CN107708807B

CN107708807B - 用于放射疗法优化的方法、计算机程序产品和计算机系统

Info

Publication number: CN107708807B
Application number: CN201680033971.3A
Authority: CN
Inventors: 谢尔·埃里克松
Original assignee: Raysearch Laboratories AB
Current assignee: Raysearch Laboratories AB
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: CN107708807A; US10549120B2; WO2016198525A1; EP3103518B1; US20180221685A1; EP3103518A1

Abstract

本发明通过限制优化步骤之间的MLC叶的移动来促进可递送放射疗法治疗计划的插值。

Description

用于放射疗法优化的方法、计算机程序产品和计算机系统

技术领域

本发明涉及放射疗法治疗计划的优化，特别是关于使用多叶准直器(MLC)的放射疗法技术。

背景技术

放射疗法治疗涉及使患者承受某种类型的辐射，该辐射通常分布在递送到患者的若干射束上。放射疗法治疗计划包含若干射束特性，用于指定计划的每个射束被递送给患者时要使用的射束设置。射束特性依赖于治疗技术，并且例如包括机架角度、多叶准直器(MLC)的叶(leaf)位置、光栏(jaw)位置和以监控跳数(MU)表示的机器输出。针对例如VMAT、SMLC和DMLC的调强治疗技术以及适形弧，每个射束被分成若干控制点(control point)或子野(segment)。针对每个控制点或子野，以MU(或子野权重)表示的机器输出、光栏位置和MLC叶位置与诸如机架和准直器角度的其他特性一起被指定。涉及使用MLC的其他技术包括3DCRT和静弧。

治疗计划能够以本领域技术人员公知的许多不同方式来创建，包括前向规划和反向规划。在前向规划中，例如通过绘制MLC形状或者基于几何投影，手动地设定射束设置。在反向规划方法中，射束设置是治疗计划优化的结果，其旨在满足剂量分布的特定要求。可以对注量图(fluence map)或机器参数执行反向规划。在注量图优化中，理想注量分布被优化成实现关于所用目标函数的最佳剂量分布。在优化之后，理想注量图被转换成可递送射束设置，包括光栏位置、MLC位置和每个控制点(或子野)的MU。与理想注量分布的剂量分布相比，转换步骤通常引起剂量分布变差。在直接的机器参数优化中，诸如MLC位置和每个控制点(或子野)的MU的射束设置被直接优化，并且产生的射束设置可递送。在此情况下，无需转换步骤。因此，对大多数治疗计数而言，直接的机器参数优化会大幅提高治疗计划的质量已得到证实。本发明主要涉及反向规划，但也能够被应用于任何进一步计划技术，诸如前向规划。

在反向规划中，事先很难预知修正优化问题的效果如何。如果创建计划并且例如对危及器官的最大剂量过高，则可能最好尝试降低最大剂量水平或者增加针对该器官或结构定义的目标函数的权重，并且重启优化。根据产生的计划的剂量将超出期望地减少和/或对如肿瘤和一些其他危及器官的一些其他结构的剂量由于冲突目标而变得不可接受，这并不罕见。两个计划之间的插值使得实时导航成为可能，这样就能实现两个计划之间的最佳折中。

计划生成技术的共同之处在于，根据所获得的射束设置来计算剂量分布并且对其进行评估，以确定剂量分布的质量。与计划生成技术无关，能够根据射束设置来计算注量分布曲线，并且将其存储为剂量计算中的中间步骤。

能够使用任何规划技术，针对临床目标以不同的优先级来创建两个或多个替选的治疗计划。在某些情况下，以这种方式生成的计划都不令人十分满意。在这种情况下，在治疗计划之间插值将十分有益。治疗计划插值的目标是插值至少两个治疗计划的可递送射束参数，使得产生的剂量分布近似于计划的剂量分布的插值。这就能够以实时体验的方式考察冲突目标。通过控制插值权重，能够在所生成的计划的组合中进行导航，以找到冲突目标之间的最佳权衡。

导航能够以许多不同的方式来进行，例如，使用文本框、滑块，或者推动DVH曲线，并且在更新权重时不断更新产生的剂量分布。有可用的系统，使得能够使用文本框或滑块来控制插值权重并且能够以实时体验方式显示结果。这样的系统可商购，例如，本申请人的RayStation系统中的多重判据优化功能。

为使插值正常工作，重点是不同计划的治疗射束的插值至少大致生成作为不同计划的剂量分布之间的插值的剂量分布。由于注量(fluence)与剂量(dose)之间的线性关系，如果射束被表示为注量曲线，则放射疗法治疗计划之间的插值相当直接。在计划的注量之间插值，然后根据插值的注量计算剂量，这给出与直接插值计划的剂量分布的结果相同的剂量分布。然而，插值注量曲线需要第二步骤，其中将产生的插值注量曲线转换成可递送射束设置，并且重新计算最终剂量。该转换步骤耗费时间并且引起插值的理想剂量分布的偏差。

因此，希望直接在可递送射束设置中插值，因为实际结果将立即可见并且不再需要转换步骤。然而，已证实，尝试在可递送计划之间进行插值十分困难，因为可递送射束设置的参数与注量并非线性关系。两个可递送计划的控制点之间的插值在大多数情况下不会产生两个剂量分布之间的插值。

US2013/0304503公开一种优化方法，该方法允许基于剂量分布的小变化来局部优化可递送计划的一小部分。在这种情况下，初始计划与优化计划之间的插值往往会产生能够用于可递送计划插值的结果。该方法仅适用于每个优化步骤中的剂量变化足够小或者剂量变化的体积足够小的情况。

在剂量分布之间具有显着差异的情况下还能够直接插值可递送计划，使得能够在重要的临床目标权衡之间导航，将十分有益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是促进不同可递送计划之间的插值，而不限制剂量或剂量变化的体积。

本发明涉及一种创建插值放射疗法治疗计划的方法，包括以下步骤：

-提供第一可递送治疗计划，

-提供第二可递送治疗计划，

-所述第一治疗计划和所述第二治疗计划包括下述至少一个：

o多叶准直器的数个叶的位置设置，

o光栏的位置设置，

-其中，应用以下约束中的至少一个：

o所述第一治疗计划与所述第二治疗计划之间的叶的位置设置的最大差异，

o所述第一治疗计划与所述第二治疗计划之间的光栏位置的最大差异，以及

-基于所述第一治疗计划和所述第二治疗计划，创建插值治疗计划。

根据本发明的方法能够在两个或更多个可递送计划之间插值。由于对计划之间控制点可能差异程度的约束，实际上消除了可递送计划之间插值时可能出现不利影响的风险。因此，本发明使得可递送计划之间的插值具有高质量结果。在可递送计划之间插值而非在基于理想注量的计划之间插值意味着无需将注量曲线转换成可递送计划。这种转换步骤会导致剂量分布变差并且需耗时来执行。根据本发明，在每次插值之后重新计算剂量，并且利用快速剂量计算，能够以实时体验方式执行插值，并且结果能立即可见，因为所得的计划已经是可递送计划。所计算的剂量分布将与插值计划的剂量分布之间的插值大致相同，因此能够在等待实际剂量计算完成时显示插值剂量分布。

因此，根据本发明的方法避免在基于注量的治疗计划之间的插值之后需要转换步骤，由此节省时间并且提高治疗计划的质量。

由于对在多个计划之间准直器叶位置和可选的光栏位置可能改变的程度进行限制，因此在优化期间不必为剂量变化设定限制。鉴于计划之间的叶位置约束得到满足，允许剂量分布尽可能按需改变，使得能够尽可能地改善两个计划的不同目标。

根据第一实施例，分别使用第一优化问题和第二优化问题来同时优化所述第一治疗计划和所述第二治疗计划。还可提供三个或三个以上的可递送治疗计划，并且使用不同的优化问题来同时优化全部计划。在此情况下，全部治疗计划之间应当应用相同的约束。在这些计划中的任何两个之间或者多个计划之间同时插值，从而获得插值的可递送计划。

根据第二替选实施例，基于第一可递送治疗计划创建第二可递送治疗计划。在该情况下，可通过基于所述第二可递送治疗计划创建第四可递送治疗计划等，创建计划的序列。在此情况下，所述约束应分别适用于所述第一治疗计划与所述第二治疗计划之间以及所述第二治疗计划与所述第四个治疗计划之间。这意味着，通过创建计划的序列，第四治疗计划或更后的治疗计划的MLC叶和光栏设置，较之约束所允许的，与所述第一治疗计划的那些设置更加不同。插值的治疗计划可以基于彼此互为基础的任何一对治疗计划之间的插值。在该实施例中，第一治疗计划应当优选地具有与后续计划不同的优化问题。后续计划可以基于相同或不同的优化问题。

替选地，基于上述第二实施例，可以基于所述第一治疗计划来创建若干后续治疗计划，在第一计划与后续治疗计划中的每个之间应用约束。在此情况下，插值的治疗计划可以基于所述第一治疗计划与所述第二治疗计划之间的插值或者所述第一治疗计划与其他治疗计划中的任一个之间的插值来获得。还可同时在两个以上的治疗计划的任意组合之间插值。在该实施例中，优选地，基于所述第一治疗计划创建的全部治疗计划是基于不同的优化问题。

所述优化问题可以例如包括：减少对至少一个危及器官的剂量，保持对靶区的均匀高剂量，和/或减少递送时间。

优选地，该限制基本上对应于注量图的分辨率。已发现适当值在0.0cm至2.0cm之间，或者优选在0.5cm至1.5cm之间，例如0.5cm、1cm或1.5cm，这仍允许优化计划的剂量分布的显著差异。

根据本发明的方法已针对可递送子野化模式(SMLC)计划来开发，但也可用于使用MLC的各种治疗技术，诸如容积调强弧形疗法(VMAT)、动态模式(DMLC)、3D-CRT适形弧等。

如本领域中常见，本发明用计算机程序产品实现，该计算机程序产品包括计算机可读代码装置，其在计算机中运行时将使得所述计算机执行根据任何上述实施例所述的方法。所述计算机程序产品通常被存储在载体上，诸如硬盘或任何其他类型的适当载体。

本发明还涉及一种用于执行根据本发明的放射疗法的剂量计算的计算机系统。所述系统包括用于执行图像配准的处理装置，并且包括存储单元，该存储单元在其中存储根据上述的计算机程序产品，使得所述计算机程序产品在被执行时将控制所述处理装置来执行本发明的方法。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1a示出向患者递送放射治疗的系统，以及图1b示出MLC的叶的设置。

图2是现有技术的插值方法的流程图。

图3是根据本发明的第一实施例的插值方法的流程图。

图4是根据本发明的第二实施例的插值方法的流程图。

图5是根据本发明的第三实施例的插值方法的流程图。

图6是根据本发明的第四实施例的插值方法的流程图。

图7是根据本发明的整体插值方法的流程图。

图8示意性图示出前列腺患者的两个计划之间的插值。

图9是根据本发明的两个治疗计划之间的插值产生的剂量分布的第一示例。

图10是不应用本发明时得到的两个治疗计划之间的剂量分布插值的第二示例。

具体实施方式

图1a示意性示出本领域中常见的放射疗法系统10。该系统包括可旋转机架12，该机架12具有放射源16，用于向位于患者支架14上的患者15提供治疗用辐射。在机架12与患者15之间设置射束成形设备，其包括多叶准直器(MLC)18。通常还有一组称为光栏(jaw)20的可移动档块被设置在MLC 18的上方或下方，以基本上阻挡全部辐射。光栏之间的开口限定使辐射通过的矩形开口22(图1b)。在该开口内，MLC 18被使用于成形射束。

图1b图示出沿图1a中直线A-A限定的平面看到的MLC 18的功能。由光栏限定的矩形开口22被显示为方形框。MLC18具有若干相邻的叶24，其中每个叶能够被单独设置成延伸到开口22中，使得它们共同限定开口22内的区域，在该区域来自机架12的放射线被阻挡。清楚起见，只有一些叶标有参考标号。叶的端点的位置被称为MLC开口或叶位置，并且与光栏位置、MU、机架角度等一起在射束内的每个控制点(或子野)中被指定。在矩形开口22不受MLC叶阻挡的部分，治疗用辐射将通过到达患者。创建患者的治疗计划包括确定每个控制点的MLC叶位置、光栏位置和输出(MU)。如上所述，能够使用几种计划技术来执行计划创建，诸如前向计划或反向计划。

图2是根据现有技术的优化方法的流程图。在步骤S21获得初始治疗计划，其可以是基于注量的治疗计划或者可递送计划，即，定义机器设置的治疗计划。

在步骤S22，对优化问题作出修改，并且在步骤S23中，通过重新优化初始治疗计划，获得新的治疗计划。在步骤S24，执行注量插值，对与剂量具有线性关系的基于注量的参数上执行插值。在步骤S25，将基于插值注量的治疗计划转换成可递送计划。

转换步骤S25引入与基于注量的计划的偏差。如果直接在可递送计划中执行步骤S24中的插值，则无需转换步骤S25。由于机器设置与剂量不是线性相关，初始治疗计划与新的治疗计划之间的差异可能会导致不良影响。现有技术的解决方案是，在步骤S22，当在可递送计划之间进行插值时，仅对优化问题作出微小的修改。

图3是根据本发明第一实施例的方法流程图。在步骤S31，通过本领域技术人员可用的任何适当方式获得第一可递送治疗计划。

在步骤S32，定义优化问题，关注的是改善剂量分布的一个或多个方面。实现这一点能够通过自动定义目标或约束以保持某些剂量分布的质量并且添加改善剂量分布其他方面的目标，或者如果第一计划被优化，则第一优化问题可以被修改成第二优化问题，或者通过定义任何新的优化问题。例如，目标可能是，减少对一个或多个危及器官的剂量，同时保持靶区覆盖。在步骤S33中，定义MLC的叶的叶位置上的边界集合。这种边界限制每个叶在优化期间从其在原始可递送治疗计划中的位置至优化治疗计划中的新位置的允许移动量。步骤S32和S33的顺序是任意的。

在步骤S34中，从第一可递送计划的射束设置开始，执行初始可递送治疗计划的再优化，以相对于第二优化问题改进计划，同时符合MLC的叶的叶位置的边界集合。在该设置中，不一定必须设定剂量的界限。而是允许剂量尽可能必要地改变，以改善新的目标。这种情况下的重新优化并不涉及取代初始计划。而是初始计划被保留。

在步骤S35中，在第一可递送治疗计划与第二可递送治疗计划之间执行插值。在一个实施例中，使用控制点的线性插值，但也可以使用其他插值方法。可以使用两个计划的同等权重来进行插值，或者可以采用偏重一个计划或另一个计划的方式来加权。当然，可以执行使用不同权重的数个插值，并且可以选择最有利的插值。在优选的实施例中，设立计算机程序控制插值，使得在两个可递送治疗计划之间实现无缝导航。通过这种方式，操作人员能够近实时地选择两个治疗计划之间的优选权重，这会产生最可行的插值治疗计划。

在图4中示出一个替选实施例，其中通过基于相同的优化问题执行一系列重新优化，但每次重新优化仅允许叶移动到最大距离边界，从而较之最大距离边界允许叶的更大总移动。如同图3，该方法始于步骤S41，获得第一可递送治疗计划。然后，在对应于上述步骤S32的步骤S42中，定义优化问题。在步骤S43中，针对第一计划与第二计划之间的MLC的叶的最大移动设定限制。在步骤S44中，基于步骤S42中的优化问题和步骤S43中设定的叶约束，执行第一可递送治疗计划的重新优化，产生第二可递送计划。如同其他实施例，也保留初始计划。步骤S45是判定是否应当进行另一个优化的判定步骤。该判定步骤可包括分析最后两次优化之间的计划质量改进，并且如果计划质量改进仍然显著，则继续优化。它也可包括执行最大数目的重新优化。如果答案为是，则过程返回到步骤S43，其中可以基于第二计划的叶位置设定新的叶约束。然后，再次执行步骤S44，使用与第二计划相同的优化问题和不同的叶约束，重新优化第二可递送治疗计划。如果步骤S45中的答案为否，则过程继续到步骤S46，其中使用中间计划，执行在初次创建的治疗计划与最后一次创建的治疗计划之间的虚拟插值。实际上，每次插值在第一治疗计划与第二治疗计划、第二治疗计划与第三治疗计划、第三治疗计划与第四治疗计划之间执行，并且类似地通过后续迭代包括S45、S43和S44的判定循环而产生的任何进一步的治疗计划。

应当指出，顺序或步骤S42和S43是任意的，但优化问题通常不变。

在循环的每次迭代中，步骤S44也可以包括执行一系列优化步骤，其中在全部重新优化之间，修改优化问题并且更新叶位置边界。

图5图示出本发明的第三实施例。步骤S51与步骤S31和S41相同。在步骤S52中，定义叶位置边界，并且针对全部即将进行的优化应用相同的边界。在步骤S53中，定义第二优化问题。在步骤S54中，使用步骤S53中的优化问题和步骤S52中设定的叶约束，重新优化第一治疗计划，产生第二可递送计划。步骤S55是判定是否应当执行另一个优化的判定步骤。如果答案为是，则过程返回到步骤S53，其中可以定义新的优化问题。然后，基于步骤S52中设定的叶约束和新的优化问题，再次重新优化第一治疗计划。如果步骤S55中的答案为否，则过程继续到步骤S56，其中在第一可递送治疗计划和第二可递送治疗计划以及通过后续迭代包括S55、S53和S54的判定循环所产生的任何进一步治疗计划中的两个或多个之间执行插值。全部优化计划都在初始计划的叶边界内，因此可以在全部可递送计划之间进行插值。优选地，在优化开始之前预先指定全部优化问题，并且如果尚未优化全部优化问题，则判定步骤降回到重新优化。这种方法能够被使用于生成用于导航帕累托曲面的多重标准优化(MCO)导航工具的帕累托计划(Pareto plan)。

图6是本发明的第四实施例的流程图，其中基于不同的优化问题，获得两个或多个可递送治疗计划。因此，与每个优化的治疗计划基于前一个计划的图3至图5的实施例相对照，图6同时优化全部治疗计划。在步骤S61，定义数个优化问题。每个优化问题将用作可递送治疗计划的基础。优化问题可以是基于相同的临床目标，但区分它们的优先级。在步骤S62定义叶约束，以设置基于优化问题计算的可递送计划之间的叶子位置可能差异量的限制。在步骤S63，基于各自的优化问题并且应用叶约束优化全部可递送治疗计划，以确保在可递送治疗计划的所有组合之间控制点无太大差异。在步骤S64，在步骤S63中所获得的两个或多个可递送治疗计划之间执行可递送计划插值。这种方法能够被使用于生成用于导航帕累托曲面的多重标准优化(MCO)导航工具的帕累托计划。

图7图示出本发明所述方法的一般形式。在步骤S71中，获得数个可递送治疗计划。获得治疗计划，使得确保它们满足叶约束，防止MLC叶位置在治疗计划之间差异太大。在步骤S72中，在可递送治疗计划之间执行插值。只要满足叶和/或光栏位置约束，便能够使用任何计划技术来创建计划。

在上述流程图的每个流程图中，可以在两个或多个可递送治疗计划之间执行插值。优选地，对差值进行加权，以实现更灵活的治疗计划组合。

为了增加导航的速度并且实现导航的实时感，在导航期间，即当滑块移动时，插值剂量而不是控制点。这一点可行的原因是，当约束叶位置时，从插值控制点计算的剂量分布与从插值剂量分布获得的剂量分布大致相同。只有当滑块被释放时，才插值实际的控制点，并且计算和显示可递送剂量。

图8示意性示出针对前列腺患者的三个不同治疗计划。两个最上的治疗计划a)和b)以及一个插值计划c)。最上的治疗计划a)和b)是根据上述方法之一来创建，也就是说，对它们之间的MLC叶位置的最大差异进行约束。在患者身体的切片81上显示治疗计划a)、b)和c)中的每一个。靶区82(在此情况下是前列腺)在该截面内居中。两个危及器官已被分成子野：膀胱84和直肠86，它们与靶区部分重叠。最上的两个治疗计划a)和b)可能是已经使用传统目标设定来优化的初始治疗计划以及已经从初始治疗计划优化成减少对直肠的剂量的优化治疗计划。可以看出，对靶区82的剂量在a)和b)中相同，均为70Gy。对直肠86的剂量已经从a)中的45Gy降低到b)中的35Gy，但不良影响是对膀胱84的剂量从30Gy增加到40Gy。

如果对膀胱的剂量能够低于其在b)中的剂量，而对直肠的剂量会尽量保持接近b)中的值，则十分有利。对靶器官82的剂量不应低于70Gy。实现这一点的一种方式是，在标记为a)和b)的两个计划之间进行插值，以创建插值计划c)。可以对插值中包括的计划分配不同的权重，这会导致不同的插值结果。因此，可以改变权重并且选择最可行的插值结果作为治疗的起点。在如图8所示的示例中，最佳结果是c)所表示的结果。对靶区的剂量仍为70Gy，对直肠86和膀胱84的剂量分别为40Gy和35Gy，这意味着它们皆获得计量a)与剂量b)之间的中间剂量。

由于在创建两个第一计划a)和b)时使用叶位置约束，可以在不失去靶区覆盖的情况下在可递送计划中进行插值，因为可递送射束设置的插值给出与两个剂量分布的直接插值大致相同的剂量分布。

在图9中示出靶区和危及器官中的剂量分布的示例，该图是累积剂量-体积直方图DVH，示出沿X轴的剂量以及沿Y轴的相应器官的体积占器官总体积的百分比。图中示出第一可递送治疗计划、第二可递送治疗计划和第三可递送治疗计划的剂量分布，第三计划是第一计划与第二计划之间插值的结果。根据图3至图7的流程图之一获得第一计划和第二计划，即，对第一计划与第二计划之间的叶位置的变化进行限制。

虚线曲线91和短划线曲线92分别指示第一计划和第二计划中对危及器官的剂量。虚线曲线91与短划线曲线92之间的实线93是根据插值计划的剂量分布。略模糊的曲线95实际上是彼此重叠的三条曲线：短划线曲线、虚线曲线和实曲线，分别代表根据第一治疗计划、第二治疗计划和插值治疗计划对靶器官的剂量。可以看出，这三条曲线几乎完美重合，确保靶区中的剂量均匀。

图10显示DVH的示例，示出第一可递送治疗计划、第二可递送治疗计划和第三可递送治疗计划的靶区和危及器官中的剂量分布，第三计划是第一计划与第二计划之间插值的结果。在该示例中，并未对第一计划或第二计划应用关于叶位置的约束。

虚线曲线101和短划线曲线102分别指示第一计划和第二计划中对直肠的剂量。虚线曲线101与短划线曲线102之间的实线103是根据插值计划的剂量分布。从实线曲线可以看出，危及器官的一部分会受到不可接受的高剂量。在此情况下，代表对靶区的剂量的曲线更加不同。对应于第一计划和第二计划的短划线和虚线实际上重叠并且以105来表示。代表根据插值治疗计划的靶区剂量的实线106具有一些不理想效果，即靶区剂量会在靶区体积上不均匀，特别是靶区的一部分会接受过低的剂量。

理想情况下，开发一种插值工具，其会使得操作人员能够在全部可递送计划之间无缝导航，从第一个循环中使用的初始计划到最后一个优化计划，从每个优化计划以及在其间进行插值的可能结果看到产生的剂量分布。优选地，结果应该以DVH和/或3D剂量分布的形式显示，其中曲线和/或剂量分布会由于在代表不同可递送治疗计划的位置之间滑动插值控制柄而变化。应当重申，使用对每个计划的权重，可以在两个相邻的计划之间进行插值。这样的工具适用于其他插值函数，并且为与本发明一起使用而作出修改会相当简单。

本发明的有利应用是，创建数个计划，其中每个计划着重于一个或多个目标，这些目标具有不同的优先级。在一种设置中，这些计划能够用来覆盖所谓的帕雷托曲面(paretosurface)。然后，能够使用计划中的两个或多个之间的插值来导航这些计划，以找到不同目标之间的最佳权衡。在这些情况下，朝向高优先级的目标而尽可能地推动优化，通常十分有益。因此，对剂量分布作出微小修改是不够的。

图11图示出用于执行根据本发明的优化的计算机系统。计算机101被布置成优化放射疗法治疗计划，以基于初始放射疗法治疗计划来创建优化的治疗计划。计算机101可以是与用于根据本领域公知的算法确定初始放射疗法治疗计划的处理器相同的处理器，或者可以通过某种其他方式提供初始计划。为了执行更新，计算机101包括下面将更详细讨论的处理装置107。计算机101还包括数据存储器109和程序存储器111。数据存储器109被布置成保存以下计划以供处理器107使用：创建的治疗计划、插值的治疗计划以及可选的初始治疗计划。典型地，存在数据输入装置113和用户输入装置115以及其他输入/输出装置(未示出)。这些输入/输出装置可以是本领域公知的任何类型。

程序存储器111被布置成保存用于根据结合图6、图9和图10所讨论的方法中的一个或多个来优化可递送治疗计划的计算机程序。计算机程序在运行时会控制处理器基于可递送治疗计划来执行插值过程。

Claims

1.一种创建插值放射疗法治疗计划的方法，包括以下步骤：

-提供第一可递送治疗计划，

-提供第二可递送治疗计划，

-所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划包括下述至少一个：

o多叶准直器的若干叶的位置设置，

o光栏的位置设置，

-其中，所述第二可递送治疗计划使用以下约束中的至少一个来获得：

o所述第一可递送治疗计划与所述第二可递送治疗计划之间的每个叶的位置设置的最大差异，

o所述第一可递送治疗计划与所述第二可递送治疗计划之间的光栏位置的最大差异，以及

-基于所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划，创建插值治疗计划，其中治疗计划控制放射疗法系统以递送射束，并且其中至少当治疗计划满足预定义目标并且不需要转换步骤以将所述插值治疗计划递送到所述放射疗法系统时，所述治疗计划是可递送的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一可递送治疗计划，创建所述第二可递送治疗计划。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，分别使用第一优化问题和第二优化问题，同时优化所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划。

4.根据权利要求3所述的方法，包括步骤：

-使用以下约束中的至少一个，提供至少第一可递送治疗计划、第二可递送治疗计划和第三可递送治疗计划：

o所述第一可递送治疗计划、所述第二可递送治疗计划和所述第三可递送治疗计划与任何另外治疗计划之间的叶位置的最大差异，

o所述第一可递送治疗计划、所述第二可递送治疗计划和所述第三可递送治疗计划与任何另外治疗计划之间的光栏位置的最大差异，

-分别使用第一优化问题、第二优化问题和第三优化问题，同时优化所述第一可递送治疗计划、所述第二可递送治疗计划和所述第三可递送治疗计划，以及

-基于所述可递送治疗计划中的至少两个，获得插值的治疗计划。

5.根据权利要求2所述的方法，包括步骤：

-使用第四优化问题并且应用以下约束中的至少一个，基于所述第一可递送治疗计划，获得第四可递送治疗计划：

o所述第一可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间的叶位置的最大差异，

o所述第一可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间的光栏位置的最大差异，以及

-基于所述第一可递送治疗计划与所述第二可递送治疗计划之间、或所述第一可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间、或所述第二可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间或者所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间的插值，获得插值的治疗计划。

6.根据权利要求2所述的方法，包括步骤：

-使用与创建所述第二可递送治疗计划时使用的优化问题相同或不同的第五优化问题，并且应用以下约束中的至少一个，基于所述第二可递送治疗计划，提供第五可递送治疗计划：

o所述第二可递送治疗计划与所述第五可递送治疗计划之间的叶位置的最大差异，

o所述第二可递送治疗计划与所述第五可递送治疗计划之间的光栏位置的最大差异，

-基于所述第一可递送治疗计划与所述第二可递送治疗计划或者所述第二可递送治疗计划与所述第五可递送治疗计划的插值，获得插值的治疗计划。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述叶位置的最大差异对应于注量分辨率。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述叶位置的最大差异被设定在0.01cm与2cm之间。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述叶位置的最大差异被设定在0.5cm至1.5cm之间。

10.一种计算机可读介质，存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令在计算机中运行时使得所述计算机执行包括下述步骤的方法：

-提供第一可递送治疗计划，

-提供第二可递送治疗计划，

o多叶准直器的若干叶的位置设置，

o光栏的位置设置，

11.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中，基于所述第一可递送治疗计划，创建所述第二可递送治疗计划。

12.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中，分别使用第一优化问题和第二优化问题，同时优化所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划。

13.根据权利要求12所述的计算机可读介质，所述方法还包括步骤：

14.根据权利要求11所述的计算机可读介质，所述方法还包括步骤：

15.根据权利要求11所述的计算机可读介质，所述方法还包括步骤：

16.根据权利要求中10-15任一项所述的计算机可读介质，其中，所述叶位置的最大差异对应于注量分辨率。

17.根据权利要求中10-15任一项所述的计算机可读介质，其中，所述叶位置的最大差异被设定在0.01cm与2cm之间。

18.根据权利要求中10-15任一项所述的计算机可读介质，其中，所述叶位置的最大差异被设定在0.5cm至1.5cm之间。

19.一种用于创建插值放射疗法治疗计划的计算机系统，包括：

-用于提供第一可递送治疗计划的装置，

-用于提供第二可递送治疗计划的装置，

o多叶准直器的若干叶的位置设置，

o光栏的位置设置，

-用于基于所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划创建插值治疗计划的装置，其中治疗计划控制放射疗法系统以递送射束，并且其中至少当治疗计划满足预定义目标并且不需要转换步骤以将所述插值治疗计划递送到所述放射疗法系统时，所述治疗计划是可递送的。

20.根据权利要求19所述的计算机系统，其中，基于所述第一可递送治疗计划，创建所述第二可递送治疗计划。

21.根据权利要求19所述的计算机系统，其中，分别使用第一优化问题和第二优化问题，同时优化所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划。

22.根据权利要求21所述的计算机系统，还包括：

-用于使用以下约束中的至少一个来提供至少第一可递送治疗计划、第二可递送治疗计划和第三可递送治疗计划的装置：

-用于分别使用第一优化问题、第二优化问题和第三优化问题来同时优化所述第一可递送治疗计划、所述第二可递送治疗计划和所述第三可递送治疗计划的装置，以及

-用于基于所述可递送治疗计划中的至少两个来获得插值的治疗计划的装置。

23.根据权利要求20所述的计算机系统，还包括：

-用于使用第四优化问题并且应用以下约束中的至少一个基于所述第一可递送治疗计划获得第四可递送治疗计划的装置：

-用于基于所述第一可递送治疗计划与所述第二可递送治疗计划之间、或所述第一可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间、或所述第二可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间或者所述第一可递送治疗计划和所述第二可递送治疗计划与所述第四可递送治疗计划之间的插值获得插值的治疗计划的装置。

24.根据权利要求20所述的计算机系统，还包括：

-用于使用与创建所述第二可递送治疗计划时使用的优化问题相同或不同的第五优化问题并且应用以下约束中的至少一个来基于所述第二可递送治疗计划提供第五可递送治疗计划的装置：

-用于基于所述第一可递送治疗计划与所述第二可递送治疗计划或者所述第二可递送治疗计划与所述第五可递送治疗计划的插值获得插值的治疗计划的装置。

25.根据权利要求中19-24任一项所述的计算机系统，其中，所述叶位置的最大差异对应于注量分辨率。

26.根据权利要求中19-24任一项所述的计算机系统，其中，所述叶位置的最大差异被设定在0.01cm与2cm之间。

27.根据权利要求中19-24任一项所述的计算机系统，其中，所述叶位置的最大差异被设定在0.5cm至1.5cm之间。