CN108109678A - 确定弧形放射治疗的照射分布的方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定弧形放射治疗的照射分布的方法和装置。所述方法包括以下步骤：获取弧形放射治疗的照射角度的注量图，所述注量图位于弧形放射治疗系统的等中心点所在的垂直于射束中心轴方向的平面上；将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图，所述虚拟弧面以所述弧形放射治疗系统的机架旋转轴为旋转轴且位于所述机架旋转轴与所述弧形放射治疗系统的治疗源之间；对所述虚拟弧注量图做叶片序列化处理，生成描述于所述虚拟弧面上的虚拟控制点；将所述虚拟控制点映射到指定的照射角度上以生成实际控制点。

Description

确定弧形放射治疗的照射分布的方法、装置和计算机可读存 储介质

技术领域

本发明主要涉及放射治疗系统，尤其涉及一种放射治疗系统中产生射野的方法和装置。

背景技术

随着放射物理、放射生物、临床肿瘤学等理论的发展，尤其是医学影像设备和计算机技术的不断进步，使放射治疗(后文简称放疗)技术得以不断完善和发展，更好地满足临床的要求。从最开始的普通放疗技术到三维适形放疗(3Dimensional ConformalRadiotherapy，3D-CRT)和拉弧适形放疗(Arc Conformal Radiotherapy)。在适形放疗技术基础上发展起来的调强放疗技术(Intensity-modulated Radiation Therapy,IMRT)更好地实现了靶区的适形，同时更好地保护了靶区周围的危及器官，尤其是在凹形靶区有危及器官嵌入的时候，更体现了调强放疗技术的优势。

调强放疗的基本原理是将一个射野分成多个细小的射束，对这些射束给予不同的权重，使射野内产生优化不均匀的强度分布，以达到通过危及器官的射束通量减少，而靶区其他部分的射束通量增大的目的。

容积弧形调强放射治疗(Volumetric Intensity Modulated Arc therapy,VMAT)结合了拉弧适形放疗和调强放疗技术，能够在360度多弧设定的任何角度范围内旋转照射，在旋转过程中射束连续发射，多叶准直器(Multi-leaf Collimator,MLC)的位置和射束的剂量率能够改变。

现有的VMAT系统中，优化初值的生成的方法一般有两种，一种是列生成(ColumnGeneration,CG)，另一种是基于注量图优化的子野分割技术。

CG是一种类似于贪婪法的方法，这种方法每步生成一个控制点，即在所有可选的角度和形状中生成一个多叶准直器的开口形状和所照射的射线强度，使优化目标值下降最快。然而这种方法所得到的初值往往会偏离最优解的方向。

基于注量图优化(FMO)的子野分割技术是将整个要照射的弧分为几段，在所有段的中心角度上做注量图优化，将生成的每个注量图以一定的方法分解成几个子野，分配到用户指定的控制点上或比用户指定的控制更稀疏的控制点上。但是这种方法在将注量图分配到控制点的步骤中存在角度偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种确定弧形放射治疗的照射分布的方法、装置和计算机可读存储介质，可以提高优化准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定弧形放射治疗的照射分布的方法，包括以下步骤：获取弧形放射治疗的照射角度的注量图，所述注量图位于弧形放射治疗系统的等中心点所在的垂直于射束中心轴方向的平面上；将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图，所述虚拟弧面以所述弧形放射治疗系统的机架旋转轴为旋转轴且位于所述机架旋转轴与所述弧形放射治疗系统的治疗源之间；对所述虚拟弧注量图做叶片序列化处理，生成描述于所述虚拟弧面上的虚拟控制点；将所述虚拟控制点映射到指定的照射角度上以生成实际控制点。

在本发明的一实施例中，获取弧形放射治疗的照射角度的注量图的步骤包括：基于剂量目标的优化得到所述注量图。

在本发明的一实施例中，在获取弧形放射治疗的照射角度的注量图的步骤之前还包括：接受一个或多个照射弧的指定；将照射弧离散化为一系列照射角度；以及将各照射角度分为一个或多个组，每组对应一个弧段。

在本发明的一实施例中，将所述虚拟控制点映射到指定的照射角度上以生成实际控制点的步骤之后还包括：使用直接机器参数优化将所述实际控制点作为初始解进行优化，得到优化的最终控制点。

在本发明的一实施例中，将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图的步骤包括：根据所述注量图所在照射弧内的多个注量图生成所述虚拟弧注量图。

在本发明的一实施例中，将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图的步骤包括：根据所述注量图所在照射弧内的多个注量图的参考强度值、各注量图的各像素与所述虚拟弧注量图的各像素之间的映射矩阵以及偏移量，生成所述虚拟弧注量图；所述偏移量为单个注量图的参考位置映射到所述虚拟弧面上的位置与所述虚拟弧面的参考点间的位置差。

在本发明的一实施例中，对所述虚拟弧注量图做叶片序列化处理的步骤包括：产生原始位置-累积机器跳数轨迹图，其中所述原始位置-累积机器跳数轨迹图为分别对每对叶片在所述虚拟弧面的坐标下生成低坐标值叶片和高坐标值叶片的位置-累积机器跳数的原始关系曲线；产生同步位置-累积机器跳数轨迹图，其中所述同步位置-累积机器跳数轨迹图是拉伸所述原始位置-累积机器跳数轨迹图，使所有叶片对所对应的关系曲线的最大累积剂量相同而生成的同步位置-累积机器跳数关系曲线；选择控制点的累积机器跳数，生成所述虚拟控制点，其中所选择控制点的累积机器跳数为在累积机器跳数轴上选择一定数量的值，作为所述虚拟控制点的机器跳数。

本发明还提出一种确定弧形放射治疗的照射分布的装置，包括存储器和处理器。存储器用于存储可由处理器执行的指令。处理器用于执行所述指令以实现如上所述的方法。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如上所述的方法。

本发明还提出一种弧形放射治疗系统，包括治疗源、多叶准直器、存储器和处理器。存储器用于存储可由处理器执行的指令，处理器，用于执行所述指令以实现如上所述的方法，并使用所述实际控制点控制所述治疗源和所述多叶准直器的运作。

与现有技术相比，本发明相比于已知的方法，相邻控制点的叶片移动小便于执行，不需要对控制点插值，优化效果好。相比于普通基于注量图优化(FMO)的VMAT方法，本发明可以生成用户所需的所有控制点，且目标函数的初值更逼近用户设定的目标，便于进一步的优化。

另外，本发明的虚拟弧注量图可以用照射弧内所有控制点上的注量图生成，可以反映整个照射弧中的注量图的情况。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的放射治疗系统的结构示意图。

图2是图1的放射治疗系统的从床台尾部观看的平面视图。

图3是根据本发明一实施例的多叶准直器结构示意图。

图4是根据本发明一实施例的确定照射分布的方法流程图。

图5是根据本发明另一实施例的确定照射分布的方法流程图。

图6是根据本发明一实施例的确定照射分布的过程示意图。

图7是根据本发明一实施例的根据多个注量图生成虚拟弧注量图的示意图。

图8是根据本发明一实施例的虚拟弧面上的网格示意图。

图9是根据本发明一实施例的叶片序列化的流程图。

图10是根据本发明又一实施例的确定照射分布的方法流程图。

图11是根据本发明一实施例的多种注量图的坐标关系示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

放射治疗系统

图1是根据本发明一实施例的放射治疗系统的结构示意图。放射治疗系统例如是线性加速器或直线加速器。放射治疗系统100可包括静止机架102和旋转机架104，旋转机架104被可旋转地附接到静止机架102。旋转机架104可以关于旋转轴106围绕治疗区域108旋转。旋转的角度例如是180°、360°等。结合参考图2所示，旋转轴106经过系统的等中心点I。

旋转机架104可包括治疗头110，治疗头110具有递送治疗射束的治疗源112和能够对治疗头110的射野起限制作用的准直器114(例如多叶准直器MLC)。治疗源112配合旋转机架104围绕治疗区域108旋转。准直器114包括能够独立地移动以对场进行整形的一组狭口。治疗头110的射束的束轴和旋转机架104的旋转轴106的交点为放射治疗系统100的等中心点I。

床台116支撑在治疗区域108中的对象的部分，并可以有多种运动的自由度。治疗床的自由度可以包括上下、左右、前后和旋转等自由度。例如，床台116包括被配置为平移进和平移出治疗区域108的台面118和被配置为围绕枢转点122旋转的基部120。基部120可在与治疗头110和治疗源112的旋转平面垂直的平面中旋转患者。

控制器124被配置为控制旋转机架104和床台116的同时旋转和在治疗(例如，VMAT模式)期间通过治疗源112对治疗射束的连续递送。

治疗计划单元126可以创建放射治疗计划。这包括用于VMAT模式的治疗计划。因此本实施例的放射治疗系统100可以为弧形放射治疗系统。应当意识到，治疗计划单元126能够经由执行一个或多个计算机可读指令的一个或多个处理器(例如，微处理器、中央处理单元、控制器等)来实施。在一个实例中，一个或多个计算机可读指令被编码在非瞬态计算机可读存储介质上，例如，物理存储器和/或其他非瞬态介质。额外地或备选地，计算机可读指令中的至少一个能够由载波、信号和/或其他瞬态介质来承载。

操作者控制台128包括人类可读输出设备(例如显示器)和输入设备(例如键盘和/或鼠标)。能在控制台128上访问的软件允许操作者控制放射治疗系统100的操作。例如，操作者能够选择并加载用于VMAT模式的治疗计划。响应于此，控制台128向控制器124发送命令信号，该命令信号引起控制器124同时对旋转机架104和床台116进行旋转，同时治疗源112连续递送放射。

图2是图1的放射治疗系统的从床台尾部观看的平面视图。结合参考图1和图2所示，等中心点I是治疗头110旋转的中心点。病人P躺在床台116上，T为肿瘤所在区域，即靶区。治疗头110内的准直器114随治疗头110旋转时形成柱面M。这一柱面的半径例如为大约550mm。治疗头110内的治疗源112随治疗头110旋转时形成圆S。这一圆的半径例如为大约1000mm。

在本实施例中，放射治疗系统100包括治疗源112和多叶准直器114的组合。图3是根据本发明一实施例的多叶准直器结构示意图。参考图3所示，多叶准直器114是用于仅选择由治疗源112发射的入射宽射束30的部分的柔性阻挡设备。所选择的部分形成射束32和各自的照射分布33。在图3中示意图示的多叶准直器114的叶片31能沿着由双箭头A指示的方向移动，使得通过叶片31的可能位置来限定照射分布33沿着平行于方向A的线能实现的延伸。因此，叶片31的位置限定了照射分布33的开口或形状。通过随后重叠多叶准直器114的多个开口，即通过重叠多个得到的照射分布33，能够针对各自的照射方向生成任意的注量图。多叶准直器114可整体安装在治疗头110的内部或外部。

确定照射分布的方法

在制定治疗计划时需要确定患者的哪些区域需要接收放射剂量，以及区域内各部分接收的放射剂量，构成照射分布。

在弧形放射治疗系统中，对一个或多个照射弧的一系列照射角度，均需要确定其照射分布。

图4是根据本发明一实施例的确定照射分布的方法流程图。图6是根据本发明一实施例的确定照射分布的过程示意图。结合参考图4和图6所示，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤401，获取弧形放射治疗的照射角度的注量图。

例如，注量图FM(图6方框框住的部分)位于等中心平面上，表示从某一指定的治疗源S的方向射线照射的强度分布。等中心平面是弧形放射治疗系统的等中心点I所在的垂直于射束中心轴方向的平面(在图6中为竖直平面)。射束中心轴方向是治疗源S和等中心点I的连线方向。图中治疗源S对应的等中心平面即为注量图FM所在的平面。

有许多方式可以获得弧形放射治疗的一个或多个照射角度的注量图。例如，根据剂量目标求解优化问题，得到优化注量图。如果有多个照射角度，那么可以在一系列方向上优化注量图的分布，使剂量分布尽可能达到剂量目标的要求，每个方向会得到一个注量图。

步骤402，将注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图(PAFM)。

例如，虚拟弧面M以弧形放射治疗系统的机架旋转轴J为旋转轴且位于机架旋转轴与弧形放射治疗系统的治疗源S之间。如图6所示，机架旋转轴J位于弧形放射治疗系统的等中心点I所在的垂直于射束中心轴方向的平面且经过等中心点I。虚拟弧面M可以为具有一定半径和高度的圆筒状弧面。在本发明的实施例中，虚拟弧面M可选自为圆筒状弧面的整体或局部。举例来说，局部的虚拟弧面M的角度可以在20-36度之间，但不以此为限。虚拟弧面M与机架旋转轴J之间的距离可以在较大范围内变化。作为举例，虚拟弧面M可以位于图1的多叶准直器114的中心线旋转一圈所得到的圆筒状弧面上。

具体地，每个角度在等中心平面的注量图映射为对应的一个弧面映射注量图(图6中的AMFM)，在一种例子中，可以将注量图FM中的每个像素映射到虚拟弧面M上，其实现方式可以是多种多样的，示例性的实现方式将在后文描述。

将某个角度范围内的各角度在等中心平面的注量图所映射的各弧面映射注量图叠加合并，即为所述某个角度范围在等中心平面的注量图对应的虚拟弧注量图(PAFM，图7中M上的阴影部分)。可以理解，因为各弧面映射注量图所对应的源角度不同，因此，虽然该多个弧面映射注量图AMFM是分布在与虚拟弧注量图PAFM相同的虚拟弧面M，仍然存在角度转换。

步骤403，对虚拟弧注量图做叶片序列化处理，生成描述于虚拟弧面上的虚拟控制点。

叶片序列化是将虚拟弧注量图PAFM变换为能由用于执行VMAT的放射治疗系统100的多叶准直器114实现的照射分布的序列。虚拟控制点可包括累积剂量以及多叶准直器114的各叶片在虚拟弧面M上沿弧方向上的坐标值。坐标设置可参考图11。

步骤404，将虚拟控制点映射到指定照射角度上以生成实际控制点。

由于虚拟控制点包含的是在虚拟弧面M上的坐标，因此将虚拟控制点映射回指定的实际照射角度，即将虚拟控制点中的叶片坐标转换为实际照射角度射束坐标系下的坐标。实际坐标是射野坐标系下的多叶准直器的位置。

使用实际控制点，就可以同时控制放射机器跳数以及多叶准直器的叶片移动，实现所需的照射分布。

本实施例相比于已知的算法，相邻控制点的叶片移动小，便于执行，不需要对控制点插值，优化效果好。相比于常规的基于注量图优化(FMO)的VMAT方法，本实施例可以生成用户所需的所有控制点，且目标函数的初值更逼近用户设定的目标，便于进一步的优化。

在一个优化的实施例中，如图5所示，除了与前述步骤401-404相同的步骤501-504外，还可包括步骤505，使用直接机器参数优化将实际控制点作为初始解进行优化，得到优化的最终控制点。直接机器参数优化可以参考中国公开号CN105617536、CN105031820以及美国专利公开号US7162008的记载，在此不再展开。

在上述实施例的步骤402、502中，映射方法可以根据注量图FM所在照射弧内的多个注量图的参考强度值、各注量图的各像素与虚拟弧注量图PAFM的各像素之间的映射矩阵以及偏移量，生成虚拟弧注量图。偏移量为单个注量图FM的参考位置映射到虚拟弧面M上的位置与虚拟弧面的参考点间的位置差。

在上述实施例的步骤402、502中，将注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图的过程中，会根据注量图所在照射弧内的多个注量图生成虚拟弧注量图。结合参考图6和7所示，一个照射弧内可能会有多个注量图，因此使用这些注量图共同生成虚拟弧面M上的虚拟弧注量图。这种方法可以反映整个照射弧中的注量图的情况。图7为一组(12个)注量图所生成的虚拟弧注量图PAFM。图11是根据本发明一实施例的多种注量图的关系示意图。参考图11所示，注量图FM和弧面映射注量图AMFM一一对应，而弧面映射虚拟弧注量图AMFM与虚拟弧注量图PAFM是多对一的关系，坐标1101、1102和1103分别是FM、AMFM和PAFM的坐标。

参考图6所示，对每次映射来说，首先将注量图FM映射成弧面映射注量图AMFM。映射方法为从点S到每个注量图FM上的每个像素的四个角上的点取连线，连线与虚拟弧面M存在交点。四个交点在虚拟弧面M上形成一个像素，该像素与对应注量图FM上的像素强度相同。需要注意的是，由于映射关系为从平面到弧面，因此注量图FM上形状大小相同的像素映射到虚拟弧面M上后的像素大小是不同的。

参考图8所示，将虚拟弧面M上的多个弧面映射注量图AMFM映射组成虚拟弧注量图PAFM。具体地说，在虚拟弧面M上划分许多网格M1，网格M1在沿虚拟弧面的旋转轴方向(图7中为竖直方向)与MLC的尺寸相匹配，如图7中所示的是中间40对例如5mm的网格，两边各10对例如10mm的MLC所对应的网格。每个网格对应一个像素。在此，由于AMFM的像素大小与上述网格不匹配，因此需要调制其强度。由于柱面的对称性，所以每个AMFM到PAFM的映射关系存在一个角度差，该角度差即为偏移量。偏移量产生的原因在于，VAMT中的照射弧，每个照射弧都对应多个角度。要想将一个照射弧中的每个角度的弧面映射注量图都集中到一个图上，就需要给该照射弧一个参考的角度值(可以为照射弧的中心角度，或照射弧的起始角度)，而照射弧对应的角度与这个参考角度值之差就是偏移量。

偏移量既用来将AMFM映射到PAFM，也用来于步骤404中将虚拟控制点转为最终的实际控制点。

图9是根据本发明一实施例的叶片序列化的流程图。参考图9所示，流程包括如下步骤：

步骤901，产生原始位置-累积机器跳数轨迹图。

在此，原始位置-累积剂量轨迹图为分别对每对叶片在虚拟弧面M的坐标下生成低坐标值叶片和高坐标值叶片的位置-累积机器跳数的原始关系曲线。低坐标值叶片和高坐标值叶片分别为一对相对叶片中的两个，后文简称为左叶片和右叶片。在此步骤中，将虚拟弧注量图PAFM中每一行的一维注量分布转换为多叶准直器一对叶片的片端位置的移动轨迹，从而得到原始位置-累积机器跳数轨迹图。两个叶片经过同一位置时，其累积机器跳数值的差为一维注量分布对应位置的强度值。

一对叶片的原始关系曲线可以保证如果该对叶片按此曲线运动，则在虚拟弧面M该对叶片对应位置所形成的注量分布在虚拟弧面M沿弧方向的像素点上的注量值与虚拟弧注量图PAFM上的对应值相同。

步骤902，产生同步位置-累积机器跳数轨迹图。

在此，同步位置-累积机器跳数轨迹图是拉伸原始位置-累积机器跳数轨迹图，使叶片对所对应的关系曲线的最大累积机器跳数相同而生成的同步位置-累积机器跳数关系曲线。

在此，也需要保证所形成的虚拟弧面注量分布与目标注量分布一致。

在步骤903，选择控制点的累积机器跳数，生成虚拟控制点。

在此，所选择控制点的累积机器跳数为在累积机器跳数轴上选择一定数量的值，作为虚拟控制点的机器跳数。

每个虚拟控制点可包含累积机器跳数、所有叶片在虚拟弧面上沿弧方向上的坐标值。这些坐标值由控制点的累积机器跳数和同步位置-累积机器跳数关系曲线插值得到。虚拟控制点的数量可以取决于用户所需。

下面更详细地描述叶片序列化的过程。

假设注量图的矩阵F为M×N的矩阵，F_m,n表示矩阵中的第m行(m＝1,2,…,M)第n列(N＝1,2,…,N)的元素，多叶准直器共有L对叶片，第l(l＝1,2,…,L)对叶片的宽度为w_l。

叶片序列化的步骤将描述如下。可以理解，叶片序列化方法有很多，包含但不限于下述方法。

首先是矩阵转换。如果注量图矩阵已经与多叶准直器的叶片宽度相匹配，则不需要进行矩阵转换。相反，如果注量图矩阵的网格与多叶准直器的叶片宽度不匹配，因此可选地进行矩阵转换。假设转换后的照射矩阵为D，D为L×N矩阵，L为多叶准直器的叶片对数，矩阵中的元素为D_l，n，其计算方法为：

其中r_m,l表示在叶片的宽度方向上第l对叶片和注量图第m行网格交叠部分的长度，w_l为第l对叶片的宽度。

接着生成原始位置-累积机器跳数轨迹图。对于照射矩阵D的第l行D_l，假设其不全为0。设其中第一个非0元素的序号为s_l,0，最后一个非0元素的序号为e_l,0，第一个峰值的序号为s_l,p，最后一个峰值的序号为e_l,p。轨迹的可用范围为[s_l，0-1，e_l，0+1]。

原始位置-累积机器跳数轨迹是一维叶片轨迹，可用“位置-累积机器跳数”曲线表示，包含左叶片和右叶片两条曲线设分别用为和表示左叶片和右叶片机器跳数，和为N维向量。因此曲线的生成方式如下：

1)分别确定和的起始点，的起始点为s_l,0-1，的起始点为s_l,p。

2)在s_l,0到s_l,p之间n≤S_l，p

3)在s_l,p之后到e_l,p之间，s_l,p＜n≤e_l,p，d＝D_l,n-D_l,n-1，Δ为一正数常量，其值与计划执行时的最大剂量率和叶片移动速度有关。

4)在e_l,p之后到e_l,0之间e_l，p＜n≤e_1，0+1。

5)生成中心线

然后，同步使所有轨迹在同一机器跳数结束。

具体地说，假设生成一维叶片轨迹后，所有叶片的最大机器跳数为U_max，则对于第l行叶片对应的一维叶片轨迹，有

如果U_d＞0，生成调整后的中心线

更新和

注意，对于一维执行矩阵，有可能出现s_l,p＝e_l,p的情况，这时需要从s_l,0-1和e_l,0+1之间选择虚拟的点s′_l,p和e′_l,p用于执行上述操作。如果从s_l,0-1和e_l,0+1之间无法选择，则表示该行的照射范围非常小，则和和轨迹为保持最小叶片间隙，随着机器跳数的增加从s_l,0-1滑动到e_l,0+1的位置。

然后，生成机器跳数序列。统计所有叶片的轨迹，对机器跳数轴上的所有值打分，打分的原则为在“位置-机器跳数”曲线的斜率转折点对应的机器跳数值上加分，加分的分值与斜率的变化大小相关。

根据所需控制点的个数，机器跳数0和最大值必选，最大机器跳数间隔，最小机器跳数间隔和马太效应等策略选择机器跳数序列。

最后，生成控制点。用控制点所对应的机器跳数序列的值，在和上截取每个叶片对应的位置，作为控制点的形状。

在做VMAT或BurstArc计划时需要指定一段或多段照射弧，在这些照射弧上每间隔一定的角度(例如2度～4度，但不限于此)都需要有一个控制点。为了确定照射弧内的多个照射角度的照射分布，在方法中引入了照射弧的指定和离散化。

图10是根据本发明又一实施例的确定照射分布的方法流程图。参考图10所示，本实施例的方法包括以下步骤：

在步骤1001，接受一个或多个照射弧的指定。

在步骤1002，将照射弧离散化为一系列照射角度。

在步骤1003，将各照射角度分为一个或多个组，每组对应一个弧段。

在步骤1004，获取弧形放射治疗的各照射角度的注量图。

在步骤1005，将注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图。

在步骤1006，对虚拟弧注量图做叶片序列化处理，生成描述于虚拟弧面上的虚拟控制点。

在步骤1007，将虚拟控制点映射到指定的照射角度上以生成实际控制点。

在步骤1003中，分组的原则可以为相邻相似原则，即对所有相邻的前后两个注量图的形状进行相似度分析。相似度可以用一个数值指标来衡量，并设定一个阈值。如果一对相邻注量图的相似度小于该阀值，则说明这两个注量图应该分属于不同的弧段。也就是说，弧段的分断点在这两个注量图对应的角度中间。

在上述步骤中，步骤1004-1007的细节可以参考前文参考图4描述的实施例，在此不再展开。

上述各实施例描述的方法及其变化例，可以在图1所示的系统100中实施。系统中存储根据方法及其变化例编码的计算机指令，并可执行这些指令以实现这些方法及其变化例。举例来说，计算机指令可存储在治疗计划单元126的存储器中，并由其处理器执行。处理器可使用得到的实际控制点控制射线源112和多叶准直器114的运作。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种确定弧形放射治疗的照射分布的方法，包括以下步骤：

获取弧形放射治疗的照射角度的注量图，所述注量图位于弧形放射治疗系统的等中心点所在的垂直于射束中心轴方向的平面上；

将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图，所述虚拟弧面以所述弧形放射治疗系统的机架旋转轴为旋转轴且位于所述机架旋转轴与所述弧形放射治疗系统的治疗源之间；

对所述虚拟弧注量图做叶片序列化处理，生成描述于所述虚拟弧面上的虚拟控制点；

将所述虚拟控制点映射到指定的照射角度上以生成实际控制点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取弧形放射治疗的照射角度的注量图的步骤包括：基于剂量目标的优化得到所述注量图。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取弧形放射治疗的照射角度的注量图的步骤之前还包括：

接受一个或多个照射弧的指定；

将照射弧离散化为一系列照射角度；以及

将各照射角度分为一个或多个组，每组对应一个弧段。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述虚拟控制点映射到指定的照射角度上以生成实际控制点的步骤之后还包括：

使用直接机器参数优化将所述实际控制点作为初始解进行优化，得到优化的最终控制点。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图的步骤包括：

根据所述注量图所在照射弧内的多个注量图生成所述虚拟弧注量图。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述注量图映射成位于虚拟弧面上的虚拟弧注量图的步骤包括：

根据所述注量图所在照射弧内的多个注量图的参考强度值、各注量图的各像素与所述虚拟弧注量图的各像素之间的映射矩阵以及偏移量，生成所述虚拟弧注量图；

所述偏移量为单个注量图的参考位置映射到所述虚拟弧面上的位置与所述虚拟弧面的参考点间的位置差。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述虚拟弧注量图做叶片序列化处理的步骤包括：

产生原始位置-累积机器跳数轨迹图，其中所述原始位置-累积机器跳数轨迹图为分别对每对叶片在所述虚拟弧面的坐标下生成低坐标值叶片和高坐标值叶片的位置-累积机器跳数的原始关系曲线；

产生同步位置-累积机器跳数轨迹图，其中所述同步位置-累积机器跳数轨迹图是拉伸所述原始位置-累积机器跳数轨迹图，使所有叶片对所对应的关系曲线的最大累积剂量相同而生成的同步位置-累积机器跳数关系曲线；

选择控制点的累积机器跳数，生成所述虚拟控制点，其中所选择控制点的累积机器跳数为在累积机器跳数轴上选择一定数量的值，作为所述虚拟控制点的机器跳数。

8.一种确定弧形放射治疗的照射分布的装置，包括：

存储器，用于存储可由处理器执行的指令；

处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种弧形放射治疗系统，包括：

治疗源；

多叶准直器；

存储器，用于存储可由处理器执行的指令；

处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-7任一项所述的方法，并使用所述实际控制点控制所述治疗源和所述多叶准直器的运作。