CN115938591B - 基于放疗的剂量分布区间确定装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于放疗的剂量分布区间确定装置及电子设备。其中，该装置包括：第一获取模块，用于获取N个参照对象中每个参照对象对应的空间信息以及目标对象对应的目标空间信息；检测模块，用于检测每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度，得到N个相似度；排序模块，用于对N个相似度进行排序，得到排序结果，并根据排序结果从N个参照对象中确定M个第一参照对象；第二获取模块，用于获取第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布；确定模块，用于根据剂量分布确定目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间。本申请解决了现有技术中在放疗计划设计之前无法预估优化目标值的技术问题。

Description

基于放疗的剂量分布区间确定装置及电子设备

技术领域

本申请涉及医疗科技领域及其他相关技术领域，具体而言，涉及一种基于放疗的剂量分布区间确定装置及电子设备。

背景技术

现有技术中在确定病人在放疗过程中的剂量分布区间时，通常需要物理师依据自身经验分析病人的危及器官以及所需的靶区剂量，并依据靶区剂量得到病人在放疗过程中的剂量分布区间。在这一过程中，由于物理师并不能准确评估出在靶区剂量满足时，对应危及器官的限量大小，因此导致在设计剂量分布区间的过程中，物理师需要不断的进行试错，来平衡靶区剂量和危及器官剂量，根据当前达到的结果一步步对剂量分布区间进行调优，由于这一过程过于依赖物理师的个人经验，因此不仅存在放疗计划设计之前无法预估优化目标值的问题，还会需要耗费大量的人力成本。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于放疗的剂量分布区间确定装置及电子设备，以至少解决现有技术中在放疗计划设计之前无法预估优化目标值的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于放疗的剂量分布区间确定装置，包括：第一获取模块，用于获取N个参照对象中每个参照对象对应的空间信息以及目标对象对应的目标空间信息，其中，空间信息包括参照对象的危及器官与参照对象对应的放疗靶区之间的相对位置信息，目标空间信息包括目标对象的危及器官与目标对象对应的放疗靶区之间的相对位置信息，N为正整数，参照对象在放疗过程中的危及器官和目标对象在放疗过程中的危及器官相同；检测模块，用于检测每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度，得到N个相似度；排序模块，用于对N个相似度进行排序，得到排序结果，并根据排序结果从N个参照对象中确定M个第一参照对象，其中，M为小于或等于N的正整数；第二获取模块，用于获取第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布；确定模块，用于根据剂量分布确定目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间。

进一步地，第一参照对象所对应的空间信息为第一参照空间信息，N个参照对象中除M个第一参照对象之外的参照对象为其他参照对象，其他参照对象所对应的空间信息为第二参照空间信息，第一参照空间信息与目标空间信息之间的相似度大于第二参照空间信息与目标空间信息之间的相似度。

进一步地，第一获取模块还包括：第一获取单元，用于获取第一空间信息，其中，第一空间信息为参照危及器官与参照靶区之间的距离分布信息，参照危及器官为每个参照对象对应的危及器官，参照靶区为每个参照对象对应的放疗靶区，第一空间信息通过第一向量表示；第二获取单元，用于获取第二空间信息，其中，第二空间信息为参照危及器官与参照靶区之间的角度分布信息，第二空间信息通过第二向量表示；第三获取单元，用于获取第三空间信息，其中，第三空间信息为每个参照对象对应的射野位置信息，第三空间信息通过第三向量表示；第四获取单元，用于获取第一目标空间信息，其中，第一目标空间信息为目标危及器官与目标靶区之间的距离分布信息，目标危及器官为目标对象对应的危及器官，目标靶区为目标对象对应的放疗靶区，第一目标空间信息通过第四向量表示；第五获取单元，用于获取第二目标空间信息，其中，第二目标空间信息为目标危及器官与目标靶区之间的角度分布信息，第二目标空间信息通过第五向量表示；第六获取单元，用于获取第三目标空间信息，其中，第三目标空间信息为目标对象对应的射野位置信息，第三目标空间信息通过第六向量表示。

进一步地，第一获取单元还包括：第一获取子单元，用于获取参照靶区的边界以及参照危及器官对应的体素集合，其中，体素集合由K个体素点组成，K为正整数；第一计算子单元，用于计算每个体素点与边界之间的距离，得到K个距离；第一划分单元，用于将K个距离划分为P个集合，其中，每个集合中的距离位于该集合对应的数值区间内，不同的集合所对应的数值区间不同，每个数值区间的区间长度为预设长度，P为小于或等于K的正整数；第一统计子单元，用于统计每个集合内的距离的数量，并计算每个集合内的距离的数量与K之间的第一比值，得到P个第一比值；第一生成子单元，用于根据P个第一比值生成每个参照对象对应的第一向量，得到第一空间信息。

进一步地，第二获取单元还包括：第二获取子单元，用于获取以参照靶区为中心的横截面；第二划分子单元，用于将横截面划分为W个扇形区域，其中，每个扇形区域的扇形圆心角为预设角度，其中，W为正整数；第二统计子单元，用于统计在每个扇形区域内的体素点的数量，并计算在每个扇形区域内的体素点的数量与K之间的第二比值，得到W个第二比值；第二生成子单元，用于根据W个第二比值生成参照对象对应的第二向量，得到第二空间信息。

进一步地，第三获取单元还包括：第三获取子单元，用于从射线源的视角出发，获取参照靶区的靶区中心所对应的截断平面；第三划分子单元，用于将截断平面划分为E个方格区域，其中，每个方格区域的面积为预设面积，其中，E为正整数，每个方格区域与射线源射出的一个射线相对应；第一确定子单元，用于确定从射线源射到参照靶区内的所有射线的数量为第一数量，并计算第一数量与器官射线数量之间的第三比值，其中，器官射线数量为从射线源射到参照靶区并且穿过参照危及器官的所有射线的数量；第三生成子单元，用于根据第三比值生成参照对象对应的第三向量，得到第三空间信息。

进一步地，检测模块还包括：第一确定单元，用于根据第一向量、第二向量、第三向量、第四向量、第五向量以及第六向量确定每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应目标空间信息之间的相似度，得到N个相似度。

进一步地，基于放疗的剂量分布区间确定装置还包括：第三获取模块，用于获取每个第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量；第一确定模块，用于确定第一参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度为目标相似度；归一化处理模块，用于对每个第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量归一化处理为第一靶区剂量，得到M个第一靶区剂量；第二确定模块，用于根据第一靶区剂量和目标相似度确定目标对象在放疗过程中对应的目标靶区剂量。

进一步地，确定模块还包括：第二确定单元，用于从M个第一靶区剂量中确定第二靶区剂量和第三靶区剂量，其中，第二靶区剂量为M个第一靶区剂量中最小的第一靶区剂量，第三靶区剂量为M个第一靶区剂量中最大的第一靶区剂量；第三确定单元，用于确定第二靶区剂量对应的第一参照对象为第二参照对象，并确定第三靶区剂量对应的第一参照对象为第三参照对象；第四确定单元，用于确定第二参照对象在放疗过程中对应的剂量分布为第一剂量分布；第五确定单元，用于确定第三参照对象在放疗过程中对应的剂量分布为第二剂量分布；区间生成单元，用于依据目标靶区剂量生成目标剂量分布区间，其中，目标剂量分布区间的下界为第一剂量分布，目标剂量分布区间的上界为第二剂量分布。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备控制上述的基于放疗的剂量分布区间确定装置。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，电子设备包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器控制上述的基于放疗的剂量分布区间确定装置。

由上述内容可知，本申请通过检测每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度，并依据相似度从N个参照对象中确定M个第一参照对象，结合第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布确定目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间，由于第一参照对象对应的剂量分布是真实现有的剂量分布，因此本申请在确定目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间时，是以第一参照对象对应的剂量分布作为参考进行优化的，从而不仅在放疗计划设计之前预估得到了优化目标值，还可以缩短目标剂量分布区间的调整过程，进而提高目标剂量分布区间的确定效率。

由此可见，本申请的技术方案达到了在放疗计划设计之前预估得到目标剂量分布区间的优化目标值的目的，从而实现了提高计划设计的调整效率的技术效果，进而解决了现有技术中在放疗计划设计之前无法预估优化目标值的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的一种可选的基于放疗的剂量分布区间确定装置的示意图；

图2是根据本申请实施例的一种可选的目标剂量分布区间的示意图；

图3是根据本申请实施例的一种可选的基于放疗的剂量分布区间确定过程的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

还需要说明的是，本申请所涉及的相关信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于展示的数据、分析的数据以及电子病历数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。例如，本系统和相关用户或机构间设置有接口，在获取相关信息之前，需要通过接口向前述的用户或机构发送获取请求，并在接收到前述的用户或机构反馈的同意信息后，获取相关信息。

下面结合各实施例来进一步说明本申请。

实施例1

本实施例提供了一种可选的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其中，图1是根据本申请实施例提供的一种可选的基于放疗的剂量分布区间确定装置的示意图，如图1所示，包括：第一获取模块101、检测模块102、排序模块103、第二获取模块104以及确定模块105。

具体的，第一获取模块101，用于获取N个参照对象中每个参照对象对应的空间信息以及目标对象对应的目标空间信息。

其中，空间信息包括参照对象的危及器官与参照对象对应的放疗靶区之间的相对位置信息，目标空间信息包括目标对象的危及器官与目标对象对应的放疗靶区之间的相对位置信息，N为正整数，参照对象在放疗过程中的危及器官和目标对象在放疗过程中的危及器官相同。

具体的，上述的空间信息至少包括参照对象的危及器官与参照对象对应的放疗靶区之间的距离分布信息、参照对象的危及器官与参照对象对应的放疗靶区之间的角度分布信息、参照对象对应的射野位置信息。

上述的目标空间信息至少包括目标对象的危及器官与目标对象对应的放疗靶区之间的距离分布信息、目标对象的危及器官与目标对象对应的放疗靶区之间的角度分布信息、目标对象对应的射野位置信息。

需要说明的是，参考对象可以理解为是已经接受过放射治疗的历史患者，目标对象为准备进行放射治疗的新患者，参考对象在放疗过程中的危及器官与目标对象在放疗过程中的危及器官相同，其中，危及器官的数量可以是多个，也可以是一个。

其中，基于放疗的剂量分布区间确定装置还可收集参照对象对应的历史计划数据，其中，历史计划数据为参照对象在放疗过程中对应的放疗 DICOM 文件格式的相关文件，包括但不限于定位 CT、OAR 及靶区勾画、计划和剂量等文件。具体的，相关文件中至少包括参照对象对应的靶区勾画数据、危及器官勾画数据、靶区剂量数据、危及器官的剂量数据以及RT-Plan等DICOM计划文件数据。需要注意到的是，在本申请中，历史计划数据中关于靶区的剂量标准和计划设计中限量的危及器官需要统一。

检测模块102，用于检测每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度，得到N个相似度。

需要说明的是，空间信息实际上表征了参照对象的危及器官和参照对象的放疗靶区之间的几何空间分布状况，目标空间信息实际上表征了目标对象的危及器官和目标对象的放疗靶区之间的空间分布状况。与此同时，需要注意到的是，由于放疗对象的在放疗过程中对应的剂量分布在很大程度上便是依据危及器官和放疗靶区之间的几何空间分布状况所设计的，因此，基于参照对象的空间信息和参照对象对应的真实的剂量分布，根据参照对象的空间信息和目标对象的目标空间信息之间的相似度，可以选择与目标对象相似度的参照对象所对应的剂量分布作为参考值，最后基于放疗的剂量分布区间确定装置依据参考值确定目标对象对应的目标剂量分布区间。

排序模块103，用于对N个相似度进行排序，得到排序结果，并根据排序结果从N个参照对象中确定M个第一参照对象。

其中，M为小于或等于N的正整数。举例而言，假设参照对象的数量为100（对应N），在检测完成每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度之后，基于放疗的剂量分布区间确定装置可得到100个相似度。进一步地，假设第一参照对象的数量设置为10（对应M），则基于放疗的剂量分布区间确定装置会对100个相似度进行排序，得到相似度值最高的10个相似度，并确定该10个相似度所对应的参照对象为第一参照对象，即得到10个第一参照对象。

第二获取模块104，用于获取第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布。

具体的，每个参照对象对应的历史计划数据中还至少包括该参照对象在放疗过程中对应的剂量分布，其中，剂量分布可以通过DVH（剂量体积直方图）来表示。在此基础上，在确定得到M个第一参照对象之后，基于放疗的剂量分布区间确定装置可以根据第一参照对象对应的历史计划数据直接获取得到第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布。由于第一参照对象的数量为M个，因此基于放疗的剂量分布区间确定装置最终可得到M个剂量分布。

确定模块105，用于根据剂量分布确定目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间。

具体的，可以从M个剂量分布中确定一个最小的剂量分布作为目标剂量分布区间的下界，并从M个剂量分布中确定一个最大的剂量分布作为目标剂量分布区间的上界，从而实现了利用现有真实的剂量分布，对于新的需要进行计划设计的病例（即目标对象），提供了参考的目标剂量分布区间，进而克服了现有技术中无法在放疗计划设计之前预估得到优化目标值（即目标剂量分布区间的上界和下界）的技术缺陷。

可选的，第一参照对象所对应的空间信息为第一参照空间信息，N个参照对象中除M个第一参照对象之外的参照对象为其他参照对象，其他参照对象所对应的空间信息为第二参照空间信息，第一参照空间信息与目标空间信息之间的相似度大于第二参照空间信息与目标空间信息之间的相似度。

举例而言，假设M为100，N为10，则其他参照对象的数量为90个，在通过相似度的大小筛选得到10个第一参照对象之后，每个第一参照对象对应的第一参照空间信息与目标空间信息之间的相似度都会大于其他参照对象所对应的空间信息与目标空间信息之间的相似度。即依据本申请的技术方案，可以从100个参照对象中选取得到相似度最高的10个参照对象作为第一参照对象。

需要注意到的是，在实际应用中，参照对象的数量会远远大于100个，为了降低系统的计算工作量，本申请通过在N个参照对象中筛选得到第一参照对象，可以在后续过程中仅针对第一参照对象的剂量分布进行分析，从而提高分析效率，降低系统的计算工作量。

可选的，第一获取模块还包括：第一获取单元、第二获取单元、第三获取单元、第四获取单元、第五获取单元以及第六获取单元。

第一获取单元，用于获取第一空间信息，其中，第一空间信息为参照危及器官与参照靶区之间的距离分布信息，参照危及器官为每个参照对象对应的危及器官，参照靶区为每个参照对象对应的放疗靶区，第一空间信息通过第一向量表示；

第二获取单元，用于获取第二空间信息，其中，第二空间信息为参照危及器官与参照靶区之间的角度分布信息，第二空间信息通过第二向量表示；

第三获取单元，用于获取第三空间信息，其中，第三空间信息为每个参照对象对应的射野位置信息，第三空间信息通过第三向量表示；

第四获取单元，用于获取第一目标空间信息，其中，第一目标空间信息为目标危及器官与目标靶区之间的距离分布信息，目标危及器官为目标对象对应的危及器官，目标靶区为目标对象对应的放疗靶区，第一目标空间信息通过第四向量表示；

第五获取单元，用于获取第二目标空间信息，其中，第二目标空间信息为目标危及器官与目标靶区之间的角度分布信息，第二目标空间信息通过第五向量表示；

第六获取单元，用于获取第三目标空间信息，其中，第三目标空间信息为目标对象对应的射野位置信息，第三目标空间信息通过第六向量表示。

可选的，第一获取单元还包括：第一获取子单元、第一计算子单元、第一划分子单元、第一统计子单元以及第一生成子单元。

第一获取子单元，用于获取参照靶区的边界以及参照危及器官对应的体素集合，其中，体素集合由K个体素点组成，K为正整数。

第一计算子单元，用于计算每个体素点与边界之间的距离，得到K个距离。

可选的，基于放疗的剂量分布区间确定装置可以通过以下公式（1）计算得到每个体素点与边界之间的距离：

其中，在公式（1）中，B表征参照靶区的边界，、、表征边界上的点的三维坐标，、、为体素集合中每个体素点的三维坐标。

第一划分单元，用于将K个距离划分为P个集合。

其中，每个集合中的距离位于该集合对应的数值区间内，不同的集合所对应的数值区间不同，每个数值区间的区间长度为预设长度，P为小于或等于K的正整数。

可选的，假设预设长度为10mm，P为3，则多个数值区间可以是[0，10mm]、[10mm，20mm]、[20mm，30mm]。K个距离分别落在不同的数据区间内。

第一统计子单元，用于统计每个集合内的距离的数量，并计算每个集合内的距离的数量与K之间的第一比值，得到P个第一比值。

可选的，每个集合内的距离的数量与K之间的第一比值表征了每个集合对应的数值区间中包含的体素点数量在全部体素点中的所占比例。

第一生成子单元，用于根据P个第一比值生成每个参照对象对应的第一向量，得到第一空间信息。

可选的，由于将K个距离划分为了P个集合，因此可得到P个第一比值，基于放疗的剂量分布区间确定装置可将每个参照对象对应的P个第一比值转换生成为一个第一向量，该第一向量即用于表征该参照对象对应的第一空间信息。

可选的，第二获取单元还包括：第二获取子单元、第二划分子单元、第二统计子单元以及第二生成子单元。

其中，第二获取子单元，用于获取以参照靶区为中心的横截面。

第二划分子单元，用于将横截面划分为W个扇形区域，其中，每个扇形区域的扇形圆心角为预设角度，其中，W为正整数。

第二统计子单元，用于统计在每个扇形区域内的体素点的数量，并计算在每个扇形区域内的体素点的数量与K之间的第二比值，得到W个第二比值。

第二生成子单元，用于根据W个第二比值生成参照对象对应的第二向量，得到第二空间信息。

举例而言，基于放疗的剂量分布区间确定装置首先获取以参照靶区为中心的横截面，然后从正上方0度开始将横截面按5度（对应预设角度）间隔分为72（对应W）个扇形区域，随后统计每个扇形区域内的体素点的个数占危及器官所有体素点的比例（即在每个扇形区域内的体素点的数量与K之间的第二比值）。由于扇形区域共有72个，因此可得到72个第二比值，最后基于放疗的剂量分布区间确定装置可将每个参照对象对应的72个第二比值转换生成为一个第二向量，该第二向量即用于表征该参照对象对应的第二空间信息。

可选的，第三获取单元还包括：第三获取子单元、第三划分子单元、第一确定子单元以及第三生成子单元。

其中，第三获取子单元，用于从射线源的视角出发，获取参照靶区的靶区中心所对应的截断平面。

第三划分子单元，用于将截断平面划分为E个方格区域，其中，每个方格区域的面积为预设面积，其中，E为正整数，每个方格区域与射线源射出的一个射线相对应。

第一确定子单元，用于确定从射线源射到参照靶区内的所有射线的数量为第一数量，并计算第一数量与器官射线数量之间的第三比值，其中，器官射线数量为从射线源射到参照靶区并且穿过参照危及器官的所有射线的数量。

第三生成子单元，用于根据第三比值生成参照对象对应的第三向量，得到第三空间信息。

举例而言，基于放疗的剂量分布区间确定装置可以从每个射线源的视角出发，获取参考靶区的靶区中心所对应的一个截断平面，然后将该截断平面按0.25mm*0.25mm(对应预设面积)划分为E个方格区域，其中，每个方格区域与射线源射出的一个射线相对应。在此基础上，基于放疗的剂量分布区间确定装置还会确定从每个射线源射到参照靶区内的所有射线的数量（即第一数量），并计算第一数量与器官射线数量之间的第三比值，其中，器官射线数量为从射线源射到参照靶区并且穿过参照危及器官的所有射线的数量。需要注意到的是，如果一个参照对象对应的射线源有Q个，则相对应的第三比值也会有Q个，其中，Q为正整数，最后，基于放疗的剂量分布区间确定装置根据得到的Q个第三比值生成该参照对象对应的第三向量，得到该参照对象对应的第三空间信息。

需要说明的是，目标对象对应的目标空间信息至少包括第一目标空间信息、第二目标空间信息以及第三目标空间信息。其中，第一目标空间信息与第一空间信息的获取原理相同，仅是针对的放疗对象不同；第二目标空间信息与第二空间信息的获取原理相同，仅是针对的放疗对象不同；第三目标空间信息与第三空间信息的获取原理相同，仅是针对的放疗对象不同。

可选的，基于放疗的剂量分布区间确定装置还可以用于执行以下操作，以便获取得到第一目标空间信息：

获取目标靶区的目标边界以及目标危及器官对应的目标体素集合，其中，目标体素集合由L个目标体素点组成，其中，L为正整数；计算每个目标体素点与目标边界之间的目标距离，得到L个目标距离；将L个目标距离划分为P个目标集合，其中，每个目标集合中的目标距离位于该目标集合对应的数值区间内，不同的目标集合所对应的数值区间不同，每个数值区间的区间长度为预设长度；统计每个目标集合内的目标距离的数量，并计算每个目标集合内的目标距离的数量与L之间的第四比值，得到P个第四比值；根据P个第四比值生成目标对象对应的第五向量，得到第一目标空间信息。

可选的，基于放疗的剂量分布区间确定装置还可以用于执行以下操作，以便获取得到第二目标空间信息：

获取以目标靶区为中心的目标横截面；将目标横截面划分为W个目标扇形区域，其中，每个目标扇形区域的扇形圆心角为预设角度；统计在每个目标扇形区域内的目标体素点的数量，并计算在每个目标扇形区域内的目标体素点的数量与L之间的第五比值，得到W个第五比值；根据W个第五比值生成目标对象对应的第五向量，得到第二目标空间信息；获取以目标靶区为中心的目标横截面；将目标横截面划分为W个目标扇形区域，其中，每个目标扇形区域的扇形圆心角为预设角度；统计在每个目标扇形区域内的目标体素点的数量，并计算在每个目标扇形区域内的目标体素点的数量与L之间的第五比值，得到W个第五比值；根据W个第五比值生成目标对象对应的第五向量，得到第二目标空间信息。

可选的，基于放疗的剂量分布区间确定装置还可以用于执行以下操作，以便获取得到第三目标空间信息：

从射线源的视角出发，获取目标靶区的靶区中心所对应的目标截断平面；将目标截断平面划分为J个目标方格区域，其中，每个目标方格区域的面积为预设面积，J为正整数，J与E可以相同，也可以不同；确定从射线源射到目标靶区内的所有射线的数量为第二数量，并计算第二数量与目标器官射线数量之间的第六比值，其中，目标器官射线数量为从射线源射到目标靶区并且穿过目标危及器官的所有射线的数量；根据第六比值生成目标对象对应的第六向量，得到第三目标空间信息。

可选的，检测模块包括：第一确定单元，用于根据第一向量、第二向量、第三向量、第四向量、第五向量以及第六向量确定每个参照对象对应的空间信息与目标对象对应目标空间信息之间的相似度，得到N个相似度。

具体的，基于放疗的剂量分布区间确定装置通过以下公式（2）计算得到每个参照对象对应的空间信息与目标空间信息之间的相似度：

其中，在公式（2）中，new表示目标对象， i表示中N个参照对象中的任意一个参照对象， oar表示参照危及器官/目标危及器官， cdist为向量之间的余弦距离，表征第一向量，表征第二向量，表征第三向量，表征第四向量，表征第五向量，表征第六向量，表征N个参照对象中第i个参照对象的空间信息与目标空间信息之间的相似度。

另外，两个向量之间的余弦距离可通过以下公式（3）计算得到：

其中，表征向量X和向量Y之间的余弦距离，向量X和向量Y都是多维向量，表征的是向量X中的第i个值，表征的是向量Y中的第i个值。

可选的，基于放疗的剂量分布区间确定装置还包括：第三获取模块、第一确定模块、归一化处理模块以及第二确定模块。其中，第三获取模块，用于获取每个第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量；第一确定模块，用于确定第一参照对象对应的空间信息与目标对象对应的目标空间信息之间的相似度为目标相似度；归一化处理模块，用于对每个第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量归一化处理为第一靶区剂量，得到M个第一靶区剂量；第二确定模块，用于根据第一靶区剂量和目标相似度确定目标对象在放疗过程中对应的目标靶区剂量。

可选的，每个参照对象对应的历史计划数据中都至少包含有该参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量，为了避免历史计划数据中由于分次剂量导致的整体剂量差异，本申请会对参照对象对应的靶区剂量进行归一化处理，其中包括将第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量归一化处理为第一靶区剂量。另外，在对靶区剂量进行归一化处理的过程中，基于放疗的剂量分布区间确定装置还会对历史计划数据中危及器官含义相同的名称进行统一，例如，参照对象1对应的历史计划数据中关于危及器官1的名称为心脏、参照对象2对应的历史计划数据中关于危及器官1的名称为heart，基于此情况，基于放疗的剂量分布区间确定装置会将参照对象2对应的历史计划数据中关于危及器官1的名称也修改为心脏，从而实现与参照对象1对应的历史计划数据中关于危及器官1的名称统一。

另外，基于放疗的剂量分布区间确定装置可以通过以下公式（4）计算得到目标对象在放疗过程中对应的目标靶区剂量：

其中，在公式（4）中，表征M个第一靶区剂量中的第h个第一靶区剂量，表征M个第一参照对象中的第h个第一参照对象对应的空间信息与目标空间信息之间的相似度（即目标相似度），T表征目标靶区剂量。

在一种可选的实施例中，在得到目标靶区剂量之后，基于放疗的剂量分布区间确定装置还会获取每个第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布，从而得到M个剂量分布。其中，每个第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布包括但不限于该第一参照对象对应的靶区的DVH图以及该第一参照对象对应的每个危及器官的DVH图。

需要注意到的是，每个第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布记录在该第一参照对象所对应的历史计划数据中。

在得到M个剂量分布之后，剂量分布确定系统可通过以下公式（5）对M个剂量分布进行排序：

在公式（5）中，V表示体积的大小， Di为该体积对应的剂量占靶区处方剂量的百分比。

根据M个剂量分布的排序结果，剂量分布确定系统将M个剂量分布中最小的剂量分布作为目标剂量分布区间的下界，并将M个剂量分布中最大的剂量分布作为目标剂量分布区间的上界。

可选的，确定模块还包括：第二确定单元、第三确定单元、第四确定单元、第五确定单元以及区间生成单元。其中，第二确定单元，用于从M个第一靶区剂量中确定第二靶区剂量和第三靶区剂量，其中，第二靶区剂量为M个第一靶区剂量中最小的第一靶区剂量，第三靶区剂量为M个第一靶区剂量中最大的第一靶区剂量；第三确定单元，用于确定第二靶区剂量对应的第一参照对象为第二参照对象，并确定第三靶区剂量对应的第一参照对象为第三参照对象；第四确定单元，用于确定第二参照对象在放疗过程中对应的剂量分布为第一剂量分布；第五确定单元，用于确定第三参照对象在放疗过程中对应的剂量分布为第二剂量分布；区间生成单元，用于依据目标靶区剂量生成目标剂量分布区间，其中，目标剂量分布区间的下界为第一剂量分布，目标剂量分布区间的上界为第二剂量分布。

可选的，依据目标靶区剂量，基于放疗的剂量分布区间确定装置可以生成目标对象对应的目标剂量分布（即目标对象对应的DVH），其中，目标剂量分布所在的目标剂量分布区间的下界为第一剂量分布，上界为第二剂量分布。如图2所示，两个虚线表征第一剂量分布和第二剂量分布，实线表征目标剂量分布，纵坐标表征体积，横坐标表征剂量。具体的，左侧的虚线表征第一剂量分布，右侧的虚线表征第二剂量分布。

在一种可选的实施例中，图3示出了根据本申请实施例的一种可选的基于放疗的剂量分布区间确定过程的流程图，如图3所示，基于放疗的剂量分布区间确定装置首先收集每个参照对象对应的历史计划数据，然后对每个历史计划数据进行数据清洗，其中，数据清洗至少包括对靶区剂量的归一化处理以及对危及器官含义相同的名称进行统一的处理。随后，基于数据清洗后的历史计划数据，基于放疗的剂量分布区间确定装置对参照对象对应的空间信息进行计算，得到空间信息的向量表示。同时，基于放疗的剂量分布区间确定装置还对目标对象对应的目标空间信息进行计算，得到目标空间信息的向量表示。基于每个对象对应的空间信息的向量表示和目标空间信息的向量表示，基于放疗的剂量分布区间确定装置计算每个参照对象对应的空间信息与目标空间信息之间的相似度，并最终依据相似度从多个参照对象中确定预设数量的第一参照对象，结合第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布输出目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间。

需要注意到的是，在现有技术中，物理师需要依据已有的经验对医生给出的处方剂量进行计划设计，而在计划设计时，由于病人间的个体器官大小位置差异以及靶区的大小位置差异，物理师并不能准确评估出在靶区剂量满足时，对应危及器官的限量大小，导致在计划设计过程中，物理师需要不断的进行试错，来平衡靶区剂量和危及器官剂量，根据当前达到的结果一步步进行调优，这是一个非常耗时的过程，而且通常物理师也无法判断危及器官的最佳限量，导致最终做出的计划可能不是最优计划，只能做出符合当前临床条件的计划。

本申请采用了一种基于病人间器官空间位置分布距离的剂量分布区间的预估方式，基于真实的历史计划数据以及病人体内器官的几何位置关系，统计计算出历史数据与当前数据的相似度，进而得到可能的最优剂量分布，作为物理师计划设计的参考。换言之，通过本申请的技术方案，可以在设计放疗计划之前，事先提供出病人可能的剂量分布上下界区间，从而物理师在制定放疗计划的过程中可以参考该区间来调整计划优化的参数，进而大幅提升计划设计的调优效率，并且物理师可以大致了解危及器官的最佳限量，从而提升整体计划设计的效果。

实施例2

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备控制上述实施例1中的基于放疗的剂量分布区间确定装置。

实施例3

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器控制上述实施例1中的基于放疗的剂量分布区间确定装置。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取N个参照对象中每个所述参照对象对应的空间信息以及目标对象对应的目标空间信息，其中，所述空间信息包括所述参照对象的危及器官与所述参照对象对应的放疗靶区之间的相对位置信息，所述目标空间信息包括所述目标对象的危及器官与所述目标对象对应的放疗靶区之间的相对位置信息，N为正整数，所述参照对象在放疗过程中的危及器官和所述目标对象在放疗过程中的危及器官相同；

检测模块，用于检测每个所述参照对象对应的空间信息与所述目标对象对应的目标空间信息之间的相似度，得到N个所述相似度，其中，所述相似度由所述空间信息对应的向量和所述目标空间信息对应的向量确定；

排序模块，用于对N个所述相似度进行排序，得到排序结果，并根据所述排序结果从N个所述参照对象中确定M个第一参照对象，其中，M为小于或等于N的正整数；

第二获取模块，用于获取所述第一参照对象在放疗过程中对应的剂量分布；

确定模块，用于根据所述剂量分布确定所述目标对象在放疗过程中对应的目标剂量分布区间。

2.根据权利要求1所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述第一参照对象所对应的空间信息为第一参照空间信息，N个所述参照对象中除M个所述第一参照对象之外的参照对象为其他参照对象，所述其他参照对象所对应的空间信息为第二参照空间信息，所述第一参照空间信息与所述目标空间信息之间的相似度大于所述第二参照空间信息与所述目标空间信息之间的相似度。

3.根据权利要求1所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述第一获取模块还包括：

第一获取单元，用于获取第一空间信息，其中，所述第一空间信息为参照危及器官与参照靶区之间的距离分布信息，所述参照危及器官为每个所述参照对象对应的危及器官，所述参照靶区为每个所述参照对象对应的放疗靶区，所述第一空间信息通过第一向量表示；

第二获取单元，用于获取第二空间信息，其中，所述第二空间信息为所述参照危及器官与所述参照靶区之间的角度分布信息，所述第二空间信息通过第二向量表示；

第三获取单元，用于获取第三空间信息，其中，所述第三空间信息为每个所述参照对象对应的射野位置信息，所述第三空间信息通过第三向量表示；

第四获取单元，用于获取第一目标空间信息，其中，所述第一目标空间信息为目标危及器官与目标靶区之间的距离分布信息，所述目标危及器官为所述目标对象对应的危及器官，所述目标靶区为所述目标对象对应的放疗靶区，所述第一目标空间信息通过第四向量表示；

第五获取单元，用于获取第二目标空间信息，其中，所述第二目标空间信息为所述目标危及器官与所述目标靶区之间的角度分布信息，所述第二目标空间信息通过第五向量表示；

第六获取单元，用于获取第三目标空间信息，其中，所述第三目标空间信息为所述目标对象对应的射野位置信息，所述第三目标空间信息通过第六向量表示。

4.根据权利要求3所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述第一获取单元还包括：

第一获取子单元，用于获取所述参照靶区的边界以及所述参照危及器官对应的体素集合，其中，所述体素集合由K个体素点组成，K为正整数；

第一计算子单元，用于计算每个所述体素点与所述边界之间的距离，得到K个所述距离；

第一划分子单元，用于将K个所述距离划分为P个集合，其中，每个所述集合中的距离位于该集合对应的数值区间内，不同的集合所对应的数值区间不同，每个所述数值区间的区间长度为预设长度，P为小于或等于K的正整数；

第一统计子单元，用于统计每个所述集合内的距离的数量，并计算每个所述集合内的距离的数量与K之间的第一比值，得到P个所述第一比值；

第一生成子单元，用于根据P个所述第一比值生成每个所述参照对象对应的第一向量，得到所述第一空间信息。

5.根据权利要求3所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述第二获取单元还包括：

第二获取子单元，用于获取以所述参照靶区为中心的横截面；

第二划分子单元，用于将所述横截面划分为W个扇形区域，其中，每个所述扇形区域的扇形圆心角为预设角度，其中，W为正整数；

第二统计子单元，用于统计在每个所述扇形区域内的体素点的数量，并计算在每个所述扇形区域内的体素点的数量与K之间的第二比值，得到W个所述第二比值；

第二生成子单元，用于根据W个所述第二比值生成所述参照对象对应的第二向量，得到所述第二空间信息。

6.根据权利要求3所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述第三获取单元还包括：

第三获取子单元，用于从射线源的视角出发，获取所述参照靶区的靶区中心所对应的截断平面；

第三划分子单元，用于将所述截断平面划分为E个方格区域，其中，每个所述方格区域的面积为预设面积，其中，E为正整数，每个所述方格区域与所述射线源射出的一个射线相对应；

第一确定子单元，用于确定从所述射线源射到所述参照靶区内的所有射线的数量为第一数量，并计算所述第一数量与器官射线数量之间的第三比值，其中，所述器官射线数量为从所述射线源射到所述参照靶区并且穿过所述参照危及器官的所有射线的数量；

第三生成子单元，用于根据所述第三比值生成所述参照对象对应的第三向量，得到所述第三空间信息。

7.根据权利要求3所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

第一确定单元，用于根据所述第一向量、所述第二向量、所述第三向量、所述第四向量、所述第五向量以及所述第六向量确定每个所述参照对象对应的空间信息与所述目标对象对应的目标空间信息之间的相似度，得到N个所述相似度。

8.根据权利要求1所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述基于放疗的剂量分布区间确定装置还包括：

第三获取模块，用于获取每个所述第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量；

第一确定模块，用于确定所述第一参照对象对应的空间信息与所述目标对象对应的目标空间信息之间的相似度为目标相似度；

归一化处理模块，用于将每个所述第一参照对象在放疗过程中对应的靶区剂量归一化处理为第一靶区剂量，得到M个所述第一靶区剂量；

第二确定模块，用于根据所述第一靶区剂量和所述目标相似度确定所述目标对象在放疗过程中对应的目标靶区剂量。

9.根据权利要求8所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置，其特征在于，所述确定模块还包括：

第二确定单元，用于从M个所述第一靶区剂量中确定第二靶区剂量和第三靶区剂量，其中，所述第二靶区剂量为M个所述第一靶区剂量中最小的第一靶区剂量，所述第三靶区剂量为M个所述第一靶区剂量中最大的第一靶区剂量；

第三确定单元，用于确定所述第二靶区剂量对应的第一参照对象为第二参照对象，并确定所述第三靶区剂量对应的第一参照对象为第三参照对象；

第四确定单元，用于确定所述第二参照对象在放疗过程中对应的剂量分布为第一剂量分布；

第五确定单元，用于确定所述第三参照对象在放疗过程中对应的剂量分布为第二剂量分布；

区间生成单元，用于依据所述目标靶区剂量生成所述目标剂量分布区间，其中，所述目标剂量分布区间的下界为所述第一剂量分布，所述目标剂量分布区间的上界为所述第二剂量分布。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备控制权利要求1至9中任意一项所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置。

11.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器控制权利要求1至9中任意一项所述的基于放疗的剂量分布区间确定装置。

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