CN111714790A - 放疗计划系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种放疗计划系统和存储介质，该系统包括处理器：所述处理器在工作过程中实现以下步骤：根据目标靶区的形状将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，旋转层的截面为圆环或部分圆环，圆环或部分圆环的圆心位于目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为所述目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体；根据目标靶区的处方剂量分布确定目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布；根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成目标靶区的放疗计划。解决了现有放射治疗方法无法准确实施大剂量分割治疗的问题。

Description

放疗计划系统和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及计算机软件领域，尤其涉及一种放疗计划系统和存储介质。

背景技术

肿瘤放射治疗一般分为多次实施(大约35次左右)，为使被辐照的健康组织得到恢复，整个疗期可能持续数周。如果通过更精确的控制，使得健康组织的被辐照的剂量比率更少，则每次对肿瘤组织施加更多剂量就成为可能，这样总的治疗次数将会减少，甚至最少一次就完成整个疗期的剂量，这种方案被称为大剂量分割(Hypofractionation)方案。

目前，常用的放射治疗方法是IMRT(intensity-modulated radiation therapy，简称IMRT，强度调制放射治疗，即调强放疗)，是由计算机控制的X光加速器向肿瘤内的特定区域发射精确的辐射剂量。其从诞生至今已经过多次革新，最开始的静态调强(Staticintensity-modulated radiation therapy，简称S-IMRT)技术，然后是动态调强(Dynamicintensity-modulated radiation therapy，简称D-IMRT)技术。近些年，又发展出两种更先进的动态调强技术：一种称为容积旋转调强放射治疗(Volumetric Modulated ArcTherapy，简称VMAT)技术，另一种称为螺旋断层放射治疗(Helical Tomotherapy)技术。

其中，螺旋断层放射治疗方法，从剂量适形度上来看无疑是一种很优秀的方法，但这种方法的剂量利用率非常低，大约为1％左右。容积旋转调强放射治疗相较于螺旋断层放射治疗，剂量利用效率高一些，相对治疗时会更短一些，但仍很难满足大剂量分割方案的要求。

综上，现有放射治疗方法无法准确实施大剂量分割治疗的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种放疗计划系统和存储介质，解决了现有放射治疗方法无法准确实施大剂量分割治疗的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种放疗计划系统，该系统包括处理器：所述处理器在工作过程中实现以下步骤：

根据目标靶区的形状将所述目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，所述旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，所述旋转层的截面为圆环或部分圆环，所述圆环或部分圆环的圆心位于所述目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为所述目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体；

根据所述目标靶区的处方剂量分布确定所述目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布；

根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成所述目标靶区的放疗计划，其中，所述计划参数包括束流参数和每个旋转层组中的各个旋转层的叶片对匹配信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如下方法：

根据目标靶区的形状将所述目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，所述旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，所述旋转层的截面为圆环或部分圆环，所述圆环或部分圆环的圆心位于所述目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为所述目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体；

根据所述目标靶区的处方剂量分布确定所述目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布；

根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成所述目标靶区的放疗计划，其中，所述计划参数包括束流参数和每个旋转层组中的各个旋转层的叶片对匹配信息。

本发明实施例提供的放疗计划系统的技术方案，根据目标靶区的形状将目标靶区划分为多个同心层叠的旋转层组，且半径最小的旋转层组为目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体，由于每个旋转层组的各个旋转层的截面比较相似，那么在旋转层组中的各个旋转层的厚度较小时，各个旋转层组均比较规则，因此可以使用较大的剂量率进行各个旋转层组的剂量注入，随着剂量率的提高，单次放射治疗时间大幅降低，使得大剂量分割治疗成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的由放疗计划系统执行的放疗方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的旋转层组划分示意图；

图3是本发明实施例一提供的哑铃状目标靶区的旋转层示意图；

图4是本发明实施例一提供的旋转层示意图；

图5A是本发明实施例一提供的单个旋转层的形成示意图；

图5B是本发明实施例一提供的又一单个旋转层的形成示意图；

图6是本发明实施例一提供的叶片对与旋转层的对应关系图；

图7是本发明实施例一提供的包含10个旋转层的目标靶区截面示意图；

图8A是本发明实施例一提供的极坐标系下的剂量分布示意图；

图8B是本发明实施例一提供的直角坐标系下的剂量分布示意图；

图9是本发明实施例一提供的同时向不同分区的同一旋转层输出射束的示意图；

图10是本发明实施例二提供的由放疗计划系统执行的放疗方法的流程图；

图11A是本发明实施例二提供的旋转层之间的剂量影响示意图；

图11B是本发明实施例二提供的又一旋转层之间的剂量影响示意图；

图12是本发明实施例三提供的由放疗计划系统执行的放疗方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供了一种放疗计划系统，该系统包括处理器和存储有计算机程序的存储器：该处理器在执行该计算机程序时，实现图1所示的放疗方法的步骤，该放疗方法适用于基于多圈分层方法制定大分割放疗计划的情况，具体如下：

S101、根据目标靶区的形状将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，旋转层的截面为圆环或部分圆环，圆环或部分圆环的圆心位于目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体。

其中，目标靶区是由医生勾画的治疗靶区，即束流辐照的目标区域。束流是指放疗设备的束流输出装置向目标靶区输出的射线束，比如X射线束等。

虽然大多数的目标靶区(肿瘤)形状都是比较复杂的，但任何形状复杂的目标靶区，总可理解为内部比较规则体积(比如球形体积、圆柱形体积)与外部复杂体积的结合体。而且射向外部旋转层组的束流对内部旋转层组的剂量分布的影响非常小(从数学角度看完全没有影响，从物理角度看会略有影响)。因此本实施例根据目标靶区的形状，将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，且半径最小的旋转层组为目标靶区沿中心轴方向上的最大规则体，比如球体、柱体等，参见图2所示。旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，旋转层的截面为圆环或部分圆环，圆环或部分圆环的圆心均位于目标靶区的中心轴上。

在旋转层组划分时，根据目标靶区的形状将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，以使除了半径最小的旋转层组之外，每个旋转层组均包含至少一个完整的轮廓突变，参见图2所示。

在一些实施例中，在旋转层组划分时，可以以半径较小的突变为基准进行旋转层组的划分，也可以以最大的突变为基准尽心旋转层组的划分，如图2所示，在确定第二旋转层组的划分时，以由目标靶区下部豁口产生的最大轮廓突变的产生和结束作为第二旋转层组的起始和结束。这样第二旋转层包括目标靶区下部的两个突变，目标靶区上部的三个突变。可以理解的是，将走势缓慢的多个突变划分至一个旋转层组，可以减少旋转层组的数量，从而减少单次放射治疗的时间。

在一些实施例中，还可以根据反映目标靶区形状的目标靶区截面的相似度来进行旋转层组的划分，其中，相似度可基于圆环开口比例和开口方向确定。在判断两个部分圆环是否满足相似度要求时，需要判断两个部分圆环的开口比例之间的差值是否在预设比例差值范围内，以及开口方向所对应开口角度之间的差值是否在预设角度差值范围内，只有这两个部分圆环的开口比例之间的差值在预设比例差值范围内，同时开口方向所对应的开口角度之间的差值在预设角度范围内，二者才满足相似度要求。

示例性的，两个部分圆环，二者开口比例相同，但一个开口向上，一个开口向下，则二者不满足相似度要求；两个部分圆环，二者开口比例相差小于1.5％，开口方向对应角度之间的差值为小于1％，则二者满足相似度要求，如果二者相邻，则将二者划分为同一旋转层组。

由于肿瘤形状的千变万化，某些旋转层组在旋转轴方向可能出现断裂，参见图3所示，该目标靶区为哑铃状，两端粗，中间部分细，两粗端的部分相同半径的旋转层在中间部分出现了断裂缺失。虽然有些旋转层出现了断裂，但临床放疗中，出现断裂的旋转层通常要求剂量分布相同。因此在一些实施例中，将具有相同剂量分布但位于不同分区的旋转层作为同一个旋转层。具体到图3中的哑铃状目标靶区，中心区域的1-2旋转层作为第一旋转层组，将3-6旋转层作为第二旋转层组，即将两粗端中截面为圆环的断裂旋转层作为第二旋转层组，将第7选择层作为第三旋转层组，即将两粗端中截面为部分圆环的断裂旋转层作为第三选择层组。

其中，每个旋转层的厚度为叶片对的等效厚度，由于每个旋转层组包含一个或多个旋转层，因此每个旋转层组的厚度为一个或多个叶片对的等效厚度。叶片的等效厚度为叶片能够用于约束束流形状的厚度。

多叶光栅装置通过每个叶片对中的两个叶片间的缝隙长度和叶片厚度来约束射束形状。如图4、图5A、图5B和图6所示，处于打开状态的叶片对输出的束流截面为矩形，该矩形的长边等于叶片对的缝隙宽度，对应于旋转层在目标靶区中心轴方向上的长度；该矩形的宽边为叶片对的厚度或等效厚度，对应叶片对输出的束流在目标靶区上形成的高剂量区的宽度，即旋转层的厚度。可以理解的是，如果不同叶片对在绕目标靶区中心轴的旋转过程中保持位置不变，并分别向目标靶区输出束流，那么不同叶片对所输出的束流会在目标靶区中形成半径不同的空心柱形高剂量区。图5A和5B示出了一个叶片对绕目标靶区旋转形成旋转层的过程。其中，图5A中的环状半径比图5B中的环状半径大，但不同半径的旋转层的圆心均在目标靶区的中心轴上。其中，目标靶区的中心轴即为束流输出装置的旋转轴，其方向为垂直于束流输出装置的旋转面，并经过放疗设备的等中心。

由于束流输出装置的旋转轴与旋转层的中心轴相同，因此叶片对与旋转层的对应关系固定不变。图6和图7示出了叶片对与旋转层的对应关系，叶片对A1/B1始终对应旋转层1，叶片对A2/B2始终对应旋转层2，叶片对A3/B3始终对应旋转层3。图7示出了由10个叶片对形成的10个旋转层的分布。

S102、根据目标靶区的处方剂量分布确定目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布。

在确定了目标靶区的旋转层组分布之后，根据目标靶区的处方剂量确定各个旋转层组的处方剂量分布，然后按照半径从小到大的顺序，依次根据各个旋转层组的已有剂量分布和处方剂量分布确定各个旋转层组的目标剂量分布。其中，剂量分布可以是极坐标下的剂量分布，比如角度-y轴坐标值-剂量，参见图8A所示；也可以是直角坐标系下的剂量分布，比如，x轴表示旋转角度，Y轴表示距离，z轴表示剂量，参见图8B所示。图8A中的二维极坐标截面的中心位于Y轴(旋转轴)上，各个二维极坐标截面之间的距离优选相同，比如1mm。每个二维极坐标截面与剂量分布曲面相交得到此截面下的剂量分布曲线。剂量分布曲线与所有角度剂度线相交于一点，该点可用(θ，y，d)表示。

S103、根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成目标靶区的放疗计划，其中，计划参数包括束流参数和每个旋转层组中的各个旋转层的叶片对匹配信息。

其中，计划参数包括但不限于束流参数、旋转层的叶片对匹配信息、叶片状态信息等，束流参数包括但不限于束流的能量、剂量率等。

旋转层组的叶片对匹配信息包括叶片对组与旋转层组之间的对应关系，以及每个旋转层组中的各个旋转层与叶片对的对应关系，以使放疗计划被执行时，束流输出装置控制叶片对向对应旋转层组的相应旋转层输出束流。叶片对状态信息用于限定每个叶片对的各种状态的改变时间和维持时间等。

由于每个叶片对仅能形成一个缝隙，因此只能向一个连续的旋转层，或者向断裂旋转层的一个分区输出束流。可以理解的是，在旋转层组出现断裂时，其各个分区可以被设置为同时接收束流，也可以被设置为非同时接收束流，本实施例优选前者。前者的设置方法可选为：先定位断裂旋转层组；然后分别为断裂旋转层组的各个断裂旋转层的至少两个分区匹配叶片对，以该断裂旋转层的叶片对匹配信息被放疗设备执行时，相应的至少两个叶片对在旋转过程中同时向断裂旋转层组中的各个断裂旋转层的至少两个分区输出束流，参见图9。从图9还可以看出，对于目标靶区来说，某个断裂旋转层的两个分区分别在不同的角度接收对应叶片对输出的束流，但对于束流输出装置来说，两个叶片对在同一旋转角度同时向对应分区的相同旋转层输出射线束。

由于每个旋转层组的各个旋转层的截面比较相似，因此在旋转层组中的各个旋转层的厚度较小时，各个旋转层组均比较规则，因此可以采用大剂量率向各个旋转层组进行剂量注入，尤其是半径最小的旋转层组。可以理解的是，束流输出装置在每个旋转角度均以大剂量率向同一旋转层组的多个旋转层同时注入剂量，可以显著地简化叶片对的控制，，而且在总剂量一定的情况下，减少束流输出装置向目标靶区输出束流的总时间，即减少患者接收放射治疗的时间。

进一步的，本实施例生成的放疗计划中，不同半径尺寸的放疗计划内容在执行时间上没有重叠，且半径尺寸小的旋转层的放疗计划内容先于半径尺寸大的旋转层的放疗计划内容被执行完。

本发明实施例提供的放疗计划系统的技术方案，根据目标靶区的形状将目标靶区划分为多个同心层叠的旋转层组，且半径最小的旋转层组为目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体，由于每个旋转层组的各个旋转层的截面比较相似，那么在旋转层组中的各个旋转层的厚度较小时，各个旋转层组均比较规则，因此可以使用较大的剂量率进行各个旋转层组的剂量注入，随着剂量率的提高，单次放射治疗时间大幅降低，使得大剂量分割治疗成为可能。

实施例二

图10是本发明实施例二提供的由放疗计划系统执行的放疗方法的流程图。本发明实施例在上述实施例的基础上，对旋转层组的剂量分布确定方法进行了详细说明。

相应地，本实施例的方法包括：

S201、根据目标靶区的形状将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，旋转层的截面为圆环或部分圆环，圆环或部分圆环的圆心位于目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体。

S202、根据目标靶区的处方剂量确定每个旋转层组的处方剂量。

整个目标靶区的处方剂量确定之后，目标靶区各个部分的处方剂量也就确定了，因此可以根据目标靶区的处方剂量确定每个旋转层组的处方剂量。

S203、按照半径从小到大的顺序，依次根据每个旋转层组的已有剂量分布和处方剂量分布确定每个旋转层组的目标剂量分布，其中，已有剂量分布由当前旋转层组所包围的旋转层组对应的束流产生。

参见图11A所示，束流必须经过当前旋转层组的外部旋转层组才能到达该当前旋转层组，因此束流在向当前旋转层组输入剂量分布时，会对当前旋转层组的所有外部旋转层组贡献剂量分布。而且相比更外层的旋转层组而言，对其相邻的外层旋转层组的剂量贡献最大。在图11A中，当前旋转层组中的阴影区域表示当前旋转层组吸收的剂量，相邻外层旋转层组中的阴影区域表示该相邻外层旋转层组吸收的剂量，两个阴影区的面积与两个旋转层组的平均剂量成正比，与两个旋转层组的面积比成反比。换言之，越是靠近中心区域，旋转层组的面积比越大，两旋转层组间的梯度分布也就越大；越是远离中心区域，两旋转层组的面积比越小，两旋转层组间的剂量分布梯度也就越小。

如图11B所示，当束流的宽度变窄后，两个阴影区的面积比例会明显改变。可以理解的是，束流的宽度越窄，当前旋转层组中的各个旋转层的吸收剂量比例越大。因此可以通过减小每个叶片对输出的束流宽度，增加外部旋转层的剂量分布衰减梯度，从而大幅降低正常组织的剂量分布。

由束流传输特性可知，任一旋转层组的束流对该外旋转层组所包围的内层旋转层组的影响较小，为了便于技术方案的阐述，本实施例设定任一旋转层组的束流对其所包围的内层旋转层组的剂量分布没有影响。

基于此，除了最内部的旋转层组，在计算其他任意旋转层组的剂量分布时，需要考虑由内部旋转层组的束流产生的已有剂量分布。在确定该已有剂量分布时，先确定当前旋转层组所包围的各个内部旋转层组分别对应的束流，以及所确定的束流在到达对应旋转层组时分别对当前旋转层组贡献的剂量分布；然后计算射向所有内部旋转层组的束流对当前旋转层组贡献的剂量分布的累加结果，该累加结果即为已有剂量分布。

可以理解的是，半径最小的旋转层组的已有剂量分布为空，在计算该旋转层组的各个位置的计划信息时，无需考虑已有剂量分布的影响。

S204、根据每个旋转层组的剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成目标靶区的放疗计划，计划参数包括束流参数和旋转层组中的每个旋转层的叶片对匹配信息。

本发明实施例根据每个旋转层组的已有剂量分布和处方剂量分布逐一确定每个旋转层组的目标剂量分布，即在计算当前旋转层组的剂量分布时，从当前旋转层组的处方剂量减去由内部旋转层组贡献的已有剂量分布，防止外部旋转层组的剂量超限，提高了各个旋转层组剂量分布计算的准确性。

实施例三

图12是本发明实施例三提供的放疗计划制作方法的流程图。本发明实施例在上述实施例的基础上，对旋转层组的束流参数设计进行了详细说明。

相应地，本实施例的方法包括：

S301、根据目标靶区的形状将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，旋转层的截面为圆环或部分圆环，圆环或部分圆环的圆心位于目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体。

S302、根据目标靶区的处方剂量分布确定目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布。

S3031、根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个角度对应的束流参数。

由于射向各个旋转层组的束流的剂量率相对较大，而且射向内部旋转层组的束流会影响外部旋转层组的剂量分布，因此射向各个旋转层组的束流的剂量率之间的差值较大，这使得束流输出装置无法在旋转过程中同时为两个或更多个旋转层组输出束流。为此，本实施例中，按照半径从小到大的原则，依次确定每个旋转层组的各个角度的束流参数，以及控制束流输出装置在旋转过程中，优选仅向同一旋转层组输出束流。

在确定旋转层组的各个角度对应的束流参数时，优选先确定旋转层组的各个角度是否可以采用已有的束流参数，即先确定当前旋转层组的各个角度是否可以使用当前旋转层组的其他角度已使用的束流参数，如果可以，则为可以使用已有束流参数的角度匹配已有束流参数，如果不可以，则为不能使用已有束流参数的角度匹配新的束流参数。

S3032、将每个旋转层组的各个角度对应的束流参数划分为至少两个扫描分组，以使束流输出装置在执行任一扫描分组的扫描过程中，在从一个旋转角度旋转至另一旋转角度时能够完成束流参数的调整。

可以理解的是，由于目标靶区各个方向距离人体表面的深度不一样，而且目标靶区通常不是规则的圆柱体，因此目标靶区的各个旋转层的各个角度对应束流参数会不一样。而且在一些位置上，各个角度的束流参数会存在较大幅度的跳变，这使得束流输出装置在从一个旋转角度旋转至另一旋转角度时，来不及完成束流参数的调整。为了解决该问题，本实施例将旋转层组的各个角度对应的束流参数划分为至少两个扫描分组，并使每个扫描分组内的束流参数相同，或是符合预设变化趋势，比如逐渐增大、逐渐减小等，以使束流输出装置在绕目标靶区旋转一周的过程中，在从每个扫描分组的一个旋转角度旋转至相邻的另一旋转角度时，可以完成束流参数的调整。这样束流输出装置可以不停顿地依次完成各个扫描分组的旋转角度的束流的输出。

本实施例在为不能使用已有束流参数的旋转角度匹配新的束流参数时，优选匹配不会增加新的扫描分组的束流参数。

可以理解的是，束流输出装置绕目标靶区旋转一周，至少可以完成一个扫描分组内各角度的束流输出。为了降低输出装置的旋转次数，本实施例在为不能使用已有束流参数的角度匹配新的束流参数时，优选匹配不会增加束流输出装置的旋转圈数的束流参数。换言之，如果必须增加扫描分组，那么所增加的扫描分组不会增加束流输出装置的旋转圈数。即所增加的扫描分组与已有扫描分组中的至少一个扫描分组的束流，可由束流输出装置在旋转一圈的过程中都输出完。

S3033、根据所有旋转层组的扫描分组结果确定剂量模拟结果。

在所有旋转层组的扫描分组完成之后，根据所有旋转层组的扫描分组结果对目标靶区进行剂量模拟以确定剂量模拟结果。

需要说明的是，使用现有技术的剂量模拟方法对目标靶区进行剂量模拟即可，本实施例在此不作具体限定。

S3034、在剂量模拟结果的评价指标数据符合预设评价条件时，根据各个旋转层组的各个角度对应的束流参数和扫描分组结果生成目标靶区的放疗计划。

其中，评价指标数据包括但不限于靶区适形度指数、均一性、危及器官剂量等。靶区适形度指数的预设评价条件是V_PTV95％的体积，即95％等剂量线所包围的体积至少应接受处方剂量或更高的剂量。均一性的预设评价条件为：PTV可以接受的最低剂量为95％的处方剂量，可以接受的最大剂量为110％的处方剂量。危及器官剂量的预设评价条件为，是否超出医生处方允许的最大耐受量。

目标靶区的剂量模拟结果得到之后，确定该剂量模拟结果的评价指标数据是否符合预设评价条件，即确定当前的扫描分组结果对应的剂量分布是否符合临床要求，如果符合，则根据各个旋转层组的各个角度对应的束流参数、扫描分组结果和前述实施例中的叶片对匹配信息生成目标靶区的放疗计划；如果不符合，则对至少一个旋转层组的扫描分组结果进行优化，然后确定重新分组后的扫描分组结果对应的剂量模拟结果，并判断该剂量模拟结果是否符合临床要求，直至所确定的扫描分组结果对应的剂量模拟结果符合临床要求。

对于扫描分组的优化，以射线束参数为剂量率为例进行说明。在一些实施例中，基于放疗计划均一性要求，扫描分组优化方法包括：对旋转层组的至少一个角度的剂量率进行调整，以在剂量偏差允许的范围内降低扫描分组中的各个角度的剂量率的差异性，或者减少变化剂量率的使用，从而降低输出装置调整剂量率的幅度和次数，以及提高束流输出装置输出的束流剂量率的准确性。

本发明实施例提供的放疗计划的技术方案，按照半径从小到大的顺序，依次为每个旋转层组匹配束流参数，具体是为每个旋转层组的各个角度匹配束流参数，并将每个旋转层组的角度-束流参数划分为至少两组，使得束流输出装置在任一扫描分组的扫描过程中，在从一个旋转角度旋转至另一旋转角度时能够完成束流参数的调整，从而使得束流输出装置在旋转过程中无需任何停歇即可完成任一旋转角度的束流的输出，有助于提高束流的输出效率和稳定性

实施例四

本发明实施例四还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行以下方法：

根据目标靶区的形状将所述目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，所述旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，所述旋转层的截面为圆环或部分圆环，所述圆环或部分圆环的圆心位于所述目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为所述目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体；

根据所述目标靶区的处方剂量分布确定所述目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布；

根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成所述目标靶区的放疗计划，其中，所述计划参数包括束流参数和每个旋转层组中的各个旋转层的叶片对匹配信息。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的放疗方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种放疗计划系统，其特征在于，该系统包括处理器：所述处理器在工作过程中实现以下步骤：

根据目标靶区的形状将所述目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，所述旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，所述旋转层的截面为圆环或部分圆环，所述圆环或部分圆环的圆心位于所述目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为所述目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体；

根据所述目标靶区的处方剂量分布确定所述目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布；

根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成所述目标靶区的放疗计划，其中，所述计划参数包括束流参数和每个旋转层组中的各个旋转层的叶片对匹配信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据目标靶区的形状将目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，包括：

根据目标靶区的形状将所述目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，以使除了半径最小的旋转层组之外，每个旋转层组均包含至少一个完整的轮廓突变。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据所述目标靶区的处方剂量分布确定所述目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布，包括：

根据所述目标靶区的处方剂量确定每个旋转层组的处方剂量；

按照半径从小到大的顺序，依次根据每个旋转层组的已有剂量分布和处方剂量分布确定每个旋转层组的目标剂量分布，其中，已有剂量分布由当前旋转层组所包围的旋转层组对应的束流产生。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，已有剂量分布的确定方法包括：

确定当前旋转层组所包围的各个内部旋转层组分别对应的束流，以及所确定的束流在到达对应旋转层组时分别对当前旋转层组贡献的剂量分布；

将所有内部旋转层组对当前旋转层组贡献的剂量分布的累加结果作为已有剂量分布。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成所述目标靶区的放疗计划，包括：

根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个角度对应的束流参数；

将每个旋转层组的各个角度对应的束流参数划分为至少两个扫描分组，以使束流输出装置在执行任一扫描分组的扫描过程中，在从一个旋转角度旋转至另一旋转角度时能够完成束流参数的调整；

根据所有旋转层组的扫描分组结果确定剂量模拟结果；

在所述剂量模拟结果的评价指标数据符合预设评价条件时，根据各个旋转层组的各个角度对应的束流参数和扫描分组结果生成所述目标靶区的放疗计划。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，确定旋转层组的各个角度对应的束流参数的方法，包括：

确定当前旋转层组的各个角度是否能够采用已有的束流参数；

若是，则为对应角度匹配已有的束流参数；

若否，则为对应角度匹配新的束流参数，所述新的束流参数为不增加当前旋转层组的扫描分组的束流参数或者为不增加束流输出装置的旋转圈数的束流参数。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在根据所有旋转层组的扫描分组结果确定剂量模拟结果之后，还包括：

如果该剂量模拟结果的评价指标数据不符合预设评价条件，则重新优化至少一个旋转层组的扫描分组结果，直至所有扫描分组结果对应的剂量模拟结果的评价指标数据符合预设评价条件。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述束流参数包括剂量率，扫描分组的优化方法，包括：

对旋转层的至少一个角度的剂量率进行调整，以在剂量偏差允许范围内降低扫描分组中的各个角度的剂量率的差异性，或者减少扫描分组对变化剂量率的使用。

9.根据权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，在所述放疗计划中，不同旋转层组的放疗计划内容在执行时间上没有重叠，且半径小的旋转层组的放疗计划内容先于半径大的旋转层组的放疗计划内容被执行完。

10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如下方法：

根据目标靶区的形状将所述目标靶区划分成至少两个同心层叠的旋转层组，其中，所述旋转层组包括至少两个同心层叠的旋转层，所述旋转层的截面为圆环或部分圆环，所述圆环或部分圆环的圆心位于所述目标靶区的中心轴上，半径最小的旋转层组为所述目标靶区中沿中心轴方向上的最大规则体；

根据所述目标靶区的处方剂量分布确定所述目标靶区的每个旋转层组的目标剂量分布；

根据每个旋转层组的目标剂量分布确定每个旋转层组的各个位置对应的计划参数，以生成所述目标靶区的放疗计划，其中，所述计划参数包括束流参数和每个旋转层组中的各个旋转层的叶片对匹配信息。

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