用于计划和供给放射治疗的方法和装置专利检索

1.一种用于计划向受体内的靶区供给放射剂量的设备，所述设备包括：

用于规定一组一个或多个优化目标的装置，所述一组一个或多个优化目标包括所述受体中的期望的剂量分布；

用于规定沿着初始轨迹的初始多个控制点的装置，所述初始轨迹包括放射源和所述受体之间的相对移动；

迭代优化装置，用于相对于所述一组一个或多个优化目标，以迭代方式对仿真剂量分布进行优化，以确定与所述初始多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数；以及控制点增加装置，用于当达到一个或多个初始终止条件时，增加一个或多个另外的控制点以获得增加的多个控制点，其中所述迭代优化装置相对于所述组优化目标，以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化，以确定与所述增加的多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数。

2.根据权利要求1所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述初始多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为受一个或多个初始优化约束的制约，以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化。

3.根据权利要求2所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述初始多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为进行下列中的一个或多个：仿真退火算法；基于梯度的优化；基于遗传算法的优化；以及基于神经网络的优化。

4.根据权利要求2所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述增加的多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为受一个或多个后续优化约束的制约，以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化。

5.根据权利要求4所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述增加的多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为进行下列中的一个或多个：仿真退火算法；基于梯度的优化；基于遗传算法的优化；以及基于神经网络的优化。

6.根据权利要求的1所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述初始多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为包括：对于每次迭代，用于改变与所述初始多个控制点中的一个或多个控制点关联的一个或多个放射供给参数的装置；

用于基于所述一个或多个改变的放射供给参数，确定所述仿真剂量分布的装置；

用于根据优化算法和基于所述一个或多个改变的放射供给参数的所述仿真剂量分布，确定接受或拒绝所述一个或多个改变的放射供给参数的装置；以及用于如果确定接受所述一个或多个改变的放射供给参数，则更新当前放射供给参数以包括所述一个或多个改变的放射供给参数的装置。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述用于改变与所述初始多个控制点中的一个或多个控制点关联的一个或多个放射供给参数的装置被构造为受一个或多个初始优化约束的制约。

8.根据权利要求7所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述增加的多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为包括：对于每次迭代，用于改变与所述增加的多个控制点中的一个或多个控制点关联的一个或多个放射供给参数的装置；

用于基于所述一个或多个改变的放射供给参数，确定所述仿真剂量分布的装置；

用于根据优化算法和基于所述一个或多个改变的放射供给参数的所述仿真剂量分布，确定接受或拒绝所述一个或多个改变的放射供给参数的装置；以及如果确定接受所述一个或多个改变的放射供给参数，则更新当前放射供给参数以包括所述一个或多个改变的放射供给参数的装置。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述用于改变与所述增加的多个控制点中的一个或多个控制点关联的一个或多个放射供给参数的装置被构造为受一个或多个后续优化约束的制约。

10.根据权利要求4所述的设备，其中所述一个或多个放射供给参数包括一个或多个射束整形参数。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述一个或多个射束整形参数包括多叶准直器的一个或多个配置。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述多叶准直器的所述一个或多个配置包括所述多叶准直器的一个或多个叶的位置。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括对所述多叶准直器的所述一个或多个叶的位置限制。

14.根据权利要求12所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括在连续的控制点之间，所述多叶准直器的所述一个或多个叶的最大位置变化。

15.根据权利要求12所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括：对于所述放射源和所述受体之间的每单位相对运动，所述多叶准直器的所述一个或多个叶的位置变化的最大速率。

16.根据权利要求4所述的设备，其中所述一个或多个放射供给参数包括射束强度。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括最大射束强度。

18.根据权利要求16所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括连续的控制点之间的最大射束强度变化。

19.根据权利要求16所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括：对于所述放射源和所述受体之间的每单位相对移动，射束强度变化的最大速率。

20.根据权利要求4所述的设备，其中所述一个或多个放射供给参数包括所述放射源相对于所述受体的位置。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括对所述放射源相对于所述受体的位置的一个或多个限制。

22.根据权利要求20所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括在连续的控制点之间，所述放射源相对于所述受体的最大位置变化。

23.根据权利要求20所述的设备，其中所述初始优化约束和后续优化约束包括所述放射源相对于所述受体的位置变化的最大瞬时速率。

24.根据权利要求4所述的设备，其中所述后续优化约束中的至少一个优化约束不同于所述初始优化约束中的相对应的至少一个优化约束。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述后续优化约束中的所述至少一个优化约束比所述初始优化约束中的所述相对应的至少一个优化约束更严格。

26.根据权利要求1所述的设备，其中所述迭代优化装置被构造为当达到一个或多个后续终止条件时，中断与增加的多个控制点关联的迭代优化。

27.根据权利要求26所述的设备，其中：

当达到所述一个或多个初始终止条件时，所述仿真剂量分布与所述组优化目标之间的差大于可接受的剂量质量阈值；并且在与所述增加的多个控制点关联的所述迭代优化被所述迭代优化装置中断之前，所述仿真剂量分布与所述组优化目标之间的差在所述可接受的剂量质量阈值之内。

28.根据权利要求26所述的设备，包括：

与放射供给装置关联的控制系统，在与所述增加的多个控制点关联的所述迭代优化被所述迭代优化装置中断之后，向该控制系统提供与所述增加的多个控制点关联的所述一个或多个放射供给参数；以及相对移动实现装置，用于沿着所得到的轨迹实现所述放射源和所述受体之间的相对移动，其中所述放射源被构造为根据所述放射供给参数向所述受体供给放射射束，以实现所述受体上的剂量分布。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述所得到的轨迹与所述初始轨迹相同。

30.根据权利要求28所述的设备，其中所述所得到的轨迹不同于所述初始轨迹，并且由与所述增加的多个控制点中的每个控制点关联的所述一个或多个放射供给参数来限定。

31.根据权利要求28所述的设备，其中所述相对移动实现装置被构造为实现所述放射源和所述受体之间的非平面相对移动。

32.根据权利要求28所述的设备，其中所述相对移动实现装置被构造为沿着所述所得到的轨迹实现所述放射源和所述受体之间的连续相对移动。

33.根据权利要求28所述的设备，其中所述相对移动实现装置被构造为实现所述放射源和所述受体之间的非自交叠的相对移动。

34.根据权利要求28所述的设备，其中所述所得到的轨迹的起点和所述所得到的轨迹的终点包括所述放射源和所述受体之间的同一相对位置，并且其中所述相对移动实现装置被构造为实现所述放射源和所述受体之间的另外的非自交叠的相对移动。

35.根据权利要求28所述的设备，其中所述相对移动实现装置被构造为移动所述放射供给装置的多个运动轴。

36.根据权利要求28所述的设备，其中所述初始多个控制点的数目不足以实现所述仿真剂量分布和所述实现的剂量分布之间的可接受的精度阈值，并且所述增加的多个控制点的数目足以实现所述仿真剂量分布和所述实现的剂量分布之间的所述可接受的精度阈值。

37.根据权利要求1-36中的任一项所述的设备，其中所述一个或多个初始终止条件包括下列中的一个或多个：基于与所述初始多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布与所述组优化目标之间的差在可接受的剂量质量阈值之内；迭代的阈值次数；不成功迭代的阈值次数，其中基于与所述初始多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布不接近所述组优化目标；以及成功迭代的阈值次数，其中基于与所述初始多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布接近所述组优化目标。

38.根据权利要求26-36中的任一项所述的设备，其中所述一个或多个后续终止条件包括下列中的一个或多个：基于与所述增加的多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布与所述组优化目标之间的差在可接受的剂量质量阈值之内；迭代的阈值次数；不成功迭代的阈值次数，其中基于与所述增加的多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布不接近所述组优化目标；以及成功迭代的阈值次数，其中基于与所述增加的多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布接近所述组优化目标。

39.根据权利要求26所述的设备，其中所述控制点增加装置被构造为，在与所述增加的多个控制点关联的所述迭代优化被所述迭代优化装置中断之后：增加一个或多个另外的控制点以获得进一步增加的多个控制点，其中所述迭代优化装置相对于所述组优化目标，以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述进一步增加的多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数；并且重复增加一个或多个另外的控制点，其中所述迭代优化装置以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述进一步增加的多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，直到达到最终的终止条件。

40.根据权利要求39所述的设备，其中所述最终的终止条件包括下列中的一个或多个：基于与所述进一步增加的多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布与所述组优化目标之间的差在可接受的剂量质量阈值之内；迭代的阈值次数；不成功迭代的阈值次数，其中基于与所述进一步增加的多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布不接近所述组优化目标；成功迭代的阈值次数，其中基于与所述进一步增加的多个控制点关联的所述放射供给参数的所述仿真剂量分布接近所述组优化目标；以及所述进一步增加的多个控制点达到控制点的阈值数目。

41.根据权利要求1-36中的任一项所述的设备，其中为了以迭代方式对所述仿真剂量分布进行优化以确定与所述初始多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，所述迭代优化装置被构造为通过以下步骤来针对所述初始多个控制点中的至少一个控制点来仿真剂量分布：将射束形状的孔的横截面区域划分成多个二维射束元；以及

仿真所述多个二维射束元中的每个二维射束元的剂量分布贡献，其中所述多个二维射束元中的至少两个二维射束元具有不同的尺寸。

42.根据权利要求41所述的设备，其中所述多个二维射束元中的至少两个二维射束元具有不同的形状。

43.根据权利要求1-36中的任一项所述的设备，其中所述一组一个或多个优化目标包括下列中的至少一个：期望的用于治疗所述受体的总放射输出；以及期望的用于治疗所述受体的总时间。

44.根据权利要求28-36中的任一项所述的设备，包括用于感测所述受体的位置状态的感测装置，并且其中所述放射源被构造为：当所述感测装置感测到所述受体的位置超出了可接受的范围时，将所述放射射束的供给去激励；以及当所述感测装置感测到所述受体的位置在所述可接收的范围内时，重新激励所述放射射束的供给。

45.根据权利要求44所述的设备，其中所述相对移动实现装置被构造为：

当所述感测装置感测到所述受体的位置超出了所述可接受的范围时，将所述放射源和所述受体之间的相对移动去激励；以及当所述感测装置感测到所述受体的位置在所述可接收的范围内，重新激励所述放射源和所述受体之间的相对移动。

46.根据权利要求28-36中的任一项所述的设备，包括二维投影影像获得装置，用于在所述相对移动实现装置实现所述放射源和所述受体之间的相对移动的同时，在沿着所述所得到的轨迹的多个位置获得所述靶区的二维投影影像。

47.根据权利要求46所述的设备，其中所述二维投影影像获得装置被构造为，对于每个投影影像，将成像放射射束导向所述受体并感测透过所述受体的成像放射。

48.根据权利要求47所述的设备，其中所述成像放射射束由所述放射源生成。

49.根据权利要求47所述的设备，其中所述二维投影影像获得装置和所述放射源被构造为对所述成像放射射束和所述放射射束进行时分复用。

50.根据权利要求46所述的设备，其中所述所得到的轨迹包括机架绕所述受体的

360°旋转。

51.一种用于计划向受体内的靶区供给放射剂量的设备，所述设备包括：

用于规定一组一个或多个优化目标的装置，所述一组一个或多个优化目标包括所述受体中的期望的剂量分布；

用于规定放射源和所述受体之间的相对移动的初始轨迹和沿着所述初始轨迹的初始多个控制点的装置；以及迭代优化装置，用于相对于所述一组一个或多个优化目标并且受一个或多个初始优化约束的制约，以迭代方式对仿真剂量分布进行优化，以确定与所述控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，其中所述一个或多个放射供给参数包括所述放射源相对于所述受体的位置，并且其中所述迭代优化装置被构造为基于所述放射供给参数，规定所述放射源和所述受体之间的相对移动的优化的轨迹。

52.一种用于计划向受体内的靶区供给放射剂量的设备，所述设备包括：

用于规定一组一个或多个优化目标的装置，所述一组一个或多个优化目标包括所述受体中的期望的剂量分布；

用于规定放射源和所述受体之间的相对移动的轨迹和沿着所述轨迹的多个控制点的装置；以及迭代优化装置，用于相对于所述一组一个或多个优化目标并且受一个或多个初始优化约束的制约，以迭代方式对仿真剂量分布进行优化，以确定与所述控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数，其中所述迭代优化装置被构造为通过下列步骤针对至少一个特定的控制点来仿真剂量贡献：将射束形状的孔的横截面区域划分成多个二维射束元；以及

仿真所述多个二维射束元中的每个二维射束元的剂量分布贡献，其中所述多个二维射束元中的至少两个二维射束元具有不同的尺寸。

53.根据权利要求52所述的设备，其中所述多个二维射束元中的至少两个二维射束元具有不同的形状。

54.一种用于计划向受体内的靶区供给放射剂量的设备，所述设备包括：

用于规定一组一个或多个优化目标的装置，所述一组一个或多个优化目标包括所述受体中的期望的剂量分布；

用于规定沿着轨迹的多个控制点的装置，所述轨迹包括放射源和所述受体之间的相对移动；

用于相对于所述一组一个或多个优化目标，以迭代方式对仿真剂量分布进行优化，以确定与所述多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数的装置；以及用于当达到一个或多个约束增加条件时，向所述迭代优化增加一个或多个优化约束，以便受所述一个或多个优化约束的制约来确定与所述多个控制点中的每个控制点关联的一个或多个放射供给参数的装置。