最大化并且使由OAR接收的剂量最小化。在优化之后，优化后的剂量施加计划可以被返回到剂量计划模块112，并且可以由放射治疗装置130取得以向患者履行治疗。

在一些实施例中，剂量计划模块112和优化引擎114可以在单个数据处理装置110中实现。例如，如稍后将参照图2C更详细地描述的，剂量计划模块112和优化引擎114可以被实现为在相同的硬件装置上运行的不同的软件程序。在一些实施例中，优化引擎可以嵌入到剂量计划模块112中。例如，优化引擎114可以被实现为剂量计划装置的子装置或剂量计划软件应用的子程序。在一些实施例中，剂量计划模块112和优化引擎114可以实现为分立的独立模块。

在一些实施例中，放射治疗装置130和剂量计划模块112可以位于相同的医疗设施中。在一些其它实施例中，放射治疗装置130可以相对于剂量计划模块112是远程的(例如，位于相同的或不同的医疗设施中的不同位置)，并且放射治疗装置130和剂量计划模块112之间的数据通信可以通过网络实行。网络可以包括内部或外部网络(例如，因特网)。类似地，剂量计划模块112和数据库124、剂量计划模块112和优化引擎114、数据库124和放射治疗装置130、图像获取装置122和放射治疗装置130、数据库124和图像获取装置122也可以相对于彼此位于本地或远程，并且可以通过内部或外部网络进行通信。

图2B示出了根据本公开的一些实施例的放射治疗装置130(例如，直线加速器)的示例性配置。使用直线加速器130，患者42可以在患者台43上被定位以根据(例如，由剂量计划模块112确定的或由优化引擎114进一步优化的)剂量施加计划来接收放射剂量。直线加速器130可以包括产生放射束46的放射头45。整个放射头45可以围绕水平轴线47旋转。另外，在患者台43下方可以提供平板闪烁体探测器44，其可以围绕等中心41与放射头45同步旋转。轴线47与放射头45产生的射束46的中心的交点通常被称为“等中心”。患者台43可以被机动化，使得患者42可以被定位为使得肿瘤部位在等中心41处或接近等中心41处。放射头45可以围绕台架48旋转，以根据剂量施加计划向患者42提供多个不同剂量的放射。

图2C示出了示例性的数据处理装置110。如图2C所示，数据处理装置110可以包括处理器装置250、存储器或存储装置260、通信接口270、输入装置282和输出装置284。存储器/存储装置260可以存储计算机可执行指令，诸如操作系统262和剂量计划/优化软件264。处理器装置250可以耦合到存储器/存储装置280，并且被配置为执行其上存储的计算机可执行指令。例如，处理器装置250可以执行剂量计划/优化软件264以实现剂量计划模块112和/或优化引擎114的功能。处理器装置250可以通过通信接口270与数据库124进行通信以从数据库124接收数据/向数据库124发送数据。尽管在图2C中仅示出了一个数据库124，本领域技术人员将领会数据库124可以包括以中心或分布式方式布置的多个装置。

处理器装置250可以包括诸如微处理器或中央处理单元(CPU)等的一个或更多个通用处理装置。更具体地，处理器装置250可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器、或实现指令集的组合的处理器。处理器装置250还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或片上系统(SoC)等。如本领域技术人员将领会的，在一些实施例中，处理器装置250可以是专用处理器，而不是通用处理器。

存储器/存储装置260可以包括只读存储器(ROM)、闪存、随机存取存储器(RAM)、静态存储器等。在一些实施例中，存储器/存储装置260可以包括机器可读存储介质。虽然作为示例性实施例的机器可读存储介质可以是单个介质，但是术语“机器可读存储介质”应当被认为包括单个介质或多个介质(例如，中心式或分布式数据库，和/或相关联的缓存和服务器)，其存储一个或更多个指令/数据集。术语“机器可读存储介质”还将被认为包括能够存储或编码用于由机器执行的指令集并且使机器执行本公开的任何一套或数套方法的任何介质。因此，术语“机器可读存储介质”应被认为包括但不限于固态存储器，以及光学和磁性介质。

通信接口270可以包括网络适配器、电缆连接器、串行连接器、USB连接器、并行连接器、诸如光纤、USB 3.0、雷电等高速数据传输适配器、诸如WiFi适配器的无线网络适配器、电信(3G、4G/LTE等)适配器等。通信接口270还可以包括与放射治疗装置130的通信接口。处理器装置250可以经由通信接口270与数据库124、放射治疗装置130或其他装置或系统进行通信，输入装置282可以包括键盘、鼠标、触摸屏或用于接收由用户输入的信息的其他合适的装置。输出装置284可以包括显示器、打印机或用于输出信息给用户的其他合适的装置。

数据处理装置110可以与放射治疗装置130进行通信。如上所述，放射治疗装置130可以是被配置为履行放射治疗的装置。放射治疗装置130可以包括放射源并且采用放射束成形器来控制由放射源发射的放射束的形状和/或尺寸。

图3A示出了根据本公开的一些实施例的示例性的放射束成形器302。放射束成形器302可以安装在准直器310(例如，图3B中所示)上并且朝向患者42。放射束成形器302可以包括允许放射束通过的开口304。开口304可以是锥形开口，其可以被定尺寸和成形为产生具有锥形形状的放射束。放射束成形器302可以用于控制穿过开口304的放射束的尺寸。例如，沿着各个弧施加的放射可以采用特定尺寸的放射束，并且沿不同弧施加的放射束的尺寸可以不同。可以通过切换具有不同开口尺寸的放射束成形器来控制放射束尺寸。在一些实施例中，开口304的直径可以小于5cm，或者可以小于1cm。例如，开口304的直径可以是1mm-5mm。也可以使用其它尺寸。

图3B示出了示例性的准直器310。准直器310可以包括安装开口312，放射束成形器(例如，302)可以通过安装开口312而被安装。例如，放射束成形器可以通过联锁、紧固、螺纹连接、扣合或其它合适的方法安装到准直器310上。

在放射疗法治疗中，剂量计划阶段可以分为两个部分。第一部分可以包括诸如肿瘤的靶的分割，在一些实施例中，第一部分还可以包括OAR的分割。如上所述，分割可以由图像获取装置122或由剂量计划模块112执行。例如，图像获取装置122或剂量计划模块112可以通过勾画医学图像的各个2D层或切片中的靶的轮廓并且组合多个2D层或切片的轮廓来识别医学图像中的靶区。类似地，图像获取装置122或剂量计划模块112可以通过勾画医学图像的每个2D层或切片中的OAR的轮廓并且组合多个2D层或切片的轮廓来识别医学图像中的OAR区。可以自动或手动执行靶/OAR的分割。

在分割阶段之后，剂量计划的第二部分可以包括创建剂量施加计划。剂量施加计划可以指示通常从多个角度将放射束施加到受治疗的靶的具体步骤。剂量施加计划可以包括弧布置、剂量率和/或放射束形状。弧布置可以指示将被施加的放射线来自的位置或角度。剂量率可以指示通常通过出束时间(beam-on time)来测量的剂量的期望量。放射束形状可以由放射束成形器(例如，302)控制。

图4示出了参照2D医学图像的示例性剂量计划方法。在图4中，如上所述，靶410和OAR 420可以由图像获取装置122或剂量计划模块112进行分割。图4A示出了多个弧，例如，430A、430B、430C和430D，可以从这些弧施加放射。例如，放射头45可以沿着弧430A旋转并且沿着弧430A在一个或多个点处施加放射。剂量计划模块112可以基于靶和/或OAR的大小和位置、待由靶接收的期望剂量、关于OAR需要满足的剂量约束、和/或一位本领域普通技术人员已知的任何其它参数来确定弧的布置。在一些实施例中，剂量计划模块112可以确定弧的布置、待沿各个弧施加的剂量率、以及要在各个弧上使用的放射束形状。在一些实施例中，剂量计划模块112还可以确定与各个弧相关联的加权因子。例如，在图4中，弧430A覆盖OAR420的一部分。剂量计划模块112可以向弧430A分配加权因子以在沿着弧430A施加放射时减小OAR 420接收的剂量。类似地，剂量计划模块112可以向弧430B分配加权因子以在沿着弧430B施加放射时增加由靶410接收的剂量。以这种方式，可以控制施加到靶410和OAR 420的剂量。

在一些情况下，弧布置、剂量率(如由加权因子修改的)和放射束形状的组合可能不能够满足剂量约束。例如，在图4中所示的情况下，如果加权因子被分配给弧430A以满足由OAR 420施加的剂量约束，则靶410中的某个区域可能不能够接收足够的剂量。另一方面，如果增加加权因子以满足靶410的剂量需求，则可能不满足由OAR 420施加的剂量约束，在这种情况下，剂量计划模块112可以将弧430A划分为多个段并且将不同的剂量率分配给不同的段。例如，剂量计划模块112可以将弧430A分成段432和段434。在段432中，剂量率可以降低到较低水平以减少由OAR 420接收的放射线。在段434中，剂量率可以增加到较高水平以满足靶410的剂量需求。以这种方式，可以创建剂量施加计划以一并满足靶410的剂量需求和OAR 420的剂量约束。

一旦剂量计划模块112将一个或多个弧划分成多个段并且向不同的段分配不同的剂量率(例如通过分配不同的加权因子)，则剂量计划模块112可以基于所分配的与各段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量。例如，剂量计划模块112可以基于在剂量施加计划中确定的弧布置、弧段、剂量率和放射束形状来计算靶410和OAR 420的区内的剂量分布。可以通过考虑与各个弧段相关联的剂量率(例如，加权因子)和与各个弧段相关联的放射束形状来对由剂量施加计划规定的从各个独立放射束接收的剂量求和，来计算靶410或OAR 420的各个体素的剂量分布。接着，剂量计划模块112可以将预测的OAR剂量与对OAR剂量的约束进行比较，以确定是否满足约束。

如果不满足约束，则剂量计划模块112可以修正剂量施加计划中的一个或多个参数。例如，剂量计划模块112可以通过例如添加新弧、移除现有弧、改变弧的位置、方向、长度和/或曲率等来修正弧布置。剂量计划模块12还可以修正弧的分割。例如，剂量计划模块112可以将弧分成不同数量的段、向段分配不同的长度等。另外，剂量计划模块112可以修改与各段相关联的剂量率。例如，剂量计划模块112可以增加或减少分配给段的剂量率。此外，剂量计划模块112可以修正放射束形状。例如，剂量计划模块112可以向弧或弧段分配不同的射束形状。可以通过采用具有不同形状和/或尺寸的开口的放射束成形器，来实现包括放射束的形状和放射束的尺寸的不同放射束形状。修正可以是迭代的过程，其中可以由剂量计划模块112实行多轮修正，直到所得的剂量施加计划满足约束为止。

如果满足约束，则剂量计划模块112可以向放射治疗装置130提供具有所确定的弧的布置、弧段以及与各段相关联的剂量率的剂量施加计划以用于进行放射治疗。在一些实施例中，剂量计划模块112可以向用户(例如，内科医生、医生等)提供剂量施加计划以供进一步考虑。

在一些实施例中，剂量计划模块112可以向优化引擎114提供剂量施加计划以进行优化。由剂量计划模块112所确定的剂量施加计划可以是满足靶剂量需求和OAR剂量约束两者的初始计划。优化引擎114可以对初始计划进行细调并生成优化的剂量施加计划。例如，优化引擎114可以使用不同的弧布置、弧分割和/或放射束形状来计算预测的靶剂量和OAR剂量，并且对计算结果进行比较。在一些实施例中，可以选择具有最低OAR剂量的计划作为优化计划，在一些实施例中，可以选择具有平衡的高靶剂量和低OAR剂量的计划作为优化计划。在一些实施例中，可以选择具有最高靶剂量以及满足OAR剂量约束的计划作为优化计划。本领域技术人员将理解，在优化计划的选择中也可以采用其他标准。一旦优化计划被定下，该计划可以被取得或发送到放射治疗装置130用于实施。

图5示出了参照3D医学图像的示例性剂量计划方法。在图5中，弧440A和450A可以沿不同的方向。这可以通过旋转患者台43来实现。例如，当患者台43处于第一位置时，放射头45可以沿着弧440A和440B来施加放射，并且当患者台43旋转到第二位置时，放射头45可以沿着弧450A和450B施加放射。患者台43的旋转还可以被认为是确定弧布置和/或弧分割的参数。例如，剂量计划模块112可以生成具有沿不同方向延伸的弧的剂量施加计划，并且将一个或多个弧分成多个段并且将独立剂量率分配给各个段。

图6是根据本公开的一些实施例的示例性剂量计划方法600的流程图。在步骤602，剂量计划模块112可以从数据库124接收患者的医学图像(例如，图4中所示的医学图像)。医学图像可以由图像获取装置122生成，并且可以包括靶(例如，靶410)和OAR(例如，OAR 420)的图像。

在步骤604，剂量计划模块112可以接收待由靶410接收的靶剂量和对于待由OAR420接收的OAR剂量的约束。可以从通过输入装置282的用户输入来接收靶剂量和对于OAR剂量的约束。

在步骤606，剂量计划模块112可以基于靶剂量和对OAR剂量的约束来确定剂量施加计划。在图7中更详细地描述了步骤606。

如图7所示，步骤606可以包括子步骤702，其中剂量计划模块112和/或用户可以基于靶剂量和靶的位置确定待在弧上施加放射的该弧的布置。例如，在一些实施例中，用户可以确定弧430A、430B、430C和430D的布置，使得放射头45可以沿着这些弧旋转以施加放射。在一些实施例中，剂量计划模块112可以确定这些弧的布置。在子步骤704，剂量计划模块112可以将一个或多个弧(例如弧430A)划分为多个段(例如段432和434)。在子步骤706，剂量计划模块112可以确定与各个弧或弧段相关联的剂量率。例如，各个弧段可以被分配独立的剂量率，并且甚至在相同弧上的不同弧段可以被分配不同的剂量率。在子步骤708，剂量计划模块112可以基于所确定的与各个弧或弧段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量。例如，剂量计划模块112可以计算从各个独立的弧或弧段得到的独立OAR剂量，并且将独立OAR剂量求和以得到预测的OAR剂量。在子步骤710，剂量计划模块112可以将预测的OAR剂量和对OAR剂量的约束进行比较，以检查剂量施加计划是否满足该约束(在子步骤712)。如果满足约束，则程序进行到子步骤714，其中剂量计划模块112可以向用户提供剂量施加计划以供进一步考虑。在一些实施例中，剂量计划模块112还可以向放射治疗装置130提供剂量施加计划以进行放射治疗。如果不满足约束，则程序进行到子步骤716，其中剂量计划模块112可以修正诸如弧布置、弧的分割和/或与各个弧段相关联的剂量率的一个或多个参数。因此，程序可以进行到子步骤702、704或706中的任一个。

本文描述了各种操作或功能，其可以被实现或定义为软件代码或指令。这样的内容可以是直接可执行的(“对象”或“可执行”形式)、源代码或差分代码(“增量(delta)”或“补丁(patch)”代码)。可以经由具有存储在其上的代码或指令的制品或者经由操作通信接口以经由通信接口发送数据的方法来提供本文所述的实施例的软件实现。机器或计算机可读存储介质可以使得机器执行所描述的功能或操作，并且包括以机器(例如，计算装置、电子系统等等)可访问的形式存储信息的任何机构，诸如可记录/不可记录介质(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置等)。通信接口包括与硬连线、无线、光学等介质中的任何一个交互的任何机构以与诸如存储器总线接口、处理器总线接口、因特网连接、磁盘控制器等的另一装置进行通信。通信接口可以被配置为通过提供配置参数和/或发送信号来准备通信接口以提供描述软件内容的数据信号。可以经由发送到通信接口的一个或多个命令或信号来访问通信接口。

本发明还涉及用于执行本文的操作的系统。该系统可以是为了所需目的而专门构造的，或者其可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，计算机可读存储介质例如是：包括软盘、光盘、CDROM以及磁光盘的任何类型的盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或适于存储电子指令的任何类型的介质，每个介质耦合到计算机系统总线，但并不限于此。

除非另有说明，本文示出和描述的本发明的实施例的执行顺序或操作的执行不是必要的。也就是说，除非另有说明，操作可以以任何顺序执行，并且本发明的实施例可以包括比本文公开的操作更多或更少的操作。例如，在另一操作之前、同时或之后执行或实施特定操作被预期在本发明的方案的范围内。

本发明的实施例可以利用计算机可执行指令来实现。计算机可执行指令可以被组织成一个或多个计算机可执行组件或模块。本发明的各方案可以利用任何数量和组织的这种组件或模块来实现。例如，本发明的各方案不限于图中所示和本文所描述的特定计算机可执行指令或特定组件或模块。本发明的其它实施例可以包括具有比本文所示出和描述的更多或更少功能的不同的计算机可执行指令或组件。

已经对本发明的各方案进行了详细描述，显而易见的是，在不背离如所附权利要求中限定的本发明的方案的范围的情况下，修改和变化是可能的。由于可以在不背离本发明的方案的范围的情况下对上述结构、产品和方法进行各种改变，因此意图在于上述说明书中包含的和附图中所示的所有内容应当被解释为示例性的，而不具有限制性意义。

Claims (15)

1.一种放射治疗系统，包括：

存储器，其存储计算机可执行指令；

处理器装置，其通信地耦合到所述存储器，其中所述处理器装置被配置为执行所述计算机可执行指令以用于：

接收患者的医学图像，所述医学图像包括靶和危及器官(OAR)的图像；接收待由所述靶接收的靶剂量以及对于待由所述OAR接收的OAR剂量的约束；以及

基于所述靶剂量和对所述OAR剂量的所述约束来生成剂量施加计划，包括：

基于所述靶剂量和所述靶的位置来确定待沿弧施加放射的所述弧的布置；将所述弧划分为多个弧段；

确定与各个弧段相关联的剂量率；

基于所确定的与各个弧段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量；

以及

将所述预测的OAR剂量与对所述OAR剂量的所述约束进行比较，以确定所述预测的OAR剂量是否满足对所述OAR剂量的所述约束。

2.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中确定所述剂量施加计划包括：当所述预测的OAR剂量满足对所述OAR剂量的所述约束时，向用户提供具有所确定的所述弧的布置、所述弧的所述多个弧段以及与各个弧段相关联的所述剂量率的所述剂量施加计划。

3.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中确定所述剂量施加计划包括：当所述预测的OAR剂量不满足对所述OAR剂量的所述约束时，修正以下项中的至少一项：所述弧的布置、所述多个弧段的所述划分、或所述剂量率。

4.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中确定所述剂量施加计划包括：确定与所述弧相关联的放射束形状；以及

基于所确定的与各个弧段相关联的所述剂量率以及与所述弧相关联的所述放射束形状来计算所述预测的OAR剂量。

5.根据权利要求4所述的放射治疗系统，包括：

放射束成形器，其用于控制与所述弧相关联的所述放射束形状。

6.根据权利要求5所述的放射治疗系统，其中所述放射束成形器具有锥形开口。

7.根据权利要求5所述的放射治疗系统，其中，所述放射束成形器具有尺寸小于5cm的开口。

8.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中确定所述剂量施加计划包括：基于所述靶剂量和所述靶的位置来确定待沿多个弧施加放射的所述多个弧的布置；以及

确定与各个弧相关联的加权因子。

9.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其中所述处理器被配置为执行所述计算机可执行指令以用于：

识别所述医学图像中的对应于所述靶的靶区和对应于所述OAR的OAR区。

10.一种由处理器装置实现的用于放射治疗系统中的剂量计划的方法，包括：

接收患者的医学图像，所述医学图像包括靶和危及器官(OAR)的图像；

接收待由所述靶接收的靶剂量以及对于待由所述OAR接收的OAR剂量的约束；以及

基于所述靶剂量和对所述OAR剂量的约束来生成剂量施加计划，包括：基于所述靶剂量和所述靶的位置来确定待沿弧施加放射的所述弧的布置；将所述弧划分为多个弧段；

确定与各个弧段相关联的剂量率；

基于所确定的与各个弧段相关联的剂量率来计算预测的OAR剂量；以及

将所述预测的OAR剂量与对所述OAR剂量的所述约束进行比较，以确定所述预测的OAR剂量是否满足对所述OAR剂量的所述约束。

11.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述剂量施加计划包括：

当所述预测的OAR剂量满足对所述OAR剂量的所述约束时，向用户提供具有所确定的所述弧的布置、所述弧的所述多个弧段以及与各个弧段相关联的所述剂量率的所述剂量施加计划。

12.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述剂量施加计划包括：

当所述预测的OAR剂量不满足对所述OAR剂量的所述约束时，修正以下项中的至少一项：所述弧的布置、所述多个弧段的所述划分、或所述剂量率。

13.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述剂量施加计划包括：

确定与所述弧相关联的放射束形状；以及

基于所确定的与各个弧段相关联的所述剂量率以及与所述弧相关联的所述放射束形状来计算所述预测的OAR剂量。

14.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述剂量施加计划包括：

基于所述靶剂量和所述靶的位置，确定待沿多个弧施加放射的所述多个弧的布置；和

确定与各个弧相关联的加权因子。

15.根据权利要求10所述的方法，包括：

识别所述医学图像中的对应于所述靶的靶区和对应于OAR的OAR区。

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