一种在线自适应放疗计划自动优化装置

摘要

本发明公开了在线自适应放疗计划自动优化装置，通过读取原始放疗计划与获得的当前分次引导图像、勾画靶区等信息，计算每个机架角度的射束方向视图，进而获得优化后的新生成子野及其对应的剂量分布、机器跳数等内容，完成放疗计划的在线自适应自动优化，同时通过三维伽马索引值计算评估进行自动放疗计划的剂量分布二次检查，如不通过，则进行归一化运算并更新子野的机器跳数，完成质量保证工作。进一步的，本发明可通过放疗计划参数传输过程检查，有效避免参数传输和写入执行系统中可能出现的问题，以及在计划执行过程中通过实时剂量检测进行安全监控。实现了放疗计划的在线自适应优化、质量保证、参数传输检查和实时剂量检测的全自动化。

主权项

一种在线自适应放疗计划自动优化装置，其特征在于包括：装置1)，用于读取原始放疗计划中包括射野信息、剂量信息和临床信息在内的原始信息的装置；装置2)，用于获取当前分次中包括分次引导图像、当前勾画靶区、当前危及器官的轮廓在内的当前分次信息的装置；装置3)，用于计算每个机架角度的射束方向视图的装置；装置4)，用于基于射束方向视图修改每个机架角度子野的形状，得到优化过后的新生成子野的装置；装置5)，用于采用卷积叠加算法计算每个新生成子野的剂量分布的装置；装置6)，用于使用共轭梯度快速求解和优化每个子野的机器跳数的装置；装置7)，用于进行自动放疗计划剂量分布二次检查的装置，包括：用于采用蒙特卡罗算法再次计算每个新生成子野的剂量分布的装置；用于将采用蒙特卡罗算法再次计算得到的剂量分布与装置5)得到的剂量分布进行三维伽马索引值计算评估，并判断伽马通过率是否小于预设伽马通过率阈值得评估判断装置；用于根据评估判断装置的输出值，选择跳转到装置8)或装置9)的选择跳转装置；装置8)，用于对装置7)采用蒙特卡罗算法计算得到的剂量分布进行归一化运算并更新每个子野的机器跳数的装置；装置9)，用于保存优化后的新生成子野、每个新生成子野的剂量分布和机器跳数作为新的放疗计划的装置；其中：所述装置3)中，包括如下装置：装置3.1)，通过Siddon Ray‑Tracing投影算法，快速计算原始勾画靶区在每个机架角度的射束方向视图的装置；装置3.2)通过Siddon Ray‑Tracing投影算法，快速计算当前勾画靶区在每个机架角度的射束方向视图的装置；所述装置4)中，包括如下装置：装置4.1)，当原始放疗计划是静态调强放射放疗计划时，直接从原始计划文件中读取原始计划子野形状的装置；以及当原始放疗计划是弧形调强放射放疗计划时，从原始放疗计划文件中读取每个控制点的多页准直器位置，通过线性插值得到两个连续控制点中间机架角度的原始计划子野形状的装置；装置4.2)，通过原始勾画靶区的射束方向视图及原始计划子野形状的几何关系，基于当前勾画靶区的射束方向视图，依照当前子野形状与当前勾画靶区的射束方向视图的几何关系与原始勾画靶区的射束方向视图及原始子野的几何关系一致的准则，得到当前子野形状的装置；装置4.3)，当原始放疗计划是静态调强放射放疗计划时，保存当前子野形状作为优化后的新生成子野的装置；当原始放疗计划是弧形调强放射放疗计划时，以不超过相邻子野之间的多页准直器和机架的最大运动速度为约束原则，对当前子野形状修改得到优化后的新生成子野的装置；所述装置8)为，用于依照使得95％的靶区体积接受100％的处方剂量的原则，对步骤7.1)采用蒙特卡罗算法计算得到的剂量分布进行归一化运算得到比例因子λ的装置，以及用于将λ与步骤6)得到的每个子野的机器跳数线性相乘，更新每个子野的机器跳数的装置；所述装置9)中，包括当原始放疗计划是静态调强放射放疗计划时，保存优化后的新生成子野、每个新生成子野的剂量分布和机器跳数生成新的放疗计划的装置；以及当原始放疗计划是弧形调强放射放疗计划时，将新生成的子野形状线性插值回原始放疗计划中每个控制点的位置，与每个新生成子野的剂量分布和机器跳数共同保存生成新的放疗计划的装置。