具有可插值的斑点布局和剂量分布的辐射处理规划系统和方法与流程

背景技术：

1、使用辐射疗法来处理癌症是众所周知的。通常，辐射疗法涉及将辐射束(例如，高能质子、光子、离子、中子或电子束)引导到体内的靶体积(或处理体积)，诸如恶性肿瘤、切除后的肿瘤床，已知有肿瘤进展或良性病变风险的部位等。

2、相对于使用其他类型的射束，使用质子束的辐射疗法具有显著的优势。质子束到达组织中取决于射束的能量的深度，并在该深度释放大部分能量(递送大部分剂量)。深度-剂量曲线中释放大部分能量的区域被称为射束的布拉格峰。

3、在对患者进行辐射处理之前，会制定针对该患者的处理计划。该计划使用可以基于过去经验的模拟和优化来定义辐射疗法的各个方面。一般来说，处理计划的目的是向不健康组织递送足够的辐射，同时最大限度地减少周围健康组织对辐射的暴露。

4、一种类型的辐射疗法称为斑点扫描(spot scanning)，也称为笔形射束扫描。在斑点扫描中，射束被引导至处理计划规定的靶体积中的斑点。对于射束的每个能量层，所规定的斑点位置通常布置成固定图案，并且射束在能量层内的固定扫描路径上被递送。射束被控制为使得符合到靶体积的辐射剂量，并避免或减少健康组织暴露于辐射。对于使用质子束的辐射处理，通过在邻近斑点叠加多个不同能量的射束，射束的布拉格峰将重叠，以跨越靶体积递送规定的剂量直至体积的边缘，并且在边缘之外剂量急剧下降至零剂量。

5、在处理规划期间，精确确定斑点的数量及其布局(例如位置和间距)至关重要。目标是确定斑点的如下布局：符合靶体积的轮廓，改善横向半影并避免靶体积外的健康组织暴露于超出处理不健康组织所需的放射；在处理体积内是均匀的，以避免靶体积内的剂量变化(剂量不均匀性)，从而将规定的剂量递送到体积的所有部分；以及尽可能减少斑点的数量，以减少处理时间(剂量递送时间)，使处理患者的难度降低。

6、生成处理计划时，为整个靶体积指定初始布置(例如，斑点布置图案)，并通过调整图案中斑点的权重来优化计划。在某些情况下，如果在优化期间可以改变斑点的横向定位，则可以实现更尖锐的半影或更均匀的剂量分布。然而，在处理计划的优化期间中让斑点定位发生变化会显著使该过程复杂化。

技术实现思路

技术特征：

1.一种计算机系统，包括：

2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述方法还包括将所述第二布置和针对所述第二布置的所述多个斑点中的每个斑点的相应剂量分布存储在所述存储器中的数据结构中。

3.根据权利要求1所述的计算机系统，其中对于所述每个斑点，所述确定包括：

4.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述方法还包括：在所述增加之后，

5.根据权利要求4所述的计算机系统，其中对于所述区域内的所述每个斑点，所述确定包括：

6.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的计算机系统，其中所述方法还包括：通过对靠近所述最终布置中的斑点之间的点的、所述最终布置中的斑点的相应剂量分布进行插值，确定所述最终布置中的所述斑点之间的所述点处的剂量分布。

8.根据权利要求6所述的计算机系统，其中所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的计算机系统，其中所述方法还包括：通过对靠近所述最终布置中的斑点之间的点的斑点的相应剂量分布的相应标准化值进行插值，确定所述最终布置中的所述斑点之间的所述点处的剂量分布。

10.根据权利要求9所述的计算机系统，其中所述插值使用靠近所述点的所述斑点的所述相应剂量分布的所述相应标准化值的加权平均。

11.一种非暂态计算机可读存储介质，具有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机系统执行用于规划辐射处理的方法，所述辐射处理包括对靶体积的斑点扫描，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述方法还包括：

13.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述方法还包括：

14.根据权利要求13所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述方法还包括：通过对靠近所述最终布置中的斑点之间的点的斑点的相应剂量分布的相应标准化值进行插值，确定所述最终布置中的所述斑点之间的所述点处的剂量分布。

15.根据权利要求14所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述插值使用靠近所述点的所述斑点的所述相应剂量分布的所述相应标准化值的加权平均。

16.一种用于规划辐射处理的计算机实现方法，所述辐射处理包括对处理体积的斑点扫描，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的计算机实现方法，还包括：

18.根据权利要求16所述的计算机实现方法，还包括：

19.根据权利要求16所述的计算机实现方法，还包括：通过对靠近所述最终布置中的斑点之间的点的斑点的相应剂量分布的相应标准化值进行插值，确定所述最终布置中的所述斑点之间的所述点处的剂量分布。

20.根据权利要求19所述的计算机实现方法，其中所述插值使用靠近所述点的所述斑点的所述相应剂量分布的所述相应标准化值的加权平均。

技术总结本公开的实施例涉及具有可插值的斑点布局和剂量分布的辐射处理规划系统和方法。从存储器访问或确定靶体积中的斑点的初始的、相对粗略的布置以及每个斑点的相应剂量分布。如果邻近斑点的剂量分布不满足相似性标准，则为包括不相似的斑点的区域确定具有更精细间距的一组新斑点(例如，在不相似的斑点之间添加斑点)，并为新的斑点布置确定斑点剂量分布。重复该过程，直到所有斑点或阈值数量的斑点满足相似性标准，或者直到达到最小斑点间距。可以存储斑点的最终布置和斑点的剂量分布。在基于斑点的最终布置的处理计划的后续优化期间，可以通过对附近斑点的剂量分布进行插值来确定斑点之间的点的剂量分布。技术研发人员：P·希尔沃南,P·法拉科夫斯基受保护的技术使用者：西门子医疗国际股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12