劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及放療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]放射治療是利用現(xiàn)代高科技計(jì)算機(jī)控制先進(jìn)的射線發(fā)生設(shè)備一醫(yī)用電子直線加速器，通過控制放射線的入射方向、放射區(qū)域?qū)δ[瘤進(jìn)行不開刀、無痛苦、損傷小、體質(zhì)消耗小的有效腫瘤治療方案。在進(jìn)行放射治療之前，需在計(jì)算機(jī)工作站上設(shè)計(jì)各個(gè)病人的放射治療計(jì)劃，在展示腫瘤接受放射致死照射劑量的同時(shí)，控制周圍重要組織和重要器官的受射線輻射劑量在正常組織和器官的耐受范圍以內(nèi)。
[0003]放射治療計(jì)劃中，醫(yī)生需要給出處方和治療方案，物理師要根據(jù)醫(yī)生處方，勾畫器官和腫瘤位置，以及總的腫瘤體積(Gross Tumor Volume, GTV)、計(jì)劃治療體積(PlanningTarget Volume, PTV)和臨床目標(biāo)體積(Clinical Target volume, CTV)等革巴區(qū)，然后根據(jù)治療方案，創(chuàng)建射野(Beam)和子野(Beam segment)，檢查劑量體積分布(Dose-VolumeHistogram, DVH)，如果不滿足處方目標(biāo)，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算直到滿足要求為止，最終批準(zhǔn)放療計(jì)劃(Approve)，保存整個(gè)放療計(jì)劃數(shù)據(jù)，用以治療。
[0004]在制定放療計(jì)劃時(shí)，獲取的感興趣區(qū)域的圖像通常具有較高的分辨率，例如，圖la中以肺葉的圖像為例，全部的像素點(diǎn)數(shù)量較多，因此，在劑量優(yōu)化前，會選取一些劑量控制點(diǎn)來代表整個(gè)感興趣區(qū)域。劑量優(yōu)化過程中實(shí)際產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為BXN，其中B為射野的個(gè)數(shù)，N為劑量控制點(diǎn)的總數(shù)，因此，受劑量控制點(diǎn)的總數(shù)據(jù)量和計(jì)算時(shí)間的限制，控制點(diǎn)的數(shù)量必須控制在一定的數(shù)量范圍內(nèi)，并且要有合理的位置分布，以保證感興趣器官被充分覆蓋，使得該區(qū)域上的劑量分布得到有效控制。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用固定的采樣率對感興趣區(qū)域進(jìn)行等間隔采樣，但會使感興趣區(qū)域邊緣處的點(diǎn)被大量的忽略掉，例如，圖lb中對圖la以T為采樣率進(jìn)行采樣后選取的控制點(diǎn)的圖像，邊緣處的點(diǎn)被大量忽略，而邊緣處的點(diǎn)與其他器官相鄰，更易受到其他器官目標(biāo)劑量的影響，即感興趣區(qū)域邊緣處的劑量無法得到準(zhǔn)確的控制，造成劑量過高或過低。參考圖lc中所示，圖lc中以1.5T的采樣率對圖la進(jìn)行采樣后選取的控制點(diǎn)的圖像，雖然單純的增大采樣率，可以緩解這一問題，但會增加的劑量控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)會帶來巨大的數(shù)據(jù)量增長。例如，在三維情況下，如果將采樣率增大η倍，其數(shù)據(jù)量將增加η3倍。此外，在輪廓形狀變化劇烈的區(qū)域，在可接受的數(shù)據(jù)量范圍內(nèi)，以等分辨率增加采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)仍不能使邊緣形狀得以很好的保留。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中邊緣的劑量控制點(diǎn)選取不足的問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種劑量控制點(diǎn)的選取方法，包括:
[0008]將感興趣區(qū)域的圖像中距離所述圖像的邊緣小于或等于預(yù)設(shè)距離的區(qū)域定義為邊緣區(qū)域，剩余的區(qū)域定義為中心區(qū)域，并以一中心采樣率對所述中心區(qū)域進(jìn)行采樣；
[0009]將所述邊緣區(qū)域劃分成多層，由所述邊緣區(qū)域的最外層以逐漸減小的采樣率依次向所述邊緣區(qū)域的最內(nèi)層進(jìn)行采樣；
[0010]將所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域的采樣點(diǎn)相加，得到所述感興趣區(qū)域的劑量控制點(diǎn)。
[0011]可選的，根據(jù)所述感興趣區(qū)域的輪廓上點(diǎn)的曲率不同將所述輪廓?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)弧段，分別對所述多個(gè)弧段所對應(yīng)的所述最外層采樣，且平均曲率大的弧段所對應(yīng)的所述最外層的采樣率大于平均曲率小的弧段所對應(yīng)的所述最外層的采樣率。
[0012]可選的，選取的所述劑量控制點(diǎn)還包括所述最外層的采樣點(diǎn)。
[0013]可選的，根據(jù)不同的感興趣區(qū)域設(shè)置不同的所述預(yù)設(shè)距離。
[0014]可選的，對所述邊緣區(qū)域進(jìn)行采樣時(shí)，各層的采樣率之間成高斯分布。
[0015]可選的，所述邊緣區(qū)域中各層的采樣率的最大值為Tmax，所述最外層的采樣率為
0.7Tmax?0.9Tmax，第二層的米樣率為0.3Tmax?0.6Tmax，第三層的米樣率為0.lTmax?
0.3Tmax0
[0016]可選的，根據(jù)所述多個(gè)弧段的平均曲率的大小，采用S形分布的采樣率由大到小對各個(gè)弧段所對應(yīng)的最外層采樣。
[0017]可選的，所述S形分布的采樣率具有一上限值和一下限值。
[0018]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種劑量控制點(diǎn)的選取系統(tǒng)，包括:
[0019]圖像劃分模塊，配置為將感興趣區(qū)域的圖像中距離所述圖像的邊緣小于或等于預(yù)設(shè)距離的區(qū)域定義為邊緣區(qū)域，剩余的區(qū)域定義為中心區(qū)域，并將所述邊緣區(qū)域劃分成多層；
[0020]采樣模塊，配置為以一中心采樣率對所述中心區(qū)域進(jìn)行采樣，由所述邊緣區(qū)域的最外層以逐漸減小的采樣率依次向所述邊緣區(qū)域的最內(nèi)層進(jìn)行采樣。
[0021]可選的，所述圖像劃分模塊還根據(jù)所述感興趣區(qū)域的輪廓上點(diǎn)的曲率不同將所述輪廓?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)弧段，所述采樣模塊分別對所述多個(gè)弧段所對應(yīng)的所述最外層采樣，且平均曲率大的弧段所對應(yīng)的所述最外層的采樣率大于平均曲率小的弧段所對應(yīng)的所述最外層的采樣率，所述感興趣區(qū)域的劑量控制點(diǎn)包括所述中心區(qū)域、所述邊緣區(qū)域以及所述最外層的采樣點(diǎn)。
[0022]此外，本發(fā)明還提供一種放療計(jì)劃系統(tǒng)，包括:
[0023]用戶交互模塊，用于勾畫病人的感興趣區(qū)域的圖像及接收相應(yīng)的劑量要求；
[0024]劑量優(yōu)化模塊，采用如權(quán)利要求1?8中任意一項(xiàng)所述的劑量控制點(diǎn)的選取方法選取所述感興趣區(qū)域的劑量控制點(diǎn)，并根據(jù)所述劑量要求對所述各個(gè)劑量控制點(diǎn)上的劑量進(jìn)行優(yōu)化。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)中，將感興趣區(qū)域的圖像劃分成中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，將邊緣區(qū)域劃分成多層，并采用不同的采樣率分別對多層進(jìn)行采樣。同時(shí)，根據(jù)感興趣區(qū)域的輪廓上點(diǎn)的曲率不同將所述輪廓?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)弧段，分別對多個(gè)弧段所對應(yīng)的所述最外層采樣，且平均曲率大的弧段所對應(yīng)的最外層的采樣率大于平均曲率小的弧段所對應(yīng)的最外層的采樣率，最終，將中心區(qū)域、邊緣區(qū)域以及最外層的采樣點(diǎn)相加，即為該器官的劑量控制點(diǎn)。本發(fā)明中，不過多增加采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，同時(shí)增加了邊緣區(qū)域的采樣點(diǎn)，便于對劑量控制點(diǎn)上的劑量進(jìn)行控制優(yōu)化。
【附圖說明】
[0026]圖la為現(xiàn)有技術(shù)中的肺葉器官的原始采樣圖像；
[0027]圖lb為現(xiàn)有技術(shù)中的以T為采樣率進(jìn)行采樣后選取的控制點(diǎn)的圖像；
[0028]圖lc為現(xiàn)有技術(shù)中的以1.5T為采樣率進(jìn)行采樣后選取的控制點(diǎn)的圖像；
[0029]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中的劑量控制點(diǎn)的選取方法的流程圖；
[0030]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中將邊緣區(qū)域劃分成多層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中邊緣區(qū)域采樣率的分布圖；
[0032]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中多個(gè)弧段所對應(yīng)的最外層的采樣率的分布圖；
[0033]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中劑量控制點(diǎn)的選取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7為本發(fā)明一實(shí)施例中放療計(jì)劃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0036]本發(fā)明的核心思想在于，提供的劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)中，將感興趣區(qū)域的圖像劃分成中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，將邊緣區(qū)域劃分成多層，并采用不同的采樣率分別對多層進(jìn)行采樣。同時(shí)，根據(jù)感興趣區(qū)域的輪廓上點(diǎn)的曲率不同將所述輪廓?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)弧段，分別對多個(gè)弧段所對應(yīng)的所述最外層采樣，且平均曲率大的弧段所對應(yīng)的最外層的采樣率大于平均曲率小的弧段所對應(yīng)的最外層的采樣率，最終，將中心區(qū)域、邊緣區(qū)域以及最外層的采樣點(diǎn)相加，即為該器官的劑量控制點(diǎn)。本發(fā)明中，不過多增加采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，同時(shí)增加了邊緣區(qū)域的采樣點(diǎn)，便于對劑量控制點(diǎn)上的劑量進(jìn)行控制優(yōu)化。
[0037]以下結(jié)合圖2?圖6對本發(fā)明的劑量控制點(diǎn)的選取方法及選取系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述，圖2為劑量控制點(diǎn)的選取方法的流程圖，具體包括如下步驟:
[0038]執(zhí)行步驟S11，參考圖3中所示，將感興趣區(qū)域的圖像中距離感興趣區(qū)域的圖像邊緣小于或等于預(yù)設(shè)距離d。內(nèi)的區(qū)域定義為邊緣區(qū)域S i，并將感興趣區(qū)域內(nèi)剩余的圖像區(qū)域定義為中心區(qū)域S。。在本實(shí)施例中，根據(jù)不同的感興趣區(qū)域設(shè)置不同的所述預(yù)設(shè)距離d。，還可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置所述預(yù)設(shè)距離d。，例如，以肺葉器官為例，d。可以為5mm?8mm，例如d。=8mm,則距離邊緣小于等于8_的區(qū)域?yàn)檫吘墔^(qū)域。接著，以一中心采樣率對所述中心區(qū)域
S。進(jìn)行采樣，得到所述中心區(qū)域S。的采樣點(diǎn)。
[0039]之后，執(zhí)行步驟S12，以邊緣采樣率對所述邊緣區(qū)域51進(jìn)行采樣，此時(shí)，如果感興趣區(qū)域的輪廓變化比較劇烈，優(yōu)選將所述邊緣區(qū)域Si劃分成多層，每層采樣不同的采樣率進(jìn)行米樣。
[0040]繼續(xù)參考圖3中所示，將所