准直器的叶片优化方法、放射治疗计划转换方法和系统

文档序号:1927714 发布日期:2021-12-07 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 准直器的叶片优化方法、放射治疗计划转换方法和系统 (Leaf optimization method of collimator, radiation treatment plan conversion method and system ) 是由 文理斌 薛万冬 刘艳芳 于 2021-10-22 设计创作,主要内容包括:本说明书涉及准直器的叶片优化方法、放射治疗计划转换方法和系统,所述方法包括:获取多叶准直器的叶片排布,多叶准直器包括至少两个叶片层,每一个叶片层包括至少一个真实叶片;根据多叶准直器的叶片排布确定对应的至少两个参考叶片,至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠;基于至少两个参考叶片进行叶片优化,以确定至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置。还可以包括基于第一准直器与第二准直器之间的叶片位置关联关系,将第一放射治疗计划修改为等效的第二放射治疗计划,第一放射治疗计划对应的第一准直器和第二放射治疗计划对应的第二准直器中的一个包含至少两个叶片层,另一个为单个叶片层。(The present specification relates to a leaf optimization method of a collimator, a radiation therapy plan conversion method and a system, the method comprises: acquiring the leaf arrangement of a multi-leaf collimator, wherein the multi-leaf collimator comprises at least two leaf layers, and each leaf layer comprises at least one real leaf; determining at least two corresponding reference blades according to the blade arrangement of the multi-blade collimator, wherein at least two projection areas corresponding to the at least two reference blades are not overlapped; and performing blade optimization based on the at least two reference blades to determine a target blade position corresponding to each real blade in the at least two blade layers. The method can further comprise modifying the first radiation treatment plan into an equivalent second radiation treatment plan based on the leaf position correlation between the first collimator and the second collimator, wherein one of the first collimator corresponding to the first radiation treatment plan and the second collimator corresponding to the second radiation treatment plan comprises at least two leaf layers, and the other leaf layer is a single leaf layer.)

准直器的叶片优化方法、放射治疗计划转换方法和系统

技术领域

本说明书涉及医疗设备技术领域,尤其涉及准直器的叶片优化方法、放射治疗计划转换方法和系统。

背景技术

医学扫描设备或医学放射设备(例如计算机X线摄影仪(CR)、数字化X线摄影仪(DR)、计算机断层扫描仪(CT)、X线治疗机、钴-60治疗机等)中,准直器的主要作用是将多余的射线挡住,以能够将射线照射到所需的目标区域(例如患者器官的病变区域)。准直器中可以包括一个或多个叶片,一个或多个叶片可以形成射野/辐射区域。在准直器的实际使用中,可以通过优化准直器的一个或多个叶片的位置,以令一个或多个叶片形成的射野/辐射区域与所需目标区域相符。

因此,亟需一种准直器的叶片优化方法和系统以优化准直器的叶片位置。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种准直器的叶片优化方法,所述方法包括:获取多叶准直器的叶片排布,所述多叶准直器包括至少两个叶片层,每一个叶片层包括至少一个真实叶片;根据所述多叶准直器的所述叶片排布确定对应的至少两个参考叶片,所述至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠;基于所述至少两个参考叶片进行叶片优化,以确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置。

本说明书实施例之一提供一种准直器的叶片优化系统,所述系统包括:第一获取模块,用于获取多叶准直器的叶片排布,所述多叶准直器包括至少两个叶片层,每一个叶片层包括至少一个真实叶片;第一确定模块,用于根据所述多叶准直器的所述叶片排布确定对应的至少两个参考叶片,所述至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠;第二确定模块,用于基于所述至少两个参考叶片进行叶片优化,以确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置。

本说明书实施例之一提供一种准直器的叶片优化装置,所述装置包括至少一个处理器和至少一个存储设备,所述存储设备用于存储指令,当所述至少一个处理器执行所述指令时,实现所述准直器的叶片优化方法。

本说明书实施例之一提供一种放射治疗计划转换方法,包括:获取第一放射治疗计划,所述第一放射治疗计划对应第一准直器;基于所述第一准直器与第二准直器之间的叶片位置关联关系,将所述第一放射治疗计划修改为等效的第二放射治疗计划,所述第二放射治疗计划对应第二准直器,其中,所述第一准直器和所述第二准直器中的一个包含至少两个叶片层,另一个为单个叶片层。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:

图1是根据本说明书一些实施例所示的准直器的叶片优化系统的应用场景示意图;

图2是根据本说明书一些实施例所示的准直器的叶片优化系统的模块图;

图3是根据本说明书一些实施例所示的准直器的叶片优化方法的示例性流程图;

图4是根据本说明书一些实施例所示的至少两个叶片层和至少两个参考叶片的示意图;

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置的方法的示例性流程图;

图6是根据本说明书一些实施例所示的一种准直器叶片转换的系统的模块图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解,本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而,如果其他词语可实现相同的目的,则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是,前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反,可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。

本说明书所披露的准直器的叶片优化方法,可以应用于配置有准直器的各种设备,例如医学扫描设备,包括但不限于计算机X线摄影仪(CR)、数字化X线摄影仪(DR)、计算机断层扫描仪(CT)、平片X射线机、移动X射线设备(比如移动C臂机)、发射型计算机断层扫描仪(ECT)等中的一种或其任意组合,还例如多种医学放射设备,包括但不限于X线治疗机、钴-60治疗机、医用加速器等中的一种或其任意组合。

包括多个叶片的准直器可以称为多叶准直器(Multi-leaf collimator,MLC)。包括多个叶片层(例如两层、三层等)的多叶准直器可以称为多层多叶准直器,包括单个叶片层的多叶准直器可以称为单层多叶准直器。关于准直器的更多具体内容可以参见图3及其相关说明。

在一些实施例中,本说明书提出一种准直器叶片转换的方法,可以获取准直器的叶片排布,以及根据所述叶片排布进行至少两个叶片层与至少两个叶片的等效转换,其中,所述至少两个叶片对应的至少两个投影区域无重叠。

例如,在一些实施例中,需要将多层多叶准直器的多个叶片层转换为等效的至少两个叶片,至少两个叶片可以形成单个叶片层,以通过等效的单个叶片层来形成与多个叶片层所形成射野/辐射区域相同的射野/辐射区域。便可以获取多层多叶准直器的叶片排布,多层多叶准直器包括至少两个叶片层,以及根据多层多叶准直器的叶片排布,确定对应的至少两个参考叶片,至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠,至少两个参考叶片便可以形成与至少两个叶片层等效的单个叶片层。根据多层多叶准直器的叶片排布,确定对应的至少两个参考叶片的更多具体内容可以参见图3及其相关说明。

又例如,在一些实施例中,为了更加细粒度、更加多样化地调节射野或其它需要多层多叶准直器的情况下,需要将单层多叶准直器的单个叶片层转换为等效的至少两个叶片层,以通过等效的至少两个叶片层来形成与单个叶片层所形成射野/辐射区域相同的射野/辐射区域。便可以获取单层多叶准直器的叶片排布,其中单层多叶准直器包括的至少两个叶片对应的至少两个投影区域无重叠,以及根据单层多叶准直器的叶片排布,确定对应的至少两个叶片层。根据单层多叶准直器的叶片排布,确定对应的至少两个叶片层,可以包括:基于单个叶片层的至少两个叶片(例如至少两个参考叶片)与对应的至少两个叶片层的各叶片(例如各真实叶片)的叶片位置关联关系,由单个叶片层的至少两个叶片推导确定至少两个叶片层的多个真实叶片。关于基于所述位置关联关系,由单个叶片层的至少两个叶片(例如至少两个参考叶片)的叶片排布推导确定至少两个叶片层的多个叶片(例如至少两个叶片层多个真实叶片)的更多内容可以参见图3及其相关说明。

在一些实施例中,通过多层多叶准直器和单层多叶准直器叶片的等效转换,可以实现放射治疗计划的等效转换,该种情况下,参考叶片可以是实体叶片(也称真实叶片)。例如,获取第一放射治疗计划,所述第一放射治疗计划对应第一准直器;基于所述第一准直器与第二准直器之间的叶片位置关联关系,将所述第一放射治疗计划修改为等效的第二放射治疗计划,所述第二放射治疗计划对应第二准直器,其中,所述第一准直器和所述第二准直器中的一个包含至少两个叶片层,另一个为单个叶片层。放射治疗计划是指根据放射治疗靶区、需要保护的器官组织区域对放射治疗剂量、射野、准直器等放射治疗所用器件和设备等放疗相关要素做出的计划与安排。在一些实施例中,本说明提出一种放射治疗计划转换方法,可以先确定第一放射治疗计划的准直器;根据本说明书一些实施例所述的准直器叶片转换的方法,对第一放射治疗计划的准直器的准直器叶片进行等效转换,以得到转换后准直器叶片,进而基于转换后准直器叶片得到与第一放射治疗计划等效的第二放射治疗计划。其中,第一放射治疗计划与第二放射治疗计划等效可以是指第一放射治疗计划与第二放射治疗计划的放疗射野、放射治疗剂量、放射治疗效果等相同。例如,第一放射治疗计划中采用的是多层多叶准直器,根据本说明书一些实施例所述的准直器叶片转换的方法,可以将多层多叶准直器等效转换为单层多叶准直器,从而确定与第一放射治疗计划等效的采用单层多叶准直器的第二放射治疗计划。又例如,第一放射治疗计划中采用的是单层多叶准直器,根据本说明书一些实施例所述的准直器叶片转换的方法,可以将单层多叶准直器等效转换为多层多叶准直器,从而确定与第一放射治疗计划等效的采用多层多叶准直器的第二放射治疗计划。

在一些实施例中,通过多层多叶准直器和单层多叶准直器叶片的等效转换,可以实现基于单层叶片对多层叶片的叶片位置进行优化,以实现放射治疗计划的优化。该种情况下,参考叶片可以是虚拟叶片。在一些实施例中,本说明提出一种准直器的叶片优化方法,通过本说明书提出的准直器的叶片优化方法,可以确定准直器的多个叶片(例如多个叶片层的多个叶片)的目标叶片位置(例如叶片延伸方向的目标叶片位置),以实现对准直器的多个叶片(例如多个叶片层的多个叶片)进行优化/调整,进而可以对准直器的多个叶片形成的射野/辐射区域进行优化/调整,使得优化后的多个叶片(例如多个叶片层的多个叶片)形成的射野/辐射区域和被照射对象的目标区域(如人体器官的病变区域)相同或减小多个叶片(例如多个叶片层的多个叶片)形成的射野/辐射区域和被照射对象的目标区域(如人体器官的病变区域)的差异。进而可以实现通过优化后的准直器叶片,精准地对目标区域进行照射(例如医疗的放疗照射),同时避免对目标区域之外的其它区域产生辐射影响。

图1是根据本说明书一些实施例所示的准直器的叶片优化系统的应用场景示意图。

在一些实施例中,该准直器的叶片优化系统100可以基于本说明书披露的准直器的叶片优化方法进行准直器的叶片优化/调整。

如图1所示,准直器的叶片优化系统100可以包括放射或扫描装置110、网络120、终端130、处理设备140以及存储设备150。

放射或扫描装置110可以对一个目标物体进行扫描并获取相应的扫描信号,或者可以对一个目标物体进行射线照射。放射或扫描装置110可以包括机架、发射装置、准直器等(图中均未示出)。放射或扫描装置110可以包括但不限于计算机X线摄影仪(CR)、数字化X线摄影仪(DR)、计算机断层扫描仪(CT)、平片X射线机、移动X射线设备(比如移动C臂机)、发射型计算机断层扫描仪(ECT)、X线治疗机、钴-60治疗机、医用加速器等中的一种或其任意组合计算机断层成像仪(CT)、正电子发射断层扫描仪(PET)、磁共振成像仪(MRI)、单光子发射计算机断层扫描仪(SPECT)、热断层扫描仪(TTM)、医用电子内窥镜(MEE)等中的一种或多种的组合。在一些实施例中,所述机架中间可以开设有扫描腔体,所述扫描腔体可以用于容纳扫描对象(例如,患者),所述扫描腔体可以为圆形、椭圆形、多边形等。发射装置(例如,球管)可以用于发射射线或信号,所述射线可以包括X射线、γ射线、β射线等。准直器可以用于对所述射线进行准直,以能够将射线照射到所需的目标区域(例如患者器官的病变区域)。所述准直可以包括对所述射线的扇束的宽度和/或方向进行调整。在一些实施例中,所述准直器可以包括多个叶片(例如至少两个叶片层的多个叶片),所述多个叶片可以形成一个射野/辐射区域,射线可以通过所述射野/辐射区域到达扫描对象。

终端130可以包括移动设备131、平板电脑132、笔记本电脑133等或其任意组合。在一些实施例中,终端130可以通过网络与准直器的叶片优化系统100中的其他组件交互。例如,终端130可以向放射或扫描装置110发送一种或多种控制指令以控制放射或扫描装置110按照指令进行放射或扫描。又例如,终端130可以向放射或扫描装置110发送一种或多种控制指令以控制放射或扫描装置110按照指令驱动真实叶片以使真实叶片移动到目标叶片位置(例如叶片延伸方向的目标叶片位置)。又例如,终端130还可以接收处理设备140的处理结果,例如,确定的多个参考叶片、参考目标位置、目标叶片位置等。在一些实施例中,移动设备131可以包括智能家居装置、可穿戴设备、移动装置、虚拟现实装置、增强现实装置等或其任意组合。在一些实施例中,智能家居装置可以包括智能照明装置、智能电器控制装置、智能监控装置、智能电视、智能摄像机、对讲机等或其任意组合。在一些实施例中,可穿戴设备可以包括手链、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣服、背包、智能附件等或其任意组合。在一些实施例中,移动装置可包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏装置、导航装置、POS装置、笔记本电脑、平板电脑、台式机等或其任意组合。在一些实施例中,该虚拟现实装置和/或增强现实装置可包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实补丁、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实补丁等或其任意组合。例如,该虚拟现实装置和/或增强现实装置可包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HoloLensTM或Gear VRTM等。在一些实施例中,终端130可以是处理设备140的一部分。

在一些实施例中,处理设备140可以处理从放射或扫描装置110、终端130和/或存储设备150获得的数据和/或信息。例如,处理设备140可以对获得的放射或扫描装置110中的准直器的叶片信息(例如,叶片排布)进行处理以确定多个参考叶片。又例如,处理设备140可以对准直器的叶片(例如至少两个叶片层的多个真实叶片)进行优化以确定至少两个叶片层的各真实叶片的目标叶片位置。又例如,处理设备140可以控制准直器的真实叶片移动到目标叶片位置。又例如,处理设备140可以控制射线源(图1未示出)和探测器(图1未示出)对准直器的叶片(例如至少两层的多个真实叶片)形成的射野/辐射区域进行扫描或射线照射。又例如,处理设备140可以通过准直器叶片的转换方法实现对放射治疗计划的等效转换。在一些实施例中,处理设备140可以包括单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的,也可以是分布式的。在一些实施例中,处理设备140可以是本地的或远程的。例如,处理设备140可以通过网络120从放射或扫描装置110、终端130和/或存储设备150访问信息和/或数据。又例如,处理设备140可以直接连接放射或扫描装置110、终端130和/或存储设备150以访问信息和/或数据。在一些实施例中,处理设备140可以在云平台上实现。例如,云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等其中一种或几种的组合。

存储设备150可以存储数据(例如,真实叶片位置、参考叶片的参考叶片位置、参考目标位置、目标叶片位置等)、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中,存储设备150可以存储从放射或扫描装置110、终端130和/或处理设备140处获得的数据,例如,存储设备150可以存储从放射或扫描装置110获得的真实叶片位置数据。在一些实施例中,存储设备150可以存储处理设备140执行或使用的数据和/或指令,以执行本说明书中描述的示例性方法。例如,存储设备150可以存储基于准直器的叶片排布确定的多个参考叶片的数据。又例如,存储设备150还可以存储优化计算得到的参考目标位置和目标叶片位置。在一些实施例中,存储设备150可包括大容量存储器、可移除存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等其中一种或几种的组合。大容量存储可以包括磁盘、光盘、固态硬盘、移动存储等。可移除存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、ZIP磁盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态随机存储器(DRAM)、双数据率同步动态随机存取存储器(DDR-SDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、可控硅随机存取存储器(T-RAM)、零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程的只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM),电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘等。在一些实施例中,存储设备150可以通过本说明书中描述的云平台实现。例如,云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等其中一种或几种的组合。

在一些实施例中,存储设备150可以连接网络120,以与准直器的叶片优化系统100中的一个或多个组件(例如,处理设备140、终端130等)之间实现通信。准直器的叶片优化系统100中的一个或多个组件可以通过网络120读取存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中,存储设备150可以是处理设备140的一部分,也可以是独立的并与处理设备140直接或间接相连。

网络120可以包括能够促进准直器的叶片优化系统100的信息和/或数据交换的任何合适的网络,还可以是医院网络HIS(Hospital Information System)或PACS(Picturearchiving and communication systems)或其他医院网络的一部分或者尽管与HIS或PACS或其他医院网络独立但连接于其上。在一些实施例中,准直器的叶片优化系统100的一个或多个组件(例如,放射或扫描装置110、终端130、处理设备140、存储设备150等)可以通过网络120与准直器的叶片优化系统100的一个或多个组件之间交换信息和/或数据。例如,处理设备140可以通过网络120从数据处理计划系统获取计划数据。网络120可以包括公共网络(如互联网)、私人网络(例如,局域网(LAN)、广域网(WAN))等)、有线网络(如以太网)、无线网络(例如,802.11网络、无线Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如,长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、服务器计算机等其中一种或几种组合。例如,网络120可以包括有线网络、光纤网络、电信网络、局域网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN),公用交换电话网(PSTN)、蓝牙TM网络,ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等其中一种或几种的组合。在一些实施例中,网络120可以包括一个或多个网络接入点。例如,网络120可以包括有线和/或无线网络接入点,例如基站和/或因特网交换点,通过所述接入点,准直器的叶片优化系统100的一个或多个组件可以连接网络120以交换数据和/或信息。

图2是根据本说明书一些实施例所示的准直器的叶片优化系统的模块图。

如图2所示,该准直器的叶片优化系统200可以包括第一获取模块210、第一确定模块220和第二确定模块230。在一些实施例中,准直器的叶片优化系统200还可以包括驱动模块240。

在一些实施例中,第一获取模块210可以用于获取多叶准直器的叶片排布,所述多叶准直器包括至少两个叶片层,每一个叶片层包括至少一个真实叶片,所述至少两个叶片层的至少两个真实叶片形成供辐射源辐射的真实辐射区域。

在一些实施例中,第一确定模块220可以用于根据所述多叶准直器的所述叶片排布确定对应的至少两个参考叶片,所述至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠。在一些实施例中,第一确定模块220还可以用于确定所述至少两个叶片层中的至少两个真实叶片之间的重叠关系;基于所述重叠关系确定对应的所述至少两个参考叶片其中,可以将沿层排列方向排列的至少一个真实叶片在叶片延伸方向上的偏移量最小的叶片位置确定为对应的参考叶片在叶片延伸方向的参考叶片位置。在一些实施例中,第一确定模块220还可以用于确定所述至少两个叶片层中的至少两个真实叶片在叶片排列方向上的叶片边界位置;基于所述叶片边界位置确定对应的所述至少两个参考叶片;其中,在叶片排列方向上所述真实叶片的两个相邻叶片边界位置对应为一个参考叶片在叶片排列方向上的两个参考叶片边界位置。在一些实施例中,第一确定模块220还可以用于确定所述至少两个叶片层的所述至少两个真实叶片在叶片延伸方向的第一叶片位置;基于所述第一叶片位置确定对应的所述至少两个参考叶片在所述叶片延伸方向的参考叶片位置;其中,所述至少两个参考叶片形成的参考射野与所述至少两个叶片层的所述至少两个真实叶片形成的真实射野形状相同。

在一些实施例中,第二确定模块230可以用于基于所述至少两个参考叶片进行叶片优化,以确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置。在一些实施例中,第二确定模块230还可以用于确定目标辐射量;确定所述至少两个参考叶片与对应的所述至少两个叶片层的各真实叶片的叶片位置关联关系;基于所述位置关联关系确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的所述目标叶片位置,以使得所述至少两个叶片层所对应的所述至少两个参考叶片对应的预估辐射量和所述目标辐射量的差异最小化或达到预设阈值。在一些实施例中,第二确定模块230还可以用于确定所述至少两个参考叶片对应的至少两个参考目标位置,以使得所述至少两个叶片层所对应的所述至少两个参考叶片对应的预估辐射量和所述目标辐射量的差异最小化或达到预设阈值;基于所述至少两个参考目标位置和所述叶片位置关联关系,确定各真实叶片对应的所述目标叶片位置。在一些实施例中,第二确定模块230还可以用于基于所述位置关系对所述至少两个叶片层中的各真实叶片的叶片位置进行优化,以确定各真实叶片对应的所述目标叶片位置。

在一些实施例中,驱动模块240可以用于驱动所述至少两个叶片层的所述至少两个真实叶片,以将所述至少两个叶片层的所述至少两个真实叶片移动到对应的目标叶片位置。

可以理解,对于本领域的技术人员来说,在了解该系统的原理后,可能在不背离这一原理的情况下,对各个模块进行任意组合,或者构成子系统与其他模块连接。例如,图2中披露的第一获取模块210和第一确定模块220可以是由一个模块来实现上述两个模块的功能。又例如,各个模块可以共用一个存储模块,各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形,均在本说明书的保护范围之内。

图3是根据本说明书一些实施例所示的准直器的叶片优化方法的示例性流程图。

在一些实施例中,流程300可以通过处理逻辑来执行,该处理逻辑可以包括硬件(例如,电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(运行在处理设备上以执行硬件模拟的指令)等或其任意组合。图3所示的用于获取医学图像的流程300中的一个或多个操作可以通过图1所示的处理设备140实现。例如,流程300可以以指令的形式存储在存储设备150中,并由处理设备140执行调用和/或执行。

如图3所示,该准直器的叶片优化方法300可以包括以下操作。

步骤310,获取多叶准直器的叶片排布,所述多叶准直器包括至少两个叶片层,每一个叶片层包括至少一个真实叶片。

在一些实施例中,步骤310可以由第一获取模块210执行。

准直器是指用于输入输出的光信号/射线信号的耦合的器件,可以产生/形成一定形状轮廓的射野(即供辐射源辐射的辐射区域,也可以称为光束/射线束经准直器后垂直通过被照射对象的范围,可以用射线束在入射面的投影或被照射对象表面的截面大小来表示)。

准直器可以包括准直器叶片,并通过准直器叶片形成一定形状轮廓的射野/辐射区域。准直器叶片可以包括一个或多个叶片(如2个、3个、4个等),叶片可以用于遮挡辐射。一个或多个叶片依次排列可以形成一定形状轮廓的射野/辐射区域。在一些实施例中,每个叶片可独立运动。在一些实施例中,辐射源可以发射射线束(例如,X射线),该射线束(例如,X射线)经过准直器叶片形成的射野/辐射区域。

在一些实施例中,叶片可以是椭圆形、矩形、三角形等任意形状或其组合。

在一些实施例中,叶片具有宽度和长度。宽度可以是指射线照射的叶片表面(对应叶片在射线辐射方向的一个投影平面上投影的形状)上,距离最短两条边(或两点)的连线方向的尺寸。长度可以是指射线照射的叶片表面上,距离最长的两条边(或两点)的连线方向的尺寸。

在一些实施例中,一个或多个叶片对应有叶片延伸方向。在一些实施例中,叶片延伸方向可以为叶片的长度方向。在一些实施例中,叶片延伸方向可以为叶片的宽度方向。在一些实施例中,叶片延伸方向可以是叶片能够移动的方向。在一些实施例中,叶片可以在叶片延伸方向上伸长(或延伸)或者缩短。在一些实施例中,叶片可以在叶片延伸方向上左右移动。在一些实施例中,可以通过叶片在叶片延伸方向上伸长(或延伸)或者缩短、左右移动等来改变准直器叶片(如一个或多个叶片、一个叶片层、多个叶片层)形成的射野/辐射区域。

在一些实施例中,各个叶片层中依次排列的多个叶片对应有叶片排列方向。在一些实施例中,一个叶片层的多个叶片可以对应有一个叶片排列方向。在一些实施例中,多个叶片层可以对应多个叶片排列方向。在一些实施例中,多个叶片层可以采用同一个叶片排列方向(例如可以是多个叶片层在射线辐射方向的一个投影平面上投影的一个共同的叶片排列方向)。在一些实施例中,叶片排列方向可以为叶片的长度方向。在一些实施例中,叶片排列方向可以为叶片的宽度方向。在一些实施例中,依次排列的多个叶片中,两个叶片之间可以平行,也可以形成夹角(如30°、50°、80°等)。

在一些实施例中,一个或多个叶片的叶片延伸方向可以为叶片的长度方向,一个或多个叶片的叶片排列方向可以为叶片的宽度方向。

在一些实施例中,准直器叶片可以包括一个叶片层或两个、三个等多个叶片层,其中,一个叶片层可以包括一个或多个叶片。在一些实施例中,多个叶片层可以依次排列即堆叠,叶片层之间可以平行,也可以形成倾角(如30°、50°、80°等),例如第一个叶片层和第二个叶片层形成30°的夹角。

在一些实施例中,多个叶片层的至少两个叶片层之间存在遮挡关系,即每一个叶片层都可以形成对应的射野/辐射区域,各个叶片层对应的射野/辐射区域可以相同,也可以不同,不同叶片层的射野/辐射区域之间可以产生遮挡,堆叠的多个叶片层可以最终形成对应的一个射野/辐射区域。在一些实施例中,通过改变/调整多个叶片层之间的重叠关系/遮挡关系,可以对最终形成的多个叶片层对应的一个射野/辐射区域进行调整,以得到所需形状轮廓的目标射野/辐射区域。

在一些实施例中,准直器中实际的准直器叶片可以称为真实叶片,真实叶片的位置可以称为真实叶片位置,准直器的真实叶片形成的射野/辐射区域可以称为真实辐射区域。

多叶准直器的叶片排布是指多个叶片的排列、布局。在一些实施例中,叶片排布可以包括:叶片在叶片延伸方向上的位置、一个或多个叶片在叶片排列方向上的位置、多个叶片层中各个叶片层的放置位置、多个叶片层中的各个叶片之间的重叠关系/遮挡关系等叶片的相关排布信息。

在一些实施例中,可以根据经验或需求设置包括叶片延伸方向和叶片排列方向的坐标系,例如如图4所示,叶片延伸方向和叶片排列方向可以是互相垂直的两个方向,其中坐标原点O可以是射野/辐射区域的中心位置。其中,叶片在叶片延伸方向上的位置可以示例性地包括:叶片1在叶片延伸方向上,叶片中心或任意叶片定位点的位置坐标为X1、叶片形成射野/辐射区域的端面位置坐标为L1等。一个或多个叶片在叶片排列方向上的位置可以示例性地包括:在一个或多个叶片的叶片排列方向上,叶片1的编号1是指排列顺序、叶片1的位置(叶片中心位置、叶片边界位置等)为位置坐标W1等。多个叶片层中各个叶片层的放置位置可以示例性地包括:叶片层A为多个叶片层中由下至上依次排列的第j层或者由上至下依次排列的第i层(i和j为整数)、叶片层A在多个叶片层的层排列方向上的位置坐标为Hi等,层排列方向(图4中未示出)可以是与如图4所示的叶片延伸方向和叶片排列方向所形成平面垂直的方向。

多个叶片层中各个叶片层之间的重叠关系/遮挡关系可以示例性地包括:叶片层A与叶片层B存在重叠/遮挡、叶片层A对叶片层B的射野/辐射区域产生的重叠/遮挡情况(重叠/遮挡的叶片、重叠/遮挡面积、重叠/遮挡位置等)、叶片层A的叶片1与叶片B的叶片2存在重叠/遮挡、叶片层A的叶片1对叶片层B的射野/辐射区域产生的重叠/遮挡情况(重叠/遮挡的叶片、重叠/遮挡面积、重叠/遮挡位置等)等。

在本说明书的其它实施例中,以准直器包括至少两个叶片层为例进行说明。

在一些实施例中,准直器的叶片排布的相关信息可以记录在准直器的叶片相关参数中,并可以通过获取准直器的叶片相关参数来获取准直器叶片的叶片排布。

在一些实施例中,可以通过对准直器叶片进行观测、测量或扫描等方式获取准直器的叶片排布。本说明书对获取准直器的叶片排布的方法不做限制。

步骤320,根据所述多叶准直器的所述叶片排布确定对应的至少两个参考叶片,所述至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠。

在一些实施例中,步骤320可以由第一确定模块220执行。

参考叶片是指用于参考的叶片或转换后的叶片,可以是虚拟的叶片,也可以是真实的叶片。在一些实施例中,可以基于叶片排布,确定多叶准直器的至少两个叶片层对应的多个参考叶片,如2个、3个、4个等参考叶片。

在一些实施例中,基于叶片排布确定对应的多个参考叶片,可以包括基于叶片在叶片延伸方向上的位置、一个或多个叶片在叶片排列方向上的位置、多个叶片层中各个叶片层的放置位置、多个叶片层的多个真实叶片之间的重叠关系/遮挡关系等叶片排布信息中的一个或多个确定多个参考叶片。

在一些实施例中,基于叶片排布确定对应的多个参考叶片,可以包括确定多个参考叶片的参考叶片位置(即参考叶片的叶片位置)、参考叶片排列方式、参考叶片数量等参考叶片的相关信息。

确定的多个参考叶片(如至少两个参考叶片)对应的至少两个投影区域无重叠,即多个参考叶片中各个参考叶片之间无重叠/遮挡。

在一些实施例中,可以基于至少两个叶片层包括的多个真实叶片形成的真实辐射遮挡区域确定多个参考叶片形成的参考辐射遮挡区域。在一些实施例中,基于真实叶片位置确定的多个参考叶片形成的参考辐射遮挡区域与至少两个叶片层包括的多个真实叶片形成的真实辐射遮挡区域相同。参考叶片是虚拟的叶片,可以对应实现虚拟的辐射遮挡,参考辐射遮挡区域是指多个参考叶片形成的虚拟的辐射遮挡区域。

在一些实施例中,可以基于真实辐射遮挡区域的划分方式确定多个参考叶片(如参考叶片位置、参考叶片排列方式、参考叶片数量等参考叶片的相关信息)。在一些实施例中,真实辐射遮挡区域可以划分为多个真实辐射遮挡带,每一个真实辐射遮挡带由一个真实叶片或多个真实叶片共同形成,即每一个真实辐射遮挡带与一个真实叶片或多个真实叶片存在对应关系。在一些实施例中,一个真实辐射遮挡带可以对应一个参考叶片的参考辐射遮挡区域,多个真实辐射遮挡带即可以对应多个参考叶片的多个参考辐射遮挡区域,每一个真实辐射区域遮挡带与一个真实叶片或多个真实叶片存在对应关系(例如真实辐射遮挡带1由真实叶片2和真实叶片3共同形成,其中真实叶片2和真实叶片3存在遮挡关系),可以理解,每一个参考叶片也和一个真实叶片或多个真实叶片存在对应关系,例如,参考叶片1在叶片延伸方向的位置与真实叶片1在叶片延伸方向的位置对应。

在一些实施例中,可以基于至少两个叶片层包括的多个真实叶片形成的真实辐射区域确定多个参考叶片形成的参考辐射区域。在一些实施例中,基于真实叶片位置确定的多个参考叶片形成的参考辐射区域,与所述至少两个叶片层的至少两个真实叶片形成的所述真实辐射区域形状相同。参考辐射区域是指多个参考叶片形成的虚拟的射野/辐射区域。

在一些实施例中,确定的多个参考叶片可以依次排列形成一个参考的叶片层。在一些实施例中,多个参考叶片可以上下交错排列,而多个参考叶片对应的多个投影可以沿着多个参考叶片在一个投影平面上投影的一个叶片排列方向依次排列,即令多个参考叶片中各个参考叶片之间无遮挡。在一些实施例中,多个参考叶片可以形成多个参考叶片层,多个参考叶片层可以错开放置,令多个参考叶片层之间无遮挡关系,即多个参考叶片层对应的多个投影可以沿着多个参考叶片层在一个投影平面上投影的一个叶片排列方向依次排列,令多个参考叶片层中各个参考叶片之间无遮挡。

在一些实施例中,准直器包括的真实叶片的叶片数量和参考叶片的叶片数量相同。例如准直器包括2个叶片层,2个叶片层一共包括5个真实叶片,对应可以确定5个参考叶片。在一些实施例中,准直器叶片包括的真实叶片的叶片数量和参考叶片的叶片数量可以不同(见图4)。在一些实施例中,可以基于真实叶片的叶片数量确定参考叶片的数量。

在一些实施例中,可以基于至少两个叶片层的各真实叶片的重叠关系/遮挡关系,将至少两个叶片层中的至少两个真实叶片划分成对应的至少两个参考叶片,其中,至少两个真实叶片在叶片排列方向上的两个相邻叶片边界位置对应为一个参考叶片在叶片排列方向上的两个参考叶片边界位置。

在一些实施例中,可以基于两个叶片层的多个真实叶片在叶片排列方向上的叶片边界位置确定多个参考叶片的叶片边界位置。基于确定的多个参考叶片的叶片边界位置可以确定多个参考叶片。可以理解,在叶片排列方向上,每一个真实叶片和参考叶片对应包括两个叶片边界位置。至少两个叶片层的多个真实叶片在叶片排列方向上的叶片边界位置中,相邻的两个叶片边界位置与一个参考叶片在叶片排列方向上的两个参考叶片边界位置对应。其中,所述相邻的两个叶片边界位置是指将多个叶片层的多个真实叶片的边界沿所述叶片排列方向进行排列得到的结果。例如,参考图4所示,相邻的两个叶片边界位置可以是W11和W21。

在一些实施例中,还可以基于两个叶片层的多个真实叶片的第一叶片位置确定多个参考叶片在叶片延伸方向(即第一方向)上的参考第一叶片位置。在一些实施例中,可以基于确定的多个参考叶片的参考叶片边界位置和参考第一叶片位置,确定多个参考叶片。可以理解,确定得到的多个参考叶片形成的参考辐射区域,与至少两个叶片层的多个真实叶片形成的真实辐射区域形状相同,即多个参考叶片形成的射野/辐射区域与对应的至少两个叶片层的多个真实叶片形成的射野/辐射区域是等效的。

在一些实施例中,真实叶片的叶片延伸方向可以称为第一方向,真实叶片在第一方向上的叶片位置可以称为第一叶片位置。

例如,如图4所示,准直器叶片包括两个叶片层,分别为由下至上排列的叶片层A和叶片层B,叶片层A包括依次排列的真实叶片1、真实叶片3、真实叶片5,叶片层B包括依次排列的真实叶片2、真实叶片4,叶片层A和叶片层B的多个真实叶片之间存在遮挡,形成了图4中所示的真实辐射区域S。

如图4所示,可以确定真实叶片1、真实叶片2、真实叶片3、真实叶片4、真实叶片5在叶片延伸方向(即第一方向)上形成射野/辐射区域的端面的坐标位置(即第一叶片位置)分别为L1、L2、L3、L4、L5(在图4中,示例性地以第一方向上的O点为坐标原点)。可以确定真实叶片1、真实叶片2、真实叶片3、真实叶片4、真实叶片5在叶片排列方向(如多个参考叶片层在一个投影平面上投影的一个叶片排列方向)上的2个叶片边界位置的位置坐标分别为W11和W12、W21和W22、W31和W32、W41和W42、W51和W52(在图4中,示例性地以叶片排列方向上排列的第一个叶片即真实叶片1的起始位置为坐标原点),其中5个真实叶片可以是紧密排列,也可以具有间隙,其中,同一个叶片层中相邻排列的2个真实叶片边界位置可以重合,叶片层A的真实叶片与叶片层B的真实叶片在一个投影平面中可以交叠。如图4所示,W12和W31重合,W22和W41重合,W32和W51重合。

如图4所示,基于两个叶片层的多个真实叶片在叶片排列方向上的叶片边界位置W11、W12、W21、W22、W31、W32、W41、W42、W51、W52,可以确定6个参考叶片分别对应的参考叶片边界位置。其中参考叶片1的参考叶片边界位置为W11和W21,参考叶片2的参考叶片边界位置为W21和W12(或者W31),参考叶片3的参考叶片边界位置为W12(或者W31)和W22(或者W41),参考叶片4的参考叶片边界位置为W22(或者W41)和W32(或者W51),参考叶片5的参考叶片边界位置为W32(或者W51)和W42,参考叶片6的叶片边界位置为W42和W52。

如图4所示,基于两个叶片层的多个真实叶片的第一叶片位置L1、L2、L3、L4、L5,可以确定6个参考叶片在叶片延伸方向(即第一方向)上形成射野/辐射区域的端面的坐标位置(即参考第一叶片位置)。其中,参考叶片1-6的端面的坐标位置可以表示为l1、l2、l3、l4、l5、l6,可以确定得到l1=L1、l2=L1、l3=L3、l4=L4、l5=L5、l6=L5

如图4所示,6个参考叶片形成的射野/辐射区域与真实辐射区域S(如形状)相同。

在一些实施例中,基于准直器的至少两个叶片层的叶片排布确定的多个参考叶片,与至少两个叶片层的多个真实叶片具有关联关系。关于多个参考叶片与多个真实叶片的关联关系的更多内容可以参见步骤330及其相关内容,此处不再赘述。

步骤330,基于所述至少两个参考叶片进行叶片优化,以确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置。

在一些实施例中,步骤330可以由第二确定模块230执行。

在一些实施例中,确定得到多个参考叶片后,可以通过对参考叶片(如参考叶片的第一叶片位置,可以称为参考第一叶片位置:参考叶片的叶片边界位置,可以称为参考边界位置)进行优化,进而实现对多叶准直器的至少两个叶片层的各真实叶片(如真实叶片的第一叶片位置、真实叶片的叶片边界位置)进行叶片优化。其中,真实叶片的优化后的叶片位置可以称为目标叶片位置。在一些实施例中,目标叶片位置可以是一个确定的位置。在一些实施例中,目标叶片位置可以是一个位置范围。

参考叶片的优化可以使得多个参考叶片对应的预估辐射量(即多个参考叶片形成的参考辐射区域对应的预估辐射量)和实际所需的目标辐射量之间的差异/偏差减小以使得所述差异/偏差最小化或达到预设阈值。目标辐射量可以反映目标射野/目标辐射区域(如患者的病变部位对应的区域)所需的辐射量。

对至少两个叶片层的多个真实叶片进行优化可以使得至少两个叶片层的多个真实叶片对应的预估辐射量(即多个真实叶片形成的真实辐射区域对应的预估辐射量)和实际所需的目标辐射量之间的差异/偏差减小以使得所述差异/偏差最小化或达到预设阈值。

在一些实施例中,可以基于预估辐射量与目标辐射量之间的参数差异(例如各个位置对应的辐射剂量、该位置是否被辐射等)进行参考叶片位置(如参考叶片在叶片延伸方向上的第一叶片位置)的优化。

在一些实施例中,可以确定所述至少两个参考叶片与对应的所述至少两个叶片层的各真实叶片的叶片位置关联关系,并基于所述位置关联关系确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的所述目标叶片位置,以使得目标辐射量和至少两个参考叶片对应的预估辐射量的差异最小化或达到预设阈值。

如前所述,确定的多个参考叶片和至少两层的多个真实叶片具有对应关系,例如多个参考叶片对应的多个参考第一叶片位置和多个真实叶片对应的多个第一叶片位置具有对应关系,多个参考叶片对应的多个参考边界位置和多个真实叶片对应的多个叶片边界位置具有对应关系。在一些实施例中,至少两个参考叶片与对应的至少两个叶片层的各真实叶片的叶片位置关联关系可以基于多个参考叶片与至少两层的多个真实叶片的对应关系(如多个参考第一叶片位置和多个第一叶片位置的对应关系、多个参考边界位置和多个叶片边界位置的对应关系)确定。

在一些实施例中,多个参考叶片和多个真实叶片的的位置关联关系,可以包括多个参考叶片的多个参考目标叶片位置(如参考叶片在叶片延伸方向上的参考第一叶片位置)与多个真实叶片的多个真实叶片位置(如真实叶片在叶片延伸方向上的第一叶片位置)的函数关系。

在一些实施例中,可以令Li表示第i个真实叶片在叶片排列方向上与坐标轴的偏移距离,li表示参考叶片在叶片排列方向上与坐标轴的偏移距离(离坐标轴越远,偏移量越大),此时,位置关联关系可以表示为:

l1=L1;li=min(Li-1,Li),for i≥2

在一些实施例中,可以在对真实叶片进行优化确定目标叶片位置的算法中,代入前述位置关联关系,以将求解真实叶片的叶片位置转换为求解参考叶片的参考目标位置,进而确定得到真实叶片对应的目标叶片位置。关于在对真实叶片进行优化确定目标叶片位置的算法中基于前述位置关联关系,确定目标叶片位置的更多内容可以参见图5及其相关说明。

参考目标位置是指对参考叶片优化后确定的参考叶片的参考叶片位置(如优化后参考叶片在叶片延伸方向上的参考第一叶片位置)。

在一些实施例中,对真实叶片进行优化以确定目标叶片位置可以采用人为调整、算法优化(例如基于梯度链式法则对多个真实叶片的真实叶片位置进行优化,或采用其它解析算法对真实叶片位置优化)、训练神经网络模型对输入的多个真实叶片的相关信息(如真实叶片在叶片延伸方向的第一叶片位置)进行处理以输出得到多个真实叶片对应的目标叶片位置等方法。

关于对至少两个叶片层的多个真实叶片进行叶片优化,以确定目标叶片位置的更多内容可以参见图5及其相关说明。

在一些实施例中,还可以先对参考叶片进行优化以确定参考目标位置,进一步再基于至少两个参考叶片与对应的至少两个叶片层的各真实叶片的叶片位置关联关系以及多个参考叶片对应的多个参考目标位置,确定至少两个叶片层的多个真实叶片对应的多个目标叶片位置。对参考叶片进行优化以确定参考叶片的参考目标位置可以采用与对真实叶片进行优化以确定目标叶片位置类似的方法,只需将真实叶片的相关信息替换为对应的参考叶片的相关信息。

在一些实施例中,以图4中的坐标位置为例,多个真实叶片对应的多个第一叶片位置Li与多个参考叶片对应的多个参考第一叶片位置li的位置关联关系为:

l1=L1;li=min(Li-1,Li),for i≥2

确定的多个参考叶片对应的参考目标位置可以表示为li’,多个真实叶片的多个目标叶片位置可以表示为Li’,如图4所示,O为坐标原点,li、Li、li’、Li’都表示对应叶片的偏移量。

在一些实施例中,可以基于位置关联关系,由至少两个参考叶片的参考目标位置推导确定对应的至少两个叶片层的各个真实叶片的目标叶片位置为:L1’=l1’;如果li-1’<li’或li-1’>li’,则Li’=li’;如果li-1’=li’,则判断li’与li+1’的大小,若li’≥li+1’,则Li’≥li’,若li’<li+1’,则Li’≥li+1’。

在一些实施例中,基于确定的多个真实叶片的目标叶片位置(如优化后真实叶片在叶片延伸方向上的第一叶片位置),可以将至少两个叶片层的多个真实叶片对应移动到对应的目标叶片位置,以实现通过调整位置后的至少两个叶片层的多个叶片形成目标射野/目标辐射区域来实现目标辐射剂量。

在一些实施例中,可以通过控制设备(如电机、滑轮等)驱动至少两个叶片层的多个叶片移动到对应的目标叶片位置。在一些实施例中,还可以通过手动等方法移动真实叶片,本说明书中对驱动的方法不做限制。

应当注意的是,上述有关流程300的描述仅仅是为了示例和说明,而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说,在本说明书的指导下可以对流程300进行各种修正和改变。然而,这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

应当注意的是,上述图4中的真实叶片和参考叶片仅仅是为了示例和说明,而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说,在本说明书的指导下可以对真实叶片和参考叶片进行各种修正和改变。然而,这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置的示例性流程图。

在一些实施例中,流程500可以通过处理逻辑来执行,该处理逻辑可以包括硬件(例如,电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(运行在处理设备上以执行硬件参考的指令)等或其任意组合。图5所示的流程500中的一个或多个操作可以通过图1所示的处理设备140实现。例如,流程500可以以指令的形式存储在存储设备150中,并由处理设备140上部署的系统200的第二确定模块230执行调用和/或执行。

如图5所示,确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置的方法500可以包括以下操作。

步骤510,确定目标辐射量,以及基于所述目标辐射量和至少两个叶片层所对应的至少两个参考叶片对应的预估辐射量的差异,确定目标函数。

多个参考叶片对应的预估辐射量(也等效为多个真实叶片对应的至少两个叶片层对应的预估辐射量)是指预计射线通过多个参考叶片(等效为通过对应的至少两个叶片层的多个真实叶片)进行辐射,在被照射对象(如患者的器官对应的区域)上对应的辐射量分布。

目标辐射量是指在被照射对象上(如患者的器官对应的区域)对应的实际所需的辐射量分布。目标辐射量可以根据实际所需进行设置或根据实际所需的目标射野/目标辐射区域(如患者的器官对应的区域)确定。例如在患者的器官对应的区域中,病变部位对应的部分区域的各个位置的目标辐射量的值为2000,病变部位对应部分区域之外的其它区域的各个位置的目标辐射量的值为0或较小的值(如5、10、20等)。

在一些实施例中,至少两个叶片层所对应的多个参考叶片对应的预估辐射量可以基于至少两个叶片层的各真实叶片对应的参考叶片的参考叶片位置(如参考第一叶片位置)li确定。

例如,目标函数Θ可以构建为:

其中,Li=f(li),f表示参考叶片位置li(如参考第一叶片位置)与真实叶片位置Li(如第一叶片位置)的位置关联关系,为被照射对象上的位置,,表示基于真实叶片位置Li确定的被照射对象上位置对应的预估辐射量(也即是基于真实叶片位置Li对应的参考叶片位置li确定的被照射对象上位置对应的预估辐射量),目标函数Θ表示预估辐射量和目标辐射量的差异。

步骤520,基于至少两个参考叶片与对应的至少两个叶片层的各真实叶片的位置关联关系求解所述目标函数,得到至少两个叶片层中的各真实叶片对应的所述目标叶片位置,以使得所述目标辐射量和所述预估辐射量的差异最小化或达到预设阈值。

在一些实施例中,可以以最小化差异为优化目标来求解目标函数,即求解至少两个叶片层的多个真实叶片对应的多个目标叶片位置(如优化后真实叶片在叶片延伸方向上的第一叶片位置)。

示例性的,可以通过梯度链式法则来求解目标函数。其中,梯度链式法则可以是通过计算目标函数对真实叶片位置的梯度,并得到一个真实叶片位置,令目标函数在该真实叶片位置处的方向导数沿着该方向取得最大值,即函数在该真实叶片位置处沿着该方向(此梯度的方向)变化最快,变化率最大,从而找到求解目标函数的方向,进而基于求解目标函数的方向得到所需的目标叶片位置。

在一些实施例中,可以将参考叶片位置(如参考第一叶片位置)与真实叶片位置(如第一叶片位置)的位置关联关系带入目标函数中,并将前述求解目标函数(即求解至少两个叶片层的多个真实叶片对应的多个目标叶片位置)转换为求解对应的至少两个参考叶片的参考目标位置,进而确定真实叶片的目标叶片位置。以通过梯度链式法则求解目标函数为例,将前述位置关联关系带入目标函数进行求解可以表示为通过下式求解目标函数的优化方向,进而基于目标函数的优化方向确定真实叶片的目标叶片位置Li

其中,Li=f(li),f表示参考叶片位置(如参考第一叶片位置)与真实叶片位置(如第一叶片位置)的位置关联关系。可以得出,基于前述位置关联关系求解目标函数可以将计算真实叶片位置Li的优化方向转换为计算对应的参考叶片位置li的优化方向,从而使得优化Li更加简单和高效。

通过上述实施例可以将多层多叶准直器的优化问题转换为单层多叶准直器的优化问题,从而简化多层MLC的求解过程,而且使得现有技术中适用单层多叶准直器的优化方法均可以适用多层MLC。

本说明书实施例还提供一种装置,包括处理器,所述处理器用于执行前述准直器的叶片优化方法。所述准直器的叶片优化方法可以包括:获取多叶准直器的叶片排布,所述多叶准直器包括至少两个叶片层,每一个叶片层包括至少一个真实叶片;根据所述多叶准直器的所述叶片排布确定对应的至少两个参考叶片,所述至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠;基于所述至少两个参考叶片进行叶片优化,以确定所述至少两个叶片层中的各真实叶片对应的目标叶片位置。

图6是根据本说明书一些实施例所示的准直器叶片转换的系统的模块图。

如图6所示,该准直器叶片转换的系统600可以包括第二获取模块610和叶片转换模块620。

在一些实施例中,第二获取模块610可以用于获取准直器的叶片排布。在一些实施例中,第二获取模块610可以用于获取多层多叶准直器的叶片排布,所述多层多叶准直器包括至少两个叶片层。在一些实施例中,第二获取模块610还可以用于获取单层多叶准直器的叶片排布,所述单层多叶准直器包括至少两个叶片,所述至少两个叶片对应的至少两个投影区域无重叠。

在一些实施例中,叶片转换模块620可以用于根据所述叶片排布进行至少两个叶片层与至少两个叶片的等效转换;其中,所述至少两个叶片对应的至少两个投影区域无重叠。在一些实施例中,叶片转换模块620可以用于根据所述多层多叶准直器的所述叶片排布,确定对应的至少两个参考叶片;其中,所述至少两个参考叶片对应的至少两个投影区域无重叠。在一些实施例中,叶片转换模块620还可以用于根据所述单层多叶准直器的所述叶片排布,确定对应的至少两个叶片层。

在本发明的实施例中,可以利用上述的准直器叶片转换的方法、系统或装置实现多层放射治疗计划和单层放射治疗计划之间的转换。例如,获取第一放射治疗计划,所述第一放射治疗计划对应第一准直器;基于所述第一准直器与第二准直器之间的叶片位置关联关系,将所述第一放射治疗计划修改为等效的第二放射治疗计划,所述第二放射治疗计划对应第二准直器,其中,所述第一准直器和所述第二准直器中的一个包含至少两个叶片层,另一个为单个叶片层。可选的,第一准直器为多层MLC,第二准直器为单层MLC。通过上述技术方案,可以实现多层MLC对应的计划与单层MLC对应的计划之间的转换,避免了复杂的迭代优化的求解过程,简化问题、缩短时间。即使转换后的计划不满足目标剂量的要求,也可以基于转换后的计划继续优化得到最终的目标放射治疗计划,从而缩短优化时间。

本说明书实施例还提供另一种装置,包括处理器,所述处理器用于执行前述准直器叶片转换的方法。所述准直器叶片转换的方法可以包括:获取准直器的叶片排布;根据所述叶片排布进行至少两个叶片层与至少两个叶片的等效转换;其中,所述至少两个叶片对应的至少两个投影区域无重叠。

本说明书实施例的方法和系统可能带来的有益效果包括但不限于:(1)对于多层多叶准直器,通过基于至少两层的多个真实叶片的真实叶片位置确定多个互相无遮挡的多个参考叶片,实现将多层多叶的叶片简化为等效的虚拟单层,可以直接通过简单的无遮挡的单层叶片优化方法确定优化的参考目标位置,进而可以令优化计算的计算量减小以及简化计算过程,实现更加方便、高效和准确地确定多层多叶的真实叶片的目标叶片位置;(2)基于参考叶片与真实叶片之间的位置关联关系,可以由参考叶片的参考目标位置得出真实叶片的目标叶片位置,简化了优化方法中多层多叶准直器叶片的优化计算过程,并使得单层多叶准直器叶片的优化算法能够复用于更多种不同情况的多层多叶准直器(例如2层、3层、4层等)叶片优化。需要说明的是,不同实施例可能产生的有益效果不同,在不同的实施例里,可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合,也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述,对本领域技术人员来说在阅读本详细公开之后十分显然的是,之前的详细公开旨在仅作为示例来给出,而并不构成限定。各种变更、改善和修改可发生且为本领域技术人员所预期,尽管未在本文中明确陈述。这些变更、改善和修改旨在为本公开所建议,并且落入本公开的示例性实施例的精神和范围之内。

此外,已使用特定术语来描述本公开的各实施例。例如,术语“一个实施例”、“一实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因此,强调并应领会,在本说明书的各个部分中对“一实施例”或“一个实施例”或“替换实施例”的两个或更多个引述未必全都指向同一实施例。此外,特定的特征、结构或特性在本公开的一个或多个实施例中可被适当地组合。

此外,本领域技术人员将领会,本公开的各方面在本文中可以在数个可专利类别或上下文中的任何一者中进行说明和描述,包括任何新的和有用的过程、机器、制造、或物质的组成,或其任何新的和有用的改进。此外,本公开的各方面可采取实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式,该一个或多个计算机可读介质上实施有计算机可读程序代码。

计算机可读信号介质可包括被传播的数据信号,其具有被实施在其中(例如,在基带中或作为载波的一部分)的计算机可读程序代码。此类被传播的信号可采取各种形式中的任何形式,包括电磁、光学等等、或其任何合适组合。计算机可读信号介质可以是并非计算机可读存储介质的、并且可以传达、传播、或传输程序以供指令执行系统、装置或设备执行或结合其来执行的任何计算机可读介质。实施在计算机可读信号介质上的程序代码可使用任何恰适的介质来传送,包括无线、有线、光纤电缆、RF等等、或前述的任何合适的组合来传送。

用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写,包括面向对象编程语言,诸如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等等,常规的过程式编程语言,诸如“C”编程语言、VisualBasic、Fortran2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP,动态编程语言,诸如Python、Ruby和Groovy,或其他编程语言。程序代码可完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立软件包、部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上、或完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一场景中,可通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))将远程计算机连接到用户的计算机,或可作出至外部计算机的连接(例如,使用因特网服务提供商通过因特网)或在云计算环境中或被提供作为服务(诸如软件即服务(SaaS))。

此外,处理元素或序列、或使用数字、字母或其他标号的所叙述次序因此并非旨在将所要求保护的过程和方法限定于任何次序,除非可能在权利要求书中指明。尽管以上公开贯穿各种示例讨论了当前被认为是本公开的各种有用实施例的内容,但是应理解,此类细节仅仅是为了该目的,并且所附权利要求书并不被限定于所公开的实施例,而是反之旨在覆盖落在所公开的实施例的精神和范围内的修改和等效布置。例如,尽管以上描述的各种组件的实现可被实施在硬件设备中,但是它也可被实现为仅软件解决方案——例如,安装在现有服务器或移动设备上。

类似地,应当领会,在对本公开的实施例的以上描述中,出于精简本公开以帮助理解各创造性实施例中的一者或多者的目的,各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图、或其描述中。然而,这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的主题需要比在每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反,创造性的实施例存在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。

在一些实施例中,表达用于描述并要求保护本说明书的某些实施例的数量或属性的数字应当被理解为在一些实例中由术语“大约”、“近似”或“基本上”来修饰。例如,“大约”、“近似”或“基本上”可指示所描述的值的±20%的变化,除非另外声明。因此,在一些实施例中,在书面描述和所附权利要求书中所阐述的数值参数是可取决于力图通过特定实施例而获得的期望属性而改变的近似值。在一些实施例中,应当根据所报告的有效数字的数目并且应用普通的舍入技术来解释这些数值参数。尽管阐述本说明书的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值,但是在特定示例中阐述的数值是以实践上尽可能精确的方式被报告的。

本文引用的每个专利、专利说明书、专利说明书公开以及其它材料(诸如文章、书籍、说明书、出版物、文献、物品等)在此出于所有目的引用整体并入本文,与上述材料相关联的任何起诉文件历史记录、上述材料中与本文件不一致或相冲突的材料、或上述材料中可能对现在或之后与本文件相关联的权利要求最大保护范围有限定影响的材料除外。作为示例,假如与任何所纳入的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用和与本文件相关联的术语的描述、定义和/或使用之间存在任何不一致或冲突,则以本文件中的术语的描述、定义和/或使用为准。

最后,应该理解,本文公开的应用的实施例是对本说明书的实施例的原理的解说。可以采用的其他修改可以落入本说明书的范围内。由此,作为示例而非限制,根据本文的教导可以利用本说明书的实施例的替换配置。因此,本说明书的实施例并不限于如精确地所示和所描述的那样。

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