使用集成模型的放射治療計劃的制作方法
【專利說明】使用集成模型的放射治療計劃
[0001]奪叉參考
[0002]本申請要求于2013年3月15日提交的名稱為“PROTECTING ACHIEVABLE DOSEUSING HIERARCHIAL KNOffLEDGEBASED MODELS” 美國臨時專利申請第 61/793，655 號的優(yōu)先權(quán)，前述專利申請?jiān)诖送ㄟ^整體引用并入用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開的實(shí)施方案一般涉及醫(yī)療設(shè)備，更具體地，涉及放射治療設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]在基于知識的醫(yī)療治療計劃中，現(xiàn)有計劃的信息可以被用來為新的患者制定治療計劃，例如，通過估計可實(shí)現(xiàn)的劑量分布?？梢酝ㄟ^將患者的幾何體和多個先前的臨床計劃的劑量信息提取(distill)到預(yù)測模型中來作出預(yù)測，該預(yù)測模型可用于劑量預(yù)測，而不存儲來自原始計劃集合的所有信息。
[0005]這種基于知識的模型可能有各種實(shí)現(xiàn)方式。例如，它可能是關(guān)聯(lián)幾何參數(shù)與劑量學(xué)參數(shù)的回歸模型。通常，源自訓(xùn)練集的某一模型僅具有有限的區(qū)域，例如關(guān)于腫瘤的幾何參數(shù)，其中其預(yù)測是有效的。如果新病例的幾何參數(shù)與訓(xùn)練集所跨越的幾何參數(shù)存在極大不同，則劑量預(yù)測不幸地可能變得不可靠。
[0006]診所通常有若干個預(yù)測模型，它們共同可以覆蓋大量各種不同的區(qū)域。按照慣例，治療專家(例如腫瘤科醫(yī)生)必須手動探索可用的模型，從而基于個人判斷確定用于預(yù)測計算的一個模型。此手動選擇過程可能是耗時的并且可能不可靠，特別是當(dāng)可用模型的數(shù)量是較大時，并且每個模型對應(yīng)于復(fù)雜的幾何參數(shù)集。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，有利的是提供一種以自動化和系統(tǒng)的方式可在擴(kuò)展的區(qū)域上作出有效預(yù)測的治療計劃機(jī)制。
[0008]因此，本公開的實(shí)施方案采用組合多個預(yù)測模型的集成模型，從其中可以自動地選擇所得的預(yù)測模型以對新的病例執(zhí)行預(yù)測。從現(xiàn)有的臨床數(shù)據(jù)訓(xùn)練多個預(yù)測模型，并且關(guān)于涉及放射治療的患者數(shù)據(jù)該多個預(yù)測模型覆蓋了各種有效或起作用的區(qū)域。該集成模型包括模型選擇模塊和單獨(dú)的預(yù)測模型模塊。該模型選擇模塊可以操作以評估由每個預(yù)測模型生成的預(yù)測結(jié)果和相關(guān)聯(lián)的預(yù)測可靠性，從而選擇性輸出一個或多個滿意的預(yù)測。備選地，模型選擇模塊可包括決策層級(hierarchy)，其中每個級別(level)對應(yīng)于患者數(shù)據(jù)特征集的劃分。下級(subordinate)層級的劃分嵌入(nest)上級(superordinate)級別的劃分?？梢宰詣由杉赡Ｐ?，例如通過按照分級聚類算法從單個訓(xùn)練數(shù)據(jù)集配置多個模型。因此，集成模型有利地可以覆蓋用于治療預(yù)測的擴(kuò)展的有效區(qū)域，而無需手動選擇合適的模型。
[0009]在本公開的一個實(shí)施方案中，為患者自動生成放射治療計劃的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法包括:(1)訪問涉及患者的放射治療的患者信息；(2)按照包括布置在層級中的多個預(yù)測模型的層級模型基于患者信息自動選擇一個或多個預(yù)測模型，其中每個預(yù)測模型基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)建立并且可操作以生成放射治療預(yù)測；(3)根據(jù)一個或多個預(yù)測模型處理患者信息；和
(4)輸出一個或多個放射治療預(yù)測。
[0010]以上是概述，因此必然包含細(xì)節(jié)的簡化、概括和省略；因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解該概述僅是說明性的并且并不旨在以任何方式進(jìn)行限制。本發(fā)明的其它方面、發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)，如僅由權(quán)利要求限定的，將在以下闡述的非限制性詳細(xì)描述中變得明顯。
【附圖說明】
[0011]結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述將更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方案，附圖中類似的標(biāo)號表示相同的元件，其中:
[0012]圖1是功能方框圖，示出根據(jù)本公開的實(shí)施方案的包括預(yù)測子模型的收集和模型選擇模塊的自動治療計劃系統(tǒng)的示例性配置；
[0013]圖2是圖示根據(jù)本公開的實(shí)施方案的自動治療計劃的示例性方法的流程圖；
[0014]圖3A是圖示根據(jù)本公開的實(shí)施方案通過借助于評價被配置為確定適當(dāng)?shù)念A(yù)測模型的集成模型的示例性配置的框圖；
[0015]圖3B是描繪通過采用集成模型的自動治療計劃的示例性方法的流程圖，其中根據(jù)本公開的實(shí)施方案通過借助于評價可以確定適當(dāng)?shù)念A(yù)測模型；
[0016]圖4A是圖示根據(jù)本公開的實(shí)施方案包括用于預(yù)測模型選擇的決策級別的層級的集成模型的示例性配置的框圖；
[0017]圖4B是描繪根據(jù)本公開的實(shí)施方案在層級模型中選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測模型的示例性方法的流程圖；
[0018]圖5是圖示根據(jù)本公開的實(shí)施方案的自動化集成模型生成系統(tǒng)的功能框圖；
[0019]圖6是描繪根據(jù)本公開的實(shí)施方案的自動生成用于治療計劃的集成模型的示例性方法的流程圖；
[0020]圖7是圖示根據(jù)本公開的實(shí)施方案包括自動集成模型生成器和自動治療計劃生成器的示例性計算系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)將詳細(xì)地參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，其實(shí)例示出在附圖中。雖然結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，它們并不意圖將本發(fā)明限制于這些實(shí)施方案。相反，本發(fā)明旨在覆蓋替換、修改和等同，其可包括在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，在本發(fā)明的實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，公知的方法、過程、部件和電路并未詳細(xì)描述以免不必要地模糊本發(fā)明的實(shí)施方案的方面。雖然為了清楚可以將方法描述為編號的步驟順序，但編號不必規(guī)定步驟的順序。應(yīng)當(dāng)理解，一些步驟可以被跳過、并行執(zhí)行或無需保持嚴(yán)格順序而執(zhí)行。示出本發(fā)明的實(shí)施方案的附圖是半示意性的，不按比例繪制，特別是，一些尺寸是為了顯示清楚并且在附圖中夸大示出。同樣，盡管在附圖中為便于描述的通常示出類似的取向，但附圖中的這個描述大部分是任意的。通常，本發(fā)明可以任何取向進(jìn)行操作。
[0022]符號和命名:
[0023]然而，應(yīng)牢記所有這些和類似的術(shù)語都將與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)并且僅僅是應(yīng)用于這些量的方便的標(biāo)記。除非特別聲明，否則如從以下討論中顯而易見的，應(yīng)當(dāng)理解在整個本發(fā)明中，使用術(shù)語如“處理”或“訪問”或“執(zhí)行”或“存儲”或“渲染”等的討論指的是計算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計算設(shè)備的動作和處理，其操縱并將計算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲器和其它計算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)表示為物理(電子)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計算機(jī)系統(tǒng)存儲器或寄存器或其它這種信息存儲、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)同樣表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。當(dāng)一個部件出現(xiàn)在若干實(shí)施方案中時，使用相同的附圖標(biāo)號表示該部件與原始實(shí)施方案中示出的部件相同。
[0024]使用集成模型的放射治療計劃
[0025]圖1是功能方框圖，圖示根據(jù)本公開的實(shí)施方案的包括預(yù)測模型的收集121和