本发明总体上涉及介入肿瘤学的领域，具体涉及用于辅助近距离治疗流程的递送辅助设备、包括这样的递送辅助设备的用于近距离治疗的递送系统、用于辅助近距离治疗流程的近距离治疗辅助方法以及对应的计算机程序。
背景技术：
在前列腺的局灶治疗中，例如近距离治疗被用于仅处置肿瘤而空出周围组织。与传统上对整个腺体的近距离治疗相比，局灶近距离治疗旨在具有等效的效果，同时减小治疗副作用。
近距离治疗的范例是低剂量近距离治疗(ldr近距离治疗)和高剂量近距离治疗(hdr近距离治疗)。为了确定ldr种子位置或者hdr驻留位置和驻留时间，使用所谓的逆向规划方法。这些算法优化辐射剂量，考虑针对靶体积的目标以及关于风险器官的约束，其被转化到针对要解决的线性系统的一组线性约束中。
在用于hdr近距离治疗的递送的介入肿瘤学解决方案中，通过移动高活性源通过被定位在肿瘤组织内部或靠近肿瘤组织的导管而递送辐射剂量来执行消融。通过沿着导管的驻留位置以及在这些位置中度过的驻留时间来控制递送的剂量。在给定要处置的感兴趣区域(roi)及其相关联的临床目标的情况下，计算hdr剂量计划。
在用于ldr近距离治疗的递送的介入肿瘤学解决方案中，通过将小的放射性种子永久地放置为在肿瘤组织内部或靠近肿瘤组织来执行消融。因此，由种子的位置来控制递送的剂量。在给定要处置的感兴趣区域(roi)及其相关联的临床目标的情况下，计算ldr剂量计划。
常规流程包括以下步骤：确定剂量计划；手动定义针序列；选择针并且放置针。如果尚未放置最后的针，则流程返回到针的选择，使得存在根据针序列选择针并且放置所选择的针直到放置最后的针的回路。
这样的常规流程的结果可能不是令人满意的。可能发生这样的情况：递送了与原始计算的计划相比稍微偏离的辐射剂量，其最终可能导致不是太有效的处置或者更多的短期副作用。
另外，在wo2014/091330a1中公开了用于辅助执行近距离治疗的辅助装置，其中，在放置近距离治疗种子之后对处置计划的更新中，考虑了已经递送的辐射剂量，其由已经放置的近距离治疗种子的位置和在该位置的驻留时间来定义。基于已经递送的辐射剂量来确定仍然需要递送以实现规定的辐射剂量目标的近距离治疗种子的位置。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于近距离治疗流程的递送辅助，其允许流程的目标或处置目标与流程的结果之间的紧密对应性，尤其是在施予的辐射剂量方面。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于辅助近距离治疗流程的递送辅助设备，包括：输入单元，其被布置为接收关于处置目标的信息；规划单元，其被布置为基于接收到的关于所述处置目标的信息来确定处置计划，所述处置计划包括用于所述近距离治疗流程的步骤的剂量信息；以及输出单元，其被布置为输出所确定的处置计划，其中，所述处置计划还包括用于所述处置计划中的所述近距离治疗流程的所述步骤的序列信息，所述序列信息指示所述近距离治疗流程的所述步骤的至少子集要被执行的顺序，其中，所述规划单元被布置为基于所述近距离治疗流程的所述步骤的错误预期范围来确定所述序列信息，从而使偏差预期最小化，所述偏差预期指示预期的与所述处置目标的偏差，其中，所述输入单元还被布置为接收关于所述近距离治疗流程的已经提供的步骤的信息，其中，所述规划单元还被布置为基于接收到的关于所述处置目标的信息和关于所述近距离治疗流程的所述已经提供的步骤的信息来确定修正的处置计划，并且其中，所述输出单元被布置为输出所述修正的处置计划。
在本发明的第二方面中，提出了一种用于近距离治疗的递送系统，包括：根据第一方面所述的递送辅助设备；近距离治疗控制设备；以及至少一个近距离治疗仪器。
在本发明的第三方面中，提出了一种用于辅助近距离治疗流程的近距离治疗辅助方法，包括：接收关于处置目标的信息的初始接收步骤；基于接收到的关于所述处置目标的信息来确定处置计划的规划步骤，所述处置计划包括用于所述近距离治疗流程的步骤的剂量信息；以及输出所确定的处置计划的初始输出步骤，其中，所述处置计划还包括用于所述处置计划中的所述近距离治疗流程的所述步骤的序列信息，所述序列信息指示所述近距离治疗流程的所述步骤的至少子集要被执行的顺序，其中，所述规划步骤包括基于所述近距离治疗流程的所述步骤的错误预期范围来确定所述序列信息，从而使偏差预期最小化，所述偏差预期指示预期的与所述处置目标的偏差；其中，在提供了所述近距离治疗流程的至少一个步骤之后，所述方法还包括：接收关于所述近距离治疗流程的已经提供的步骤的信息的额外的接收步骤；基于接收到的关于所述处置目标的信息和关于所述近距离治疗流程的所述已经提供的步骤的信息来确定修正的处置计划的修正步骤，其中，所述修正步骤包括基于所述近距离治疗流程的剩余步骤的错误预期范围来确定所述修正的处置计划的所述序列信息，从而使偏差预期最小化，所述偏差预期指示预期的与所述处置目标的偏差；以及输出所述修正的处置计划的额外的输出步骤。
发明人已经发现，在根据以上讨论的常规流程对针进行放置期间，没有关于接下来放置针的自适应反馈。结果，临床医师在看不到先前的针中的放置错误对最终剂量计划的影响以及(一个或多个)接下来的针对最终结果的影响时执行针放置。甚至可能出现临床医师遵从被选取为减少源自于针的图像伪影的针序列，而不是考虑它们对得到的辐射剂量的影响。
在wo2014/091330的背景中，考虑了已经放置的近距离治疗种子，从而更新处置计划，以尝试通过调节未来放置和/或驻留时间来补偿近距离治疗种子的错误放置。
然而，发明人发现，可能存在这样的实例：其中，例如可能在近距离治疗的剩余步骤的框架中不能再补偿错误放置或错误驻留时间。发明人进一步认识到，近距离治疗的不同步骤在错误可能发生的情况下并不一定具有相同的影响。因此，越早地在序列中提供其中错误可能导致强的影响或偏差的步骤，越可能或越容易通过修改之后的步骤来补偿这样的偏差。
本发明提供了还考虑了已经执行的流程的部分的优化的处置计划的输出。本发明提供了对例如在每个针插入之后的序列和剂量施予的更新。所述处置计划的所述序列被确定为使得例如其中错误可能具有较大影响的流程(其需要通过修改之后的步骤来进行校正)的步骤比其中错误不太可能具有影响和/或可能具有较小影响的步骤被更早地提供。
然而，不用一定在流程的每个和每一个步骤或部分之后提供这样的更新(即使组合步骤而没有在其间的更新可能导致准确度和灵活性的损失)。此外，更新并不一定意味着必须在处置计划中进行改变，这是因为现有的处置计划此时可能已经是优选的。
此外，更新可以得到仅序列的改变(即，维持先前确定的剂量信息)仅剂量的改变(即，维持先前确定的序列信息)以及序列信息和剂量信息的改变的组合。
针对步骤的错误预期范围对于所有步骤可以是相同的(例如，假设针对所有放置的定位准确度为±1，或者针对所有驻留时间的定时准确度为1秒)或者针对每个步骤个体地或基于类别进行确定。具体地，错误预期范围可以考虑位置准确度、定时准确度以及其他准确度及其组合。
偏差预期是针对可以最终得到近距离治疗与预期目标的偏差量的量度，并且指示最终实际结果可以多么靠近期望结果。
考虑到最坏的情况，可以假设执行了流程中的第一步骤，其中，可以合理地预期在所述流程的边界处的错误或错误结果(即，错误的结果)，例如以近距离治疗种子的错误放置的形式。修改后续的步骤以进行补偿，但是每个再次(在最坏的情况下)引入某种个体错误放置(其再次需要由剩余的步骤来补偿)。在其中在每个模拟步骤之后提供另外的更新(包括考虑不同的序列)的递归回路或过程中，可以针对这种情况导出偏差预期。
错误预期范围在正常情况下可以覆盖闭联集(例如，空间中的体积以及时间中的时段(关于驻留时间等))并且取决于特定实施方式，可以用有限数量的离散点来求解这样的闭联集。在仅一个维度上的非常粗糙的范例可以是对放置1mm至更远的考量，对点上的放置的考量以及对放置1mm至更近的考量。
关于偏差预期的另一方法可以分别考虑每个步骤，而得到的与预期目标(例如，剂量)的偏差是基于以下假设来确定(例如，模拟)的：考虑的步骤包括流程中的仅错误，并且剩余的或之后的步骤被修改以补偿错误(没有引入错误本身)。在这样的方法中，可以鉴于有多少步骤仍然需要这样的补偿来确定在对总序列中的考虑下的步骤的位置。
在hdr近距离治疗(参见以上内容)的背景中的本发明的示范性但非限制性实施方式中，逆向优化允许向用户呈现针序列。用户放置针，之后要对所放置的针对递送的剂量的影响进行评估。如果必要的话，对剂量计划进行重新优化，包括计算新的针序列。新的针序列被呈现给用户。重复该过程，直到期望的剂量被递送(即，系统不再提出放置下一针)。
发明人已经执行了这样的模拟：其已经示出在针插入之后对hdr近距离治疗计划的重新优化有益于递送正确的辐射剂量。在该示范性实施方式中，重新优化考虑了已经递送的剂量作为给出项，使得在需要时仅对未运行的驻留位置和驻留时间及其序列进行修改。换句话说，新的针序列将总是以已经放置的针开始。
可以通过以下操作在对逆向优化算法的运行期间执行对处置计划的更新或修正(例如，对针序列的分类和选择)：直接评估规划的针对得到的剂量的影响；并且/或者评估规划的针对包括针定位错误的模拟中的得到的剂量的影响。
在ldr近距离治疗(参见以上内容)的背景中的本发明的另一示范性但非限制性实施方式中，重新优化可以得到用于放置针以及针对计划中的一些针的交替加载的新序列。类似于以上讨论的hdr范例，新的针序列被呈现给用户，用户将保持针的插入，直到期望的剂量被递送(并且系统不再提出放置下一针)。这里，重新优化仅潜在地修改尚未被放置/递送的针和种子位置。
如果已经实现了处置目标，那么处置计划的更新可以包括去除先前提供的步骤；或者，如果需要或期望实现处置目标，那么处置计划的更新可以包括添加另外的步骤。
在优选实施例中，所述规划单元包括：计算部分，其用于根据关于已经提供的步骤的信息来计算初步结果；差异确定部分，其用于确定所述初步结果与所述处置目标之间的差异；以及子计划确定部分，其用于借助于对所确定的差异的逆向优化来确定处置子计划，其中，所述规划单元被布置为通过根据所确定的处置子计划替换用于尚未提供的步骤的所述剂量信息和所述序列信息来确定所述修正的处置计划。
当在修正或更新处置计划中考虑所述流程的已经提供的步骤或部分时，已经提供的步骤或部分可以被用作约束(即，修正的计划的固定部分)。替代地或在一些组合中，还能够获得剩余处置目标(即，尚未借助于已经提供的步骤实现的处置目标的这个部分)并且能够确定仅解决剩余目标的子计划(可能考虑在由已经运行的步骤所引起的设置中的约束)，使得仅处置计划的尚未运行的部分被所确定的子计划替换。
能够以各种方式将流程的下一步骤(例如，针要被放置)指示给用户，包括但不限于：使用列表中的突出显示的图形，使用网格模板的绘制上的突出显示的图形，使用实际网格模板上的照明以及使用入口/钥匙孔方法中的取向引导。
可以使用任何已知的优化算法来计算实际的逆向计划。该算法可以包括直接优化针位置和序列。
在优选实施例中，所述规划单元包括偏差计算部分，所述偏差计算部分用于根据预定度量，鉴于处置目标来计算针对所述处置计划的所述偏差预期。
在以上优选实施例的修改中，所述预定度量包括关于以下中的至少一项的量化：剂量分布、近距离治疗仪器的位置以及所述近距离治疗仪器的使用。
(一个或多个)采取的修正方法可以依赖于各种量化度量，包括但不限于：与剂量分布有关的度量、与针的位置有关的度量(作为近距离治疗仪器的范例)以及与针本身有关的度量，作为近距离治疗流程的部分。
在以上修改的变型中，所述预定度量包括考虑以下中的至少一项的关于所述剂量分布的量化：对总剂量分布的影响和对临床目标的影响。
具体地，与剂量分布有关的度量可以包括(而不限于)对总剂量分布的影响(例如，所有剂量体素中的差异的总和)、对所有临床目标的影响(例如，在d95剂量的减小/增大(区域的剂量95％需要接收)方面)、对靶体积的临床目标的影响以及对风险器官的临床目标的影响。
在以上修改的另一变型中，所述预定度量包括考虑所述近距离治疗仪器相对于以下中的至少一项的位置的关于所述近距离治疗仪器的位置的量化：靶体积、在所述近距离治疗期间的风险器官、另一近距离治疗仪器以及被提供为监测所述近距离治疗仪器的成像设备。
与近距离治疗仪器(例如，针)的位置有关的度量可以包括但不限于：关于靶体积的考量、关于风险器官的考量、关于彼此的考量(例如，使相继消融位置之间的距离最大化/最小化)以及关于成像设备的考量(例如，保持图像质量)。
使针之间的距离最大化可以帮助固定组织，由此防止变形，同时使针之间的距离最小化增大了用于靶体积的另一部分中的针的剂量计划的重新优化中的自由度。
在以上修改的另外的变型中，所述预定度量包括考虑以下中的至少一项的关于所述近距离治疗仪器的所述使用的量化：每个仪器的总驻留时间、每个仪器的驻留位置的数量以及每个仪器的辐射种子的数量。
总驻留时间以及驻留位置的数量在hdr近距离治疗的背景中是特别关注的问题，同时每个针的种子的数量(作为仪器的范例)对于ldr近距离治疗而言是特别相关的。
在以上修改的又一变型中，所述预定度量包括多个因子以及用于所述因子的相对加权的一组优先权。
度量或其部分可以是非优先的，然而也可以通过优先权进行控制，其例如由用户指示，使得例如影响一个特定风险器官的针首先被放置。
在以上优选实施例的另一修改中，所述偏差计算部分被布置为基于模拟来确定所述处置计划的所述偏差预期，其中，所述模拟包括在执行所述处置计划的尚未提供的步骤中的预定错误量。
在以上优选实施例的另外的修改中，所述规划单元包括置换部分，所述置换部分用于获得未修正的处置计划的尚未提供的步骤的序列置换，其中，所述规划单元被布置为通过选择提供最低偏差预期的所述序列置换来确定所述修正的处置计划。
根据修改，仅顺序或序列被修正，这允许使涉及修正的计算努力最小化。
在以上优选实施例的又另外的修改中，所述规划单元包括变化部分，所述变化部分用于获得未修正的处置计划的尚未提供的步骤的剂量变化，其中，所述规划单元被布置为通过选择提供最低偏差预期的所述剂量变化来确定所述修正的处置计划。
根据该修改，考虑了围绕先前提供剂量施予的裕量，类似地允许减少计算努力。
可以对以上修改进行组合，使得可以一起考虑序列和裕量。
在优选实施例中，所述额外的接收步骤、所述修正步骤以及所述额外的输出步骤分别是在提供了所述流程的每个步骤之后被执行的。
在执行了所述流程的每个步骤或部分之后重复地提供更新允许尽可能快地提供调节，从而使最优结果的机会最大化。
在本发明的另外的方面中，提出了一种用于辅助近距离治疗流程的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码模块，所述程序代码模块用于当所述计算机程序在根据本发明的递送辅助设备上运行时使得所述递送辅助设备执行根据本发明的方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的递送辅助设备、根据权利要求12所述的递送系统、根据权利要求13所述的近距离治疗辅助方法以及根据权利要求15所述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，尤其是如从属权利要求中定义的那些。
应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或以上实施例与各自的独立权利要求的任何组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。
附图说明
在以下附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的包括递送辅助设备的用于近距离治疗的递送系统，
图2示出了根据本发明的另一实施例的递送辅助设备的规划单元，
图3示出了根据本发明的另外的实施例的递送辅助设备的规划单元，
图4示出了图示根据本发明的实施例引导的针放置过程的过程图，
图5示出了根据本发明的实施例的针引导的示范性显示，并且
图6示出了图示根据本发明的实施例的近距离治疗辅助方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的包括递送辅助设备10的用于近距离治疗的递送系统1。
递送系统1包括递送辅助设备10、近距离治疗控制设备20以及多个近距离治疗仪器30，即，用于将放射性物质插入到患者的身体中的针。
近距离治疗控制设备20包括成像设备21，所述成像设备21被布置为当每个近距离治疗仪器被插入到患者的身体中时确定每个近距离治疗仪器的位置。
递送辅助设备10包括输入单元11、规划单元100和输出单元12。
输入单元11被布置为从系统1外部接收关于近距离治疗流程的处置目标的信息。此外，输入单元11被耦合到近距离治疗控制设备20，从而接收关于近距离治疗流程的已经提供的步骤的信息。输入单元11将信息转发到规划单元100。
规划单元被配置为基于近距离治疗流程的处置目标和已经提供的步骤来确定处置计划，其中，所述处置计划包括针对近距离治疗的另外的步骤的剂量信息和序列信息。
由规划单元100确定的处置计划被提供到输出单元12，所述输出单元12被配置为将所确定的处置计划输出到近距离治疗控制设备20和系统1外部。
如果尚未提供近距离治疗流程的步骤(即，在流程的初始阶段中)，则规划单元100被布置为仅基于处置目标来确定处置计划。
为了确定处置计划，规划单元100包括逆向优化部分101和偏差计算部分102。逆向优化部分101被布置为基于所提供的信息来提供针对修正的处置计划的若干解决方案或候选方案，其中，偏差计划部分102被布置为确定针对候选方案的各自的偏差预期，使得规划单元100可以选择具有用于被输出为修正的处置计划的最低偏差预期的候选方案。
图2示出了根据本发明的另一实施例的递送辅助设备的规划单元200。在图2中，仅示出了寄送辅助设备的规划单元200，这是因为，与图1相比，递送系统的其他元件保持不变。
根据本实施例的规划单元200包括计算部分201、差异确定部分202、子计划确定部分203以及偏差计算部分204。计算部分201被布置用于根据关于近距离治疗的已经提供的步骤(参见以上内容)的信息来计算初步结果。该信息由计算部分201提供到差异确定部分202，所述差异确定部分202被布置为确定初步结果与要由近距离治疗流程实现的处置目标之间的差异。换句话说，差异确定部分202确定处置目标中尚未实现的剩余部分。该差异被提供到子计划确定部分203，从而借助于对所确定的差异的逆向优化来确定处置子计划。该子计划然后被提供到偏差计算部分204，因此可以将子步骤的偏差预期与基于稍微修改的环境/约束所确定的其他子计划进行比较。
规划单元200还被布置为通过根据选定的或确定的处置子计划替换用于近距离治疗流程的尚未提供的步骤的剂量信息和序列信息来确定修正的处置计划。图3示出了根据本发明的另外的实施例的递送辅助设备的规划单元300。
类似于图2，仅示出了规划单元300。
规划单元300包括置换部分301、变化部分302和偏差计算部分303。置换部分301被布置为提供当前的且未修正的处置计划的尚未提供的步骤的序列置换，而变化部分302被布置用于获得这样的步骤的剂量变化，使得存在提供关于未修正的处置计划的改变的置换和变化的“矩阵”。该信息由偏差计算部分303处理以使得规划单元300能够通过选择提供最低偏差预期的剂量变化与序列置换的组合来确定修正的处置计划。
图4示出了图示根据本发明的实施例引导的针放置过程的过程图。在步骤40中，流程开始，得到用于剂量计划的优化步骤41的第一实例，之后是用于考虑由于放置等中的错误可能导致的偏差的针序列的优化步骤42。这得到选择要放置的下一针的选择步骤43，然后在放置步骤44中放置所述下一针。之后是放置步骤44，存在核查步骤45，在所述核查步骤45中，确定递送的剂量是否已经满足期望的处置目标。如果尚未实现处置目标，则该过程返回到鉴于已经放置的针而优化剂量计划的优化步骤41，之后是其他步骤，只要核查步骤45得到尚未实现剂量的确定。一旦实现了期望的剂量，该流程在步骤46中结束。
图5示出了根据本发明的实施例的针引导的示范性显示。
图5a)中的显示50示出了在针的任何插入之前的情形并且指示第一针应当被放置在网格孔e3中，还图示了根据当前计划的针中的加载。图5b)中的情形是在针插入在网格孔e3中之后(显示51)，其中，现在假设要被放置的下一针将被放置在网格孔e4中(而非原始地放置在网格孔g3中)。
在针插入到网格孔d4中之后，序列保持不变，如图5c)中所图示的，其中，尽管如此，针g3中的加载相比于图5a)和图5b)的情形已经改变(参见显示52)。
图6示出了图示根据本发明的实施例的近距离治疗辅助方法的流程图。
图6中示出的方法包括接收关于处置目标的信息的初始接收步骤60。在该初始接收步骤60之后是规划步骤61，在所述规划步骤61中，基于接收到的关于处置目标的信息来确定处置计划。如之前所提及的，处置计划包括用于近距离治疗的步骤的剂量信息和序列信息。在规划步骤61之后的初始输出步骤62中，输出所确定的处置计划。在这之后是近距离治疗步骤63，在所述近距离治疗步骤63中，执行在规划步骤61中确定的处置计划的部分。在该近距离治疗63之后，存在所提供的核查64，在所述核查64中，确定是否已经实现了处置目标。如果已经实现了处置目标，则该过程结束。否则，该流程前进到额外的接收步骤65，在所述额外的接收步骤65中，接收关于近距离治疗流程的已经提供的步骤的信息。在该额外的接收步骤66之后是基于接收到的信息(即，基于近距离治疗流程的处置目标和已经提供的步骤)来确定修正的处置规划的修正步骤66。然后在额外的输出步骤67中输出该修正的处置计划(其可能能够与先前的处置计划相同)，从而得到下一近距离治疗步骤63。
规划步骤61和修正步骤66分别都包括基于近距离治疗流程的(剩余)步骤的错误预期范围来确定(修正的)处置计划的序列信息，以便使偏差预期(其指示与预期的处置目标的偏差)最小化。只要未实现处置目标，就对由步骤63、64、65、66和67提供的回路进行重复。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在本发明的实施方式中，辅助设备包括规划单元、针分类单元、针选择单元以及显示针序列显示单元。其能够引导用户以最优顺序放置针。可以在求解逆向计划的同时确定最优针序列。可以基于提供的计划来确定最优针序列。可以通过模拟针放置，基于提供的计划来确定最优针序列。可以基于针对剂量分布的影响以及关于靶器官和风险器官的临床目标来确定最优针序列和下一针。可以基于针相对于靶器官、风险器官或其他针的位置来确定最优针序列和下一针。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。
单个处理器、设备或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
如接收、确定、输出、计算和模拟的操作能够被实施为计算机程序的程序代码模块和/或被实施为专用硬件。
计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。