本發(fā)明涉及用于借助于輻射分配器調(diào)節(jié)要暴露于輻射的對(duì)象中的劑量分布的第一規(guī)范的方法，涉及用于借助于輻射分配器調(diào)節(jié)要暴露于輻射的對(duì)象中的劑量分布的第一規(guī)范的裝置，涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，并且涉及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
：癌癥仍然是人類的災(zāi)難之一，并且輻射治療是與之相抗擊的主要手段之一。在輻射治療中，使用高能量處置輻射射束來(lái)破壞癌變的組織，同時(shí)節(jié)省健康的組織。被稱為強(qiáng)度調(diào)制放射治療(imrt)的特定類型的輻射治療規(guī)劃允許在空間上調(diào)制處置射束，從而不僅在形狀上，而且在根據(jù)處置計(jì)劃的規(guī)定劑量要求方面精確地順應(yīng)?；诙x多個(gè)劑量目標(biāo)或劑量體積目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)使用數(shù)值優(yōu)化來(lái)計(jì)算處置計(jì)劃。盡管計(jì)劃可能在全局范圍內(nèi)符合這些目標(biāo)，但仍然可能存在局部缺陷。例如，癌變區(qū)域的一些部分可能接收超過(guò)所需的劑量或可能接收小于所需的劑量。盡管有系統(tǒng)來(lái)“微調(diào)”現(xiàn)有的處置計(jì)劃(參見(jiàn)例如ccotrutz和lxing，“fmrtdoseshapingwithregionallyvariablepenaltyscheme”，med.phys.2003；30544-51)，但是這些有時(shí)不容易操作。鑒于移除這種局部缺陷對(duì)當(dāng)前處置計(jì)劃的射束布置或目標(biāo)函數(shù)參數(shù)進(jìn)行的任何修改都可能導(dǎo)致劑量分布的巨大變化。特別地，變化的幅度和類型超出了用戶的直接影響，并且可能導(dǎo)致若干手動(dòng)回溯步驟。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：因此，本領(lǐng)域可能需要一種用于調(diào)節(jié)輻射處置計(jì)劃的備選方法。本發(fā)明的目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決，其中，進(jìn)一步的實(shí)施例被并入從屬權(quán)利要求中。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的以下描述的方面同樣適用于借助于輻射分配器調(diào)節(jié)要暴露于輻射的對(duì)象中的劑量分布的第一規(guī)范的裝置，適用于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，并且適用于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種借助于輻射分配器調(diào)節(jié)要暴露于輻射的對(duì)象中的劑量分布的第一規(guī)范的方法，所述規(guī)范是基于第一目標(biāo)函數(shù)計(jì)算的，所述目標(biāo)函數(shù)依據(jù)針對(duì)所述輻射分配器的機(jī)器設(shè)置來(lái)定義對(duì)象中的至少一個(gè)相應(yīng)位置的劑量要求，所述方法包括以下步驟：基于所述第一規(guī)范來(lái)識(shí)別相對(duì)于閾值不滿足依據(jù)所述第一目標(biāo)函數(shù)的相應(yīng)劑量要求的至少一個(gè)位置；接收針對(duì)所識(shí)別的至少一個(gè)位置的新劑量要求；基于兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)來(lái)計(jì)算第二規(guī)范，所述兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)包括所述第一目標(biāo)函數(shù)和由所述第一目標(biāo)函數(shù)形成的第二擴(kuò)展的目標(biāo)函數(shù)，其中，除了所述新劑量要求之外，所述擴(kuò)展的目標(biāo)函數(shù)包括依據(jù)所述第一目標(biāo)函數(shù)的所述劑量要求中的至少一個(gè)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法包括將所述機(jī)器設(shè)置分類到兩個(gè)組中，即分類到關(guān)鍵組和非關(guān)鍵組中，其中，能夠與至少一個(gè)識(shí)別的對(duì)象位置相關(guān)聯(lián)的機(jī)器設(shè)置被分類到所述關(guān)鍵組中，而如果滿足依據(jù)所述第一目標(biāo)函數(shù)的所述相應(yīng)劑量要求，則能夠與所述對(duì)象位置或不同對(duì)象位置相關(guān)聯(lián)的機(jī)器設(shè)置被分類到所述非關(guān)鍵組中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在非關(guān)鍵組中存在比在關(guān)鍵組中存在的更多的機(jī)器設(shè)置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一目標(biāo)函數(shù)被限制于機(jī)器設(shè)置的非關(guān)鍵組，并且其中，第二目標(biāo)函數(shù)被限制于機(jī)器設(shè)置的關(guān)鍵組。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二目標(biāo)函數(shù)包括至少一個(gè)用戶可調(diào)節(jié)權(quán)重因子，以對(duì)第一目標(biāo)函數(shù)對(duì)第二目標(biāo)函數(shù)的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該權(quán)重因子是用戶可調(diào)節(jié)的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包括在顯示設(shè)備上顯示第一和/或第二目標(biāo)函數(shù)的相應(yīng)的值。目標(biāo)函數(shù)的顯示和第一目標(biāo)函數(shù)對(duì)第二目標(biāo)函數(shù)的貢獻(xiàn)的加權(quán)(及其調(diào)節(jié))兩者提供了經(jīng)調(diào)節(jié)的計(jì)劃的計(jì)算的用戶控制。術(shù)語(yǔ)機(jī)器設(shè)置也可以指分段的某些屬性(即，多葉準(zhǔn)直器中的特定葉配置，但本文也設(shè)想其它調(diào)制器設(shè)備)。分段的屬性包括以下各項(xiàng)的任何一項(xiàng)或組合：形狀、尺寸、mu(監(jiān)測(cè)器單元)等。機(jī)器設(shè)置還包括要根據(jù)規(guī)范(本文中也稱為“處置計(jì)劃”或簡(jiǎn)稱“計(jì)劃”)使用的不同的這種分段的數(shù)量，并且在一個(gè)實(shí)施例中，“機(jī)器設(shè)置”僅指所述數(shù)量，即要使用的分段(來(lái)自整個(gè)分段的總集合)的數(shù)量。在本文中也被稱為“處置計(jì)劃”的規(guī)范允許控制輻射分配器的操作，其中，該規(guī)范依據(jù)輻射分配器的多個(gè)機(jī)器設(shè)置來(lái)定義要在要處置的對(duì)象上沉積的劑量分布。然后可以使用機(jī)器設(shè)置來(lái)控制所述分配器的調(diào)制器設(shè)備(例如多葉準(zhǔn)直器)，以如此影響處置射束的空間強(qiáng)度調(diào)制，并且從而實(shí)現(xiàn)劑量要求所需的空間強(qiáng)度概況。所提出的方法特別適用于dmpo(直接機(jī)器參數(shù)優(yōu)化)。所提出的方法允許在用戶能夠關(guān)于所有全局指標(biāo)與dvh(劑量-體積直方圖)的平衡創(chuàng)建“幾乎”可接受的處置計(jì)劃但是其受3d劑量分布的局部不足時(shí)解決這種情況。尤其是當(dāng)患者體積中存在劑量或者太高(熱點(diǎn))或者太低(冷點(diǎn))的區(qū)域時(shí)。這種幾乎可接受的計(jì)劃應(yīng)該在局部得到改進(jìn)，而不會(huì)失去其整體特性。具體地，應(yīng)該保留關(guān)鍵結(jié)構(gòu)節(jié)省和目標(biāo)一致性與整體3d劑量分布之間的先前建立的權(quán)衡。在這一點(diǎn)上，用戶面臨關(guān)于該計(jì)劃應(yīng)該被允許變化多少以便校正所識(shí)別的局部缺陷的權(quán)衡情況。所提出的基于dmpo的imrt規(guī)劃允許創(chuàng)建局部改進(jìn)的計(jì)劃，同時(shí)保留關(guān)鍵結(jié)構(gòu)節(jié)省和目標(biāo)一致性之間的先前建立的權(quán)衡。另外，與基于dmpo的imrt的現(xiàn)有方案(諸如上面參考的cotrutz論文)不同，所提出的方法適用于單標(biāo)準(zhǔn)(即使用一個(gè)目標(biāo)函數(shù))以及多標(biāo)準(zhǔn)(使用兩個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)函數(shù))優(yōu)化。所提出的方法允許用戶將所得到的局部缺陷直接與機(jī)器參數(shù)(例如，分段)相關(guān)。這得到用于臨床放射治療用途的更直觀且易于實(shí)施的算法。此外，所提出的方法允許在優(yōu)化期間不違反(或僅稍微違反)其他約束的情況下嚴(yán)格約束新的roi(局部缺陷)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“優(yōu)化”是指搜索機(jī)器設(shè)置的解空間以改進(jìn)(最小化或最大化)目標(biāo)函數(shù)的數(shù)值算法。這并不一定意味著最終結(jié)果(即新的處置計(jì)劃，特別是機(jī)器設(shè)置(如分段的數(shù)量和/或其屬性))在全局意義上是“最佳的”或“最優(yōu)的”。總之，優(yōu)化器可能會(huì)朝向局部最小值(或最大值，視情況而定)，而不是全局最小值(或最大值)收斂，或者如果在預(yù)定義的迭代次數(shù)之后沒(méi)有變化到預(yù)定義的最低有效位數(shù)，則在固定迭代次數(shù)之后中止優(yōu)化。附圖說(shuō)明現(xiàn)在將參考以下附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中：圖1示出了輻射遞送的布置；圖2示出了用于調(diào)節(jié)輻射處置計(jì)劃的流程圖；圖3是根據(jù)圖2的方法的方面的圖形表示。具體實(shí)施方式參考圖1，示出了用于在輻射治療中分配或遞送輻射的布置。輻射治療的主要目標(biāo)是殺死動(dòng)物或人類患者pat中的癌組織roi。更具體地，其目的是盡可能多地殺死癌組織，同時(shí)盡可能多地排除圍繞癌組織的健康組織。高能x射線處置射束xb跨癌組織roi輻照，優(yōu)選地從多個(gè)不同角度輻照。通過(guò)使用線性加速器系統(tǒng)(本文稱為“l(fā)inac”)實(shí)現(xiàn)輻射治療。linac系統(tǒng)要被用于imrt。linac包括可旋轉(zhuǎn)機(jī)架gt。該機(jī)架可圍繞處置區(qū)域并圍繞一個(gè)或多個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)。在圖1中示出僅一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(參見(jiàn)圓弧形箭頭)，但這僅僅是為了說(shuō)明的目的，并且決不會(huì)為限制，因?yàn)閘inac可能包括多于一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。在處置區(qū)域中，要處置的患者pat被置于處置床c上。linac的操作的總體控制來(lái)自通信地耦合到linac系統(tǒng)的電子設(shè)備的操作控制臺(tái)oc或工作站。操作控制臺(tái)oc還可以包括控制監(jiān)測(cè)器mt?？尚D(zhuǎn)機(jī)架包括處置頭th。在一個(gè)實(shí)施例中，linac還包括電子槍eg、磁控管mg和波導(dǎo)wg。波導(dǎo)wg從電子槍朝向鎢靶tt引導(dǎo)。在操作中，電子槍eg將電子流注入到波導(dǎo)wg中。當(dāng)微波行進(jìn)通過(guò)波導(dǎo)時(shí)，由磁控管mg生成的微波使電子加速。經(jīng)加速的電子撞擊在鎢靶tt上。這種撞擊導(dǎo)致形成高能x射線射束。該初級(jí)x射線射束可以被布置在處置頭中的初級(jí)準(zhǔn)直器pc準(zhǔn)直，以減少散射。上面概述的linac的部件僅用于說(shuō)明性目的，而不是限制性的。特別地，本文同樣設(shè)想了其他linac設(shè)計(jì)。然后，如此預(yù)準(zhǔn)直的處置射束穿過(guò)布置在處置頭th中的初級(jí)準(zhǔn)直器之后的多葉準(zhǔn)直器mlc。然后經(jīng)多葉準(zhǔn)直的處置射束xb射出處置頭th，行進(jìn)穿過(guò)處置區(qū)域，并且然后投射通過(guò)患者pat，并且尤其是通過(guò)感興趣區(qū)域roi，以理想地破壞所有的癌組織。多葉準(zhǔn)直器mlc的一個(gè)功能是提供處置射束的橫截面的整形，使得橫截面至少大致符合roi的幾何結(jié)構(gòu)。用于imrt目的的mlc的另一個(gè)更重要的功能是將葉片lf定位在射束中來(lái)形成多個(gè)開(kāi)口，以局部地修改射束的部分，從而如此影響針對(duì)imrt的期望輻射強(qiáng)度調(diào)制。圖1的插圖a)提供了沿著投影方向z(即沿著射束xb的垂直方向(插圖a中)，投影方向z延伸到紙張平面內(nèi))在多葉準(zhǔn)直器mlc上的視圖。如可以看出的，多葉準(zhǔn)直器mlc由高度輻射不透明的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(即葉片或槳葉lf)的多個(gè)相對(duì)的對(duì)形成。相對(duì)的葉片可以通過(guò)合適的致動(dòng)器彼此獨(dú)立地移動(dòng)?？梢栽谙鄬?duì)的葉片對(duì)之間的射束的橫截面內(nèi)的任何地方形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口。由于葉片是可獨(dú)立可移動(dòng)的，并且通過(guò)采用每個(gè)葉片足夠薄(約5mm)的足夠數(shù)量的葉片對(duì)(有時(shí)為30個(gè)或更多–但是這絕不是限制性的)，可以形成復(fù)雜的開(kāi)口模式。在一個(gè)實(shí)施例中，mlc還包括多個(gè)專用射束阻擋單元(有時(shí)稱為“鉗口(jaws)”)，通過(guò)這些專用射束阻擋單元實(shí)現(xiàn)整體射束整形。例如，mlc可以具有一組n個(gè)葉片以及例如多個(gè)鉗口(例如四個(gè)，但是這僅是為了說(shuō)明而絕不是限制)。鉗口相對(duì)于射束在北、南、西、東方向上被布置在相對(duì)的對(duì)中。針對(duì)每個(gè)射束方向(即對(duì)于給定的處置頭位置)，鉗口的位置從每一側(cè)按照所述方向盡可能接近roi的輪廓對(duì)準(zhǔn)。這定義了一個(gè)減小的(例如但不一定是方形的)區(qū)，也被稱為“活動(dòng)區(qū)”，其被保持打開(kāi)。然后可以將該區(qū)內(nèi)的結(jié)構(gòu)(如roi)暴露于射束輻照。活動(dòng)區(qū)之外(即在鉗口“后面”)的結(jié)構(gòu)不會(huì)被輻照。這減少(或者甚至可能取消)不想要的額外劑量給處于危險(xiǎn)中的周圍器官。mlc葉片lf的特定空間配置在本文中可以被稱為“分段”。構(gòu)成分段的葉片位置形成孔洞(即，由mlc葉片保持打開(kāi)的多于一個(gè)孔或間隙)，其在本文中可以被稱為給定分段的“形狀”。給定分段的“尺寸”是孔洞多大的面積量度(平方厘米或平方毫米的量級(jí))。分段也可以借助于監(jiān)測(cè)單位(mu)來(lái)描述。這是指示通過(guò)該分段的輻射遞送的持續(xù)時(shí)間的參數(shù)。簡(jiǎn)而言之，分段可以由以下屬性定義：形狀、尺寸和mu。迄今為止描述的輻射分配布置100的部件可以被理解為可以分配輻射的“硬件”。要如何控制mlc由控制命令處理的一組控制命令定義。然后，控制命令被轉(zhuǎn)發(fā)到輻射遞送控制器rdc，輻射遞送控制器rdc然后將對(duì)應(yīng)的較低水平位置命令傳送到mlc以實(shí)現(xiàn)射束的強(qiáng)度調(diào)制。rdc控制器也可以負(fù)責(zé)激活射束xb并且將處置頭th沿著相對(duì)于roi的所需方向定位。更具體地，控制命令是從一組機(jī)器設(shè)置導(dǎo)出的，其包括執(zhí)行要用于給定患者的imrt的特定多個(gè)分段的x射線管控制命令。imrt利用mlc將輻射射束xb整形為每射束角度的多個(gè)“子射束”，從而創(chuàng)建不同強(qiáng)度的注量圖。在遞送后，這些經(jīng)注量調(diào)制的子射束在三維中求和以創(chuàng)建高度符合的劑量分布。與以前的輻射遞送技術(shù)相比，imrt以所需劑量或規(guī)定劑量向具有更不規(guī)則形狀的腫瘤靶roi提供更準(zhǔn)確的輻射遞送，同時(shí)避免附近的正常組織和器官處于危險(xiǎn)中(oar)。針對(duì)imrt的處置規(guī)劃涉及制定適當(dāng)分段的規(guī)范(“處置計(jì)劃”)，當(dāng)該規(guī)范實(shí)現(xiàn)時(shí)，允許實(shí)現(xiàn)跨roi的所需劑量分布?！胺聪颉碧幹靡?guī)劃涉及“目標(biāo)函數(shù)”(of)的數(shù)值優(yōu)化。處置目標(biāo)(例如，患者體內(nèi)每個(gè)位置的劑量要求，其可依據(jù)諸如ct或mri等的適當(dāng)詳細(xì)的roi圖像定義到體素水平)由用戶以數(shù)字形式提供為“約束”，然后將這些用于優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以最終達(dá)到適當(dāng)?shù)臋C(jī)器參數(shù)(尤其是分段)，以根據(jù)目標(biāo)函數(shù)遞送最佳處置。目標(biāo)函數(shù)以數(shù)字格式總結(jié)了所有臨床目標(biāo)。更具體地，目標(biāo)函數(shù)用于測(cè)量當(dāng)前劑量分布與期望劑量分布的差異有多大。通常，使用注量圖優(yōu)化(fmo)來(lái)確定這些分段。fmo方法不同于針對(duì)建議的布置所基于的imrt的dmpo“直接機(jī)器參數(shù)優(yōu)化”方法。在fmo中，實(shí)踐是定義針對(duì)腫瘤和正常組織的劑量約束，在此基礎(chǔ)上計(jì)算“最優(yōu)”注量。然后使用由也被稱為“葉序列”的“轉(zhuǎn)換程序”計(jì)算的有序mlc形狀序列間接遞送優(yōu)化的注量。fmo的主要限制是，這種方法沒(méi)有考慮到由mlc本身施加的遞送約束。換句話說(shuō)，fmo通過(guò)其必要的葉序列后處理可以產(chǎn)生通常需要大量分段和監(jiān)測(cè)單元(mu)的葉序列。與fmo方法相對(duì)，在基于dmpo的fmrt中，一旦用戶定義了劑量約束，就不需要經(jīng)由注量圖進(jìn)行“繞行”，而是依據(jù)機(jī)器設(shè)置(特別是分段和要使用的分段數(shù))將潛在的優(yōu)化問(wèn)題公式化，以如此直接解釋要使用的特定mlc的機(jī)械約束和遞送約束。這里的機(jī)器參數(shù)包括分段形狀和權(quán)重(mu)。dpmo-imrt方法顯著減少了分段和監(jiān)測(cè)單元(mu)的數(shù)量，同時(shí)能夠匹配常規(guī)基于fmo的fmrt計(jì)劃的質(zhì)量。在dpmo-imrt優(yōu)化中使用的目標(biāo)函數(shù)測(cè)量跨所有roi位置的全局最優(yōu)。換句話說(shuō)，盡管計(jì)算出的處置計(jì)劃是全局最優(yōu)的，但是在某些位置處可能仍然存在局部缺陷，在這些位置中不滿足個(gè)體劑量要求，但是由of測(cè)量時(shí)這些缺陷跨所有roi位置被“抵消”。能觀察到這些缺陷的位置可以被適當(dāng)?shù)胤Q為“冷點(diǎn)”或“熱點(diǎn)”(或統(tǒng)稱為“缺陷點(diǎn)”)。一般來(lái)說(shuō)，熱點(diǎn)是組織體積(依據(jù)roi圖像)，其在給定的計(jì)劃tp下將根據(jù)適用的約束接收大于規(guī)定劑量的劑量，而冷點(diǎn)是接收小于規(guī)定劑量的劑量的那些位置。目前，對(duì)于大多數(shù)腫瘤類型，沒(méi)有關(guān)于這些點(diǎn)的幅度和體積的普遍接受的共識(shí)。在某些情況下，例如h&n(頭頸部)，建議95％的ptv(患者體積)應(yīng)該接收規(guī)定的劑量，在這種情況下，接收大于規(guī)定劑量的110％的劑量的劑量點(diǎn)可以被視為熱點(diǎn)。同樣地，接收小于規(guī)定劑量的93％的劑量的劑量點(diǎn)可以被視為冷點(diǎn)。在這兩種情況下，位置非常重要。然而，這些因數(shù)通常不適用于所有情況，并且可能需要使用其他閾值。另外，在術(shù)語(yǔ)或尺寸中，體積超過(guò)ptv體積的15％和ptv外的正常組織的2-5％的熱點(diǎn)是至關(guān)重要的。類似地，體積超過(guò)ptv體積的2-5％的冷點(diǎn)可以被認(rèn)為在h&n中是關(guān)鍵的。將理解，這些因數(shù)僅僅是示例性的，絕不是限制性的。為了根據(jù)現(xiàn)有計(jì)劃tp來(lái)解決熱點(diǎn)和/或冷點(diǎn)的出現(xiàn)，本文提出的布置包括處置計(jì)劃調(diào)節(jié)模塊tpa。處置計(jì)劃調(diào)節(jié)模塊tpa可以作為模塊在操作者控制臺(tái)或相關(guān)的規(guī)劃工作站上運(yùn)行。下面將在圖2和圖3中更詳細(xì)地解釋處置計(jì)劃調(diào)節(jié)模塊tpa的操作。廣泛地，處置計(jì)劃調(diào)節(jié)模塊tpa被配置為讀取現(xiàn)有處置計(jì)劃tp并將其處理成新的經(jīng)更新處置計(jì)劃tp_新，其中，具有與其相關(guān)聯(lián)的較少的冷點(diǎn)和/或熱點(diǎn)或至少減少了這些缺陷點(diǎn)的關(guān)鍵性。現(xiàn)在更詳細(xì)地轉(zhuǎn)到處置計(jì)劃調(diào)節(jié)器tpa，這在圖1的插圖b)中示意性地示出。處置計(jì)劃調(diào)節(jié)器tpa包括計(jì)劃輸入端口in、劑量信息輸入端口d-in和計(jì)劃輸出端口out。處置計(jì)劃調(diào)節(jié)器tpa還包括位置標(biāo)識(shí)符li和計(jì)劃重新調(diào)節(jié)器模塊prm。廣義地，計(jì)劃調(diào)節(jié)器的操作如下：初始地，基于dmpo的imrt優(yōu)化在第一周期中運(yùn)行，具有用戶指定的臨床目標(biāo)和遞送約束的初始集合。該初始計(jì)劃tp是在輸入端口in處接收的。讓我們假設(shè)該初始計(jì)劃在如由第一目標(biāo)函數(shù)f1所測(cè)量的所有全局目標(biāo)的平衡方面都是“幾乎”可接受的，但該計(jì)劃確實(shí)受局部缺陷影響，例如至少一個(gè)熱點(diǎn)和/或至少一個(gè)冷點(diǎn)。然后，位置標(biāo)識(shí)符li識(shí)別這些局部劑量缺陷(即，熱點(diǎn)和/或冷點(diǎn))。劑量分布的局部缺陷被勾畫為患者模型中的新roi，例如與稍后要用于實(shí)際劑量遞送的linac幾何結(jié)構(gòu)適當(dāng)配準(zhǔn)的mri、ct或其他體積圖像。在熱點(diǎn)/冷點(diǎn)的情況下，這些勾畫可以是自動(dòng)的或者可以基于用戶定義的閾值。如上面提及的，沒(méi)有適用于所有情況的普遍認(rèn)可的閾值信息用于定義何時(shí)將缺陷認(rèn)為是熱點(diǎn)或冷點(diǎn)。上面已經(jīng)概述了用于h&n情況的百分比閾值的一個(gè)集合。冷點(diǎn)/熱點(diǎn)閾值信息對(duì)于每種癌癥情況通常是不同的，并且最終是經(jīng)驗(yàn)性的，本文假定該冷點(diǎn)/熱點(diǎn)閾值信息可用于手頭的情況。上述與roi中的位置相關(guān)的自動(dòng)識(shí)別還可以適用于識(shí)別不符合臨床目標(biāo)的(亞)oar(風(fēng)險(xiǎn)中的器官)。在冷點(diǎn)/熱點(diǎn)識(shí)別之后，然后要求用戶經(jīng)由適當(dāng)?shù)奈谋净驁D形用戶輸入單元來(lái)指定劑量或劑量體積限制以及這些新roi中的每個(gè)的懲罰(重要性權(quán)重)。這些新的劑量要求由劑量信息輸入端口d-in接收。為了在此任務(wù)中更好地支持用戶，可以基于新roi關(guān)于目標(biāo)函數(shù)的靈敏度量度由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算劑量或劑量體積目標(biāo)的初始集合。在vaitheeswaran,r.,narayanan,v.s.,bhangle,j.,&nirhali,a.,"tu-a-bra-05:analgorithmforautomateddeterminationofevirtobjectivefunctionparameters,"medicalphysics,37(6),3369-3369,2010中描述了一種這樣的方法。然后定義新的增強(qiáng)或擴(kuò)展的目標(biāo)函數(shù)以形成目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)。該函數(shù)系統(tǒng)包括原始的“主”目標(biāo)函數(shù)f1和新的目標(biāo)函數(shù)f2。f1不包括在劑量定義輸入端口d-in處接收的新roi的目標(biāo)，而是僅包括來(lái)自第一周期的舊目標(biāo)/要求，而除了來(lái)自第一周期的舊目標(biāo)/要求之外，f2確實(shí)包括新roi的目標(biāo)/要求。該目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)f1、f2的定義可以通過(guò)目標(biāo)函數(shù)定義工具(未示出)自動(dòng)完成，或者可以由用戶輸入。分類器模塊cl進(jìn)行操作以在要由輸入計(jì)劃要使用的所有分段的集合上定義分段組分類。對(duì)新roi(熱點(diǎn)和冷點(diǎn))有顯著貢獻(xiàn)的分段被識(shí)別并分類在“關(guān)鍵分段組(csg)”下。其余分段被分類在“正常分段組(nsg)”下。作為第一優(yōu)化周期的結(jié)果獲得的分段及其屬性(權(quán)重和形狀)被直接用作以下第二優(yōu)化周期的起始點(diǎn)(初始條件)。然后計(jì)劃重新調(diào)節(jié)器模塊操作為在第二周期中執(zhí)行基于dmpo的imrt優(yōu)化。dmpo優(yōu)化的該第二周期現(xiàn)在同時(shí)調(diào)用f1和f2用于優(yōu)化。在該第二優(yōu)化周期中，將使用f1作為目標(biāo)函數(shù)來(lái)優(yōu)化“nsg分段”的權(quán)重和形狀，而使用f2作為目標(biāo)函數(shù)來(lái)優(yōu)化“csg分段”的權(quán)重和形狀。在第二周期結(jié)束時(shí)，新計(jì)劃tp_新被輸出。然后，用戶具有以下選項(xiàng)：保留在第二周期中計(jì)算的一些或全部新機(jī)器參數(shù)，或者基于先前的f1值保持舊機(jī)器參數(shù)。初始計(jì)劃tp可以由任何計(jì)劃優(yōu)化器機(jī)器來(lái)計(jì)算，或者實(shí)際上可以由所提出的ips計(jì)算，在這種情況下，初始條件直接傳給現(xiàn)在使用“基礎(chǔ)”目標(biāo)函數(shù)f1而不是目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)f1、f2的兩個(gè)重新調(diào)節(jié)器prm。參考圖2的流程圖，現(xiàn)在將更詳細(xì)地解釋處置計(jì)劃重新調(diào)節(jié)器tpa的操作下面的方法。在初步步驟s205處，基于第一目標(biāo)函數(shù)f1執(zhí)行dmp優(yōu)化的第一周期。該第一周期優(yōu)化是用臨床目標(biāo)和遞送約束的初始集合執(zhí)行的。此處，必要條件是得到在所有全局目標(biāo)的平衡方面幾乎可接受的計(jì)劃。假設(shè)該計(jì)劃受局部缺陷影響，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致熱點(diǎn)和/或冷點(diǎn)出現(xiàn)。在步驟s210處，這些局部缺陷中的一些或全部例如經(jīng)由作為一個(gè)或多個(gè)roi的勾畫來(lái)識(shí)別。在步驟s220處，然后定義針對(duì)新roi的劑量約束以及懲罰。在步驟s230中，形成雙目標(biāo)函數(shù)(即，兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的系統(tǒng))。該雙目標(biāo)函數(shù)包括步驟s205的“主”函數(shù)f1和增強(qiáng)或擴(kuò)展的目標(biāo)函數(shù)f2。f1不包括新roi(局部缺陷)的目標(biāo)，而f2除了舊目標(biāo)之外確實(shí)包括新roi的目標(biāo)。由于其包括舊目標(biāo)和新目標(biāo)兩者，因此f2被配置為協(xié)商全局權(quán)衡。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，雙目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)依據(jù)下面的方程(1)、(2)(或其數(shù)學(xué)等價(jià)物)：f1＝∑nwn*(dn–pn)2(1)f2＝α*f1+β*∑mwm*(dm–pm)2(2)在等式(1)、(2)中：pn是每體素n的規(guī)定劑量，而dn是在點(diǎn)n處計(jì)算的劑量；wn是分配給特定器官或組織內(nèi)的體素的權(quán)重；pm是新roi中的每個(gè)體素m的規(guī)定劑量，而dm是在點(diǎn)m處計(jì)算的劑量；并且wm是分配給新roi(局部缺陷)內(nèi)的體素的權(quán)重。如能夠看到的，增強(qiáng)函數(shù)f2在一個(gè)實(shí)施例中是兩個(gè)函數(shù)要素(即f1和被繪制為針對(duì)新roi的劑量定義的函數(shù)要素(方程(2)中右側(cè)的總和))的線性組合的總體狹窄。盡管相對(duì)于體素坐標(biāo)來(lái)繪制等式，但并不是針對(duì)所有實(shí)施例都是如此必要。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，粗略化方法可能是有益的，其中體素集合被折疊成“塊”，并且優(yōu)化不是在體素的水平上定義，而是在這些體素塊的水平上定義。在方程(2)中，α和β是加權(quán)因子。通過(guò)以適當(dāng)?shù)谋嚷试O(shè)置這些因子(例如約1/4，但這僅是示例性的，確切的比例是經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題)，用戶可以控制f1對(duì)f2的效應(yīng)之間的平衡，以便在一方面或多或少地維持所建立的權(quán)衡(按照f(shuō)1和α)，以及依據(jù)在第二優(yōu)化周期中試圖克服局部缺陷的每個(gè)f2的偏執(zhí)(可由β調(diào)節(jié))。在步驟s240中，執(zhí)行分段組分類。按照輸入計(jì)劃tp對(duì)新roi產(chǎn)生重大貢獻(xiàn)的分段(熱點(diǎn)和冷點(diǎn))被歸類在“關(guān)鍵分段組(csg)”下。其余分段被歸類在“正常分段組(nsg)”下。讓我們假設(shè)存在從第一優(yōu)化周期產(chǎn)生的n個(gè)分段?，F(xiàn)在進(jìn)行了“關(guān)鍵性分析”，其中，識(shí)別了對(duì)新roi(局部熱點(diǎn)和冷點(diǎn))產(chǎn)生顯著貢獻(xiàn)的那些分段。這可以通過(guò)測(cè)量給定分段對(duì)roi內(nèi)的體素的貢獻(xiàn)百分比來(lái)完成。還將執(zhí)行基于對(duì)roi體素的貢獻(xiàn)百分比的分段的優(yōu)先順序，以獲得csg分段的“方便”的數(shù)量。令n為從第一優(yōu)化周期產(chǎn)生的分段的總數(shù)，nl為在nsg下分類的分段的數(shù)量，n2為在csg下分類的分段的數(shù)量，使得：n＝n1+n2,其中，n2<nl(3)下表總結(jié)了f1、f2對(duì)兩個(gè)組nsg和csg的角色：分段組分段的數(shù)量在優(yōu)化期間處理的問(wèn)題調(diào)用的目標(biāo)函數(shù)nsgn1總體權(quán)衡(全局)f1csgn2全局+局部f2圖3是分段分組和針對(duì)分段組的目標(biāo)函數(shù)的分配的圖示。熱點(diǎn)和/或冷點(diǎn)(一個(gè)被示出為黑點(diǎn))的位置依據(jù)合適的患者模型pm，例如ct圖像或其他合適的體積圖像。接收正確劑量的位置在pm中顯示為陰影。所涉及的分段被顯示為子射束眼視圖(bev)圖像。f1考慮全局(優(yōu)化)問(wèn)題(gp)，而擴(kuò)展的目標(biāo)函數(shù)f2考慮全局(gp)和局部(lp)優(yōu)化問(wèn)題。csg中的分段按照bev示出為陰影，依據(jù)nsg的分段被示出為干凈?？梢酝ㄟ^(guò)運(yùn)行光線跟蹤算法來(lái)建立pm中的位置與貢獻(xiàn)分段之間的關(guān)聯(lián)。已經(jīng)在例如mdegreefetal,"acceleratedraytracingforradiotherapydosecalculationsonagpu",medicalphysics36,4095(2009)或者cfoxetal"fastvoxelandpolygonray-tracingalgorithmsinintensitymodulatedradiationtherapytreatmentplanning",medicalphysics33,1364(2006)中描述了這樣的射線跟蹤算法。在步驟s250中，根據(jù)方程(1)和(2)基于目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行第二優(yōu)化周期。從第一優(yōu)化周期得到的分段及其屬性(尺寸、形狀和權(quán)重)被直接用作第二優(yōu)化周期的起點(diǎn)(初始條件)。第二周期被啟動(dòng)，其同時(shí)使用f1和f2進(jìn)行優(yōu)化。在該優(yōu)化周期中，將使用f1來(lái)優(yōu)化“nsg分段”的尺寸、形狀和權(quán)重；將使用f2來(lái)優(yōu)化“csg分段”的尺寸、形狀和權(quán)重。該第二優(yōu)化運(yùn)行允許所有(n個(gè))分段“考慮”全局權(quán)衡問(wèn)題，而較少數(shù)量的分段(n2)除了全局權(quán)衡問(wèn)題之外還要“考慮”局部缺陷。以此方式，可以在第二優(yōu)化周期期間保留從第一優(yōu)化周期獲得的一些、大多數(shù)或者甚至全部的初始條件。此外，基于雙目標(biāo)函數(shù)(1)、(2)(其也可以被認(rèn)為是在分段的空間上優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)劃分，同樣地劃分為nsg和csg)來(lái)運(yùn)行優(yōu)化允許用戶控制允許給定的nsg段在第二周期期間相對(duì)于其依據(jù)第一優(yōu)化周期的屬性在分段尺寸、形狀和權(quán)重方面改變的量(可測(cè)量為比率或百分比)。最終，第二優(yōu)化周期已經(jīng)被觀察到在大部分(如果不是全部)情況下得到局部改進(jìn)的計(jì)劃，其也保留了一個(gè)方面的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)節(jié)省與另一方面的目標(biāo)一致性之間的先前建立的權(quán)衡。依據(jù)方程(3)，由于僅“高度影響”cgs分段的相對(duì)小(具有n2個(gè)元素)子集被分配為“消除”局部缺陷，可以關(guān)于新的roi指定嚴(yán)格約束，并且仍然避免擾亂先前在第一優(yōu)化周期中建立的權(quán)衡。已經(jīng)觀察到大約1/4的量級(jí)的n2/n1的比率得到計(jì)劃的改進(jìn)，但是其他比例在其他情況下可能也適用并且在本文中被設(shè)想。此外，包括在目標(biāo)函數(shù)f2中的加權(quán)因子α和β將允許用戶控制在第二優(yōu)化周期中維持(從先前的第一周期)建立的權(quán)衡與消除局部缺陷之間的平衡。這為用戶處理本地缺陷以及將計(jì)劃調(diào)節(jié)器配置和定制到手頭任務(wù)的細(xì)節(jié)提供一個(gè)或更多個(gè)方便等級(jí)。兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)f1、f2的加權(quán)因子是用戶可調(diào)節(jié)的，并且在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)在第二優(yōu)化周期開(kāi)始時(shí)或在執(zhí)行第二周期優(yōu)化期間包括α和/或β的基于文本或圖形的輸入。在第二優(yōu)化周期結(jié)束時(shí)，用戶可以通過(guò)查看fl的當(dāng)前值來(lái)驗(yàn)證已經(jīng)建立的全球權(quán)衡是否已經(jīng)被損害。然后用戶可以基于f1、f2和其他計(jì)劃質(zhì)量指標(biāo)的當(dāng)前值自由地保持當(dāng)前的機(jī)器參數(shù)或檢索初始機(jī)器參數(shù)。該系統(tǒng)還可以包括可視化器工具vis，以在步驟s260中在運(yùn)行第二周期優(yōu)化期間在屏幕mt上的一個(gè)觀察口或兩個(gè)專用觀察口上顯示f1和/或f2的相應(yīng)的值。這允許用戶更好地跟隨優(yōu)化的過(guò)程。在一個(gè)實(shí)施例中，可視化器工具vis可以被配置為在步驟處顯示在它們各自的組(nsg和csg)下的分段，或者可以被配置為顯示其中分段和其組之間的關(guān)聯(lián)被可視化的“分段圖”。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)nsg分段和csg分段中的分段屬性的改變?cè)趦?yōu)化運(yùn)行期間同時(shí)顯示在相應(yīng)的專用用戶界面中。在一個(gè)實(shí)施例中，可視化器工具vis可以被配置為在觀察口中可視化給定分段關(guān)于可檢測(cè)到的局部缺陷(熱點(diǎn)或冷點(diǎn))的關(guān)鍵性。關(guān)鍵性可以如上所述以百分比項(xiàng)來(lái)測(cè)量，其指示所述分段對(duì)控制所述冷點(diǎn)或熱點(diǎn)處的輻射沉積的貢獻(xiàn)的量。在顯示步驟s260處，設(shè)想依據(jù)可視化器工具vis的上述顯示實(shí)施例的任何組合(部分或全部)?？傊岢龅姆椒ū慌渲脼樵陉P(guān)鍵結(jié)構(gòu)節(jié)省和目標(biāo)一致性(全局問(wèn)題)之間維持總體權(quán)衡，同時(shí)能夠移除局部劑量缺陷。一旦局部缺陷在第一優(yōu)化周期后被識(shí)別，整個(gè)問(wèn)題如前所述被分裂為兩部分。類似地，兩個(gè)分段組被識(shí)別。我們的方法的新穎之處在于，在第二優(yōu)化周期期間，使得這兩個(gè)不同的分段組調(diào)用兩個(gè)不同的目標(biāo)函數(shù)(f1和f2)。在此過(guò)程中，分配更多數(shù)量的分段來(lái)查看整體權(quán)衡(不包括局部缺陷)，而除了總體權(quán)衡之外，還分配了少量n2個(gè)“高度影響”分段來(lái)考慮局部缺陷。換句話說(shuō)，在第二周期中，很少的分段獲得額外的分配。然后，本文提出了在第二優(yōu)化周期期間保留從第一周期獲得的大部分初始條件?；旧?，解決局部問(wèn)題所需要的分段數(shù)量在這種方法中是預(yù)定的。以此方式，確保了第二周期不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的計(jì)劃質(zhì)量產(chǎn)生巨大的干擾，同時(shí)能夠糾正局部缺陷。盡管一些nsg段在第二優(yōu)化周期期間也將經(jīng)歷改變(即，它們的一個(gè)或多個(gè)屬性被改變)。然而，由于目標(biāo)函數(shù)的劃分，nsg段的屬性的變化幅度預(yù)期是最小的。另外，要注意的是，第二循環(huán)是優(yōu)化分段尺寸、形狀和權(quán)重的完整優(yōu)化。所提出的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：提供了一種新的方法來(lái)在建立的權(quán)衡和局部劑量缺陷之間平衡，“權(quán)衡”是在目標(biāo)覆蓋率與正常組織節(jié)省之間的首次優(yōu)化中實(shí)現(xiàn)的平衡。包括在目標(biāo)函數(shù)擴(kuò)展的目標(biāo)函數(shù)中的加權(quán)因子α和β允許用戶主動(dòng)確定處理局部缺陷的方式。該方法允許嚴(yán)格約束新的roi而不違反優(yōu)化期間的其他約束。另一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是，該方法提供了優(yōu)化過(guò)程的一定程度的體素特異性，而不需要進(jìn)行完整的基于體素的優(yōu)化。該方法可以用于在自動(dòng)計(jì)劃環(huán)境中受益，并且可以提高所述自動(dòng)計(jì)劃環(huán)境的效率。在本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，提供了一種計(jì)算機(jī)程序或一種計(jì)算機(jī)程序單元，其特征在于適于在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)上運(yùn)行根據(jù)前面的實(shí)施例之一所述的方法的方法步驟。因此，所述計(jì)算機(jī)程序單元可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)單元上，所述計(jì)算機(jī)單元也可以是本發(fā)明的實(shí)施例的部分。該計(jì)算單元可以適于執(zhí)行以上描述的方法的步驟或誘發(fā)以上描述的方法的步驟的執(zhí)行。此外，其可以適于操作以上描述的裝置的部件。所述計(jì)算單元能夠適于自動(dòng)地操作和/或運(yùn)行用戶的命令。計(jì)算機(jī)程序可以被加載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲(chǔ)器中。所述數(shù)據(jù)處理器由此可以被裝備為執(zhí)行本發(fā)明的方法。本發(fā)明的該示范性實(shí)施例涵蓋從一開(kāi)始就使用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序或借助于更新將現(xiàn)有程序轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂帽景l(fā)明的程序的計(jì)算機(jī)程序兩者。更進(jìn)一步地，所述計(jì)算機(jī)程序單元能夠提供實(shí)現(xiàn)如以上所描述的方法的示范性實(shí)施例的流程的所有必需步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提出了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如cd-rom，其中，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序單元，其中，所述計(jì)算機(jī)程序單元由前面部分描述。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)和/或分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的諸如光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，但是計(jì)算機(jī)程序也可以以其他的形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無(wú)線的遠(yuǎn)程電信系統(tǒng)分布。然而，所述計(jì)算機(jī)程序也可以存在于諸如萬(wàn)維網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上并能夠從這樣的網(wǎng)絡(luò)中下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲(chǔ)器中。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提供了一種用于使得計(jì)算機(jī)程序單元能夠被下載的介質(zhì)，其中，所述計(jì)算機(jī)程序單元被布置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的之前描述的實(shí)施例之一所述的方法。必須指出，本發(fā)明的實(shí)施例參考不同主題加以描述。具體而言，一些實(shí)施例參考方法類型的權(quán)利要求加以描述，而其他實(shí)施例參考設(shè)備類型的權(quán)利要求加以描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，涉及不同主題的特征之間的任何組合也被認(rèn)為由本申請(qǐng)公開(kāi)。然而，所有特征能夠被組合以提供超過(guò)特征的簡(jiǎn)單加和的協(xié)同效應(yīng)。盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但這樣的說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書和從屬權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他單元或步驟，并且，詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以履行權(quán)利要求書中記載的若干項(xiàng)目的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。當(dāng)前第1頁(yè)12