专利名称:优化放射治疗射束强度分布的多目标优化方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及优化放射治疗射束强度分布的多目标优化方法和系统。
技术背景
调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy, IMRT)是 21 世纪放射治疗技术发展的一个热点。在调强放疗中，通过调节射束剖面上的小射束的强度分布，使高剂量区覆盖靶区，同时靶区附近的危及器官或其它正常组织得到很好保护。射束剖面上的单元野强度分布需要由逆向治疗计划给出。逆向治疗计划指计划设计者给出靶区所需剂量和周围正常组织剂量限制，建立相应目标函数和约束条件，由优化算法来调整射束剖面上的照射强度分布，使得靶区的吸收剂量满足计划设计者的要求，而且周围正常组织的吸收剂量尽可能地小，由此得到最优的照射强度分布。这是一个包含一组目标函数和约束条件的多目标优化的问题，同时由于优化过程中涉及到的变量多达上千甚至数千个，因而是一个大规模多目标优化问题。
在IMRT中，通常是将各个目标函数进行加权求和来作为一个总的目标函数，再运用各种优化方法进行寻优，这样就将一个多目标优化问题转化为一个单目标优化问题，其优化的结果与各个目标函数的权重的选择密切相关，即权重越大，相应目标受到的约束越大，优化结果将更好地满足该目标的约束条件。由于通常治疗计划包含多个目标函数，且相互冲突，因而目前选择权重仍依赖于主观因素，这是一个反复试误(trial and error)的过程，这种方法不仅很繁琐，并需要相当的临床经验，通常很难作出合适的判断和选择，而且权重确定后再进行优化，往往很难得到满意的解，即使可以得到，满足一个好地剂量分布的满意解，但是在对强度分布离散化时，可能会给子野化但来很多的麻烦，甚至需要重新进行射束度的优化。
发明内容
为了克服现有技术的不足之处，保证放疗的精度，本发明的目的在于提供一种优化放射治疗射束强度分布的多目标优化方法和系统，使得该优化系统能够快速的得到满足要求的多个最优射野强度分布(非劣解集)，计划设计者可以从中选择易于实施的强度分布。因此，本发明的方法不仅可以提高放疗的精度，而且可以辅助计划设计者快速方便的获得可实施的最优强度分布，避免了计划设计者反复试误的麻烦，从而提高了计划设计者的工作效率。
本发明的技术方案如下
一种优化放射治疗射野强度分布的多目标优化方法，其特征在于包括以下步骤
(1)、优化模型的建立
获取计划设计者借助放疗计划系统对靶区和危及器官定义后的信息、射野设置参数和期望剂量分布信息，然后将计划设计者的期望剂量转化如下形式的优化的目标和约束条件[0009]
权利要求
1. 一种优化放射治疗射束强度分布的多目标优化系统，其特征在于包括 数据输入模块，用于从放疗系统中读取靶区和危及器官数据、射束设置参数和处方剂量；优化模型建立模块，用于将计划设计者的处方剂量和给定的剂量-体积约束关系转化为具有多约束多目标的优化问题； 优化模型的建立获取计划设计者借助放疗计划系统对靶区和危及器官定义后的信息、射野设置参数和期望剂量分布信息，然后将计划设计者的期望剂量转化如下形式的优化的目标和约束条件
专利摘要
本发明公开了一种优化放射治疗射束强度分布的多目优化方法和系统，该方法包括优化模型的建立，用于将计划设计者的要求及临床限制转化为优化的数学模型；改进的快速非支配多目遗传算法进行多目标优化，用来优化每个射束的强度分布图。本发明的系统包括数据输入模块，优化模型建立模块，多目标优化模块，数据输出模块。本发明不仅准确的建立优化问题的数学模型，求解速度快，而且多目标优化一次优化可以得到多个非劣解，计划设计者可以从中挑选满足需求的最优解。
文档编号G21K5/00GKCN101422640 B发布类型授权 专利申请号CN 200810243746
公开日2011年10月19日 申请日期2008年11月25日
发明者吴宜灿, 曹瑞芬, 李国丽 申请人:中国科学院等离子体物理研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan