用于多目標(biāo)放射治療的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法，其用于確定通過治療設(shè)備來放射治療至少兩個空間分離的目標(biāo)的治療方案，該治療設(shè)備構(gòu)造為在治療時段中通過一個或多個子光束對該至少兩個目標(biāo)進(jìn)行治療，一個或多個子光束構(gòu)成了在治療時段根據(jù)治療方案將要穿過該至少兩個目標(biāo)的至少一個治療束，治療設(shè)備進(jìn)一步構(gòu)造成至少在治療時段中的一時間間隔里允許由子光束中的至少兩個子光束同時治療該至少兩個目標(biāo)。
【專利說明】用于多目標(biāo)放射治療的方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于規(guī)劃至少兩個目標(biāo)的放射治療的數(shù)據(jù)處理方法，特別是通過治療光束源和將治療束引導(dǎo)至患者身體上或身體中的至少兩個目標(biāo)上的治療束整形設(shè)備來進(jìn)行放射治療的數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體說涉及通過數(shù)據(jù)處理方法來確定對患者進(jìn)行放射治療的治療方案。本發(fā)明具體涉及放射治療領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本發(fā)明的目的在于提供一種針對至少兩個目標(biāo)的放射治療方案的方法，其中通過治療束來治療至少兩個目標(biāo)。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的問題可以通過任一項獨立權(quán)利要求的主題來解決。本發(fā)明的優(yōu)點、有利特征、有利實施例及有利方面均在下文中公開，并包含在從屬權(quán)利要求的主題中。只要技術(shù)上合理且可行，便可以根據(jù)本發(fā)明對不同的有利特征進(jìn)行組合。具體說，一個實施例的特征在具有與另一實施例的另一特征相同或類似的功能時，可以在特別情況下進(jìn)行替換，而一個實施例的特征在可為另一實施例補(bǔ)充附加功能時，可被添加到另一實施例中。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的方法具體而言是一種數(shù)據(jù)處理方法。所述數(shù)據(jù)處理方法優(yōu)選使用具體說是計算機(jī)的技術(shù)手段來執(zhí)行。特別地，所述數(shù)據(jù)處理方法由計算機(jī)執(zhí)行或在計算機(jī)上執(zhí)行。為了處理數(shù)據(jù)，特別是為了以電的方式和/或光的方式處理數(shù)據(jù)，該計算機(jī)具體說還包括處理器和存儲器。所描述的計算步驟具體說通過計算機(jī)來執(zhí)行。確定步驟或計算步驟具體說是在該技術(shù)性的數(shù)據(jù)處理方法框架內(nèi)(特別是在程序框架內(nèi))對數(shù)據(jù)進(jìn)行確定的步驟。計算機(jī)可以具體為任何種類的數(shù)據(jù)處理裝置，尤其是電子數(shù)據(jù)處理裝置。計算機(jī)可以是那些通常被認(rèn)為是例如臺式個人計算機(jī)PC、筆記本、上網(wǎng)本等的裝置，但計算機(jī)也可以是任何可編程裝置，例如移動電話或嵌入式處理器。計算機(jī)可特別地包括“子計算機(jī)”系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò))，其中每個子計算機(jī)代表其本身的計算機(jī)。術(shù)語“計算機(jī)”包含云計算機(jī)，特別是云服務(wù)器。術(shù)語“云計算機(jī)”包含云計算機(jī)系統(tǒng)，特別地包括具有至少一個云計算機(jī)的系統(tǒng)，特別是具有多個可操作式互連的云計算機(jī)(例如服務(wù)器場)的系統(tǒng)。優(yōu)選地，云計算機(jī)與諸如萬維網(wǎng)(WWW)的廣域網(wǎng)連接。這種云計算機(jī)位于連接于萬維網(wǎng)的計算機(jī)的所謂“云”中。這種基礎(chǔ)設(shè)施用于云計算，所述云計算描述了不要求終端用戶獲知那些傳送特定服務(wù)的計算機(jī)的物理位置及配置的計算、軟件、數(shù)據(jù)訪問和存儲服務(wù)。特別地，術(shù)語“云”用來比喻互聯(lián)網(wǎng)(萬維網(wǎng))。特別地，云提供作為服務(wù)(LaaS)的計算基礎(chǔ)設(shè)施。云計算機(jī)可以用作用于執(zhí)行本發(fā)明方法的操作系統(tǒng)和/或數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序的虛擬主機(jī)。優(yōu)選地，云計算機(jī)是由Amazon Web Services?提供的彈性計算云(EC2)。為了接收或輸出數(shù)據(jù)和/或執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，計算機(jī)特別地還包括接口。該數(shù)據(jù)特別地是可表示物理特性的數(shù)據(jù)和/或可從技術(shù)信號生成的數(shù)據(jù)。該技術(shù)信號特別地通過(技術(shù)性)探測裝置(例如，用于探測標(biāo)記符的裝置)和/或(技術(shù)性)分析裝置(例如，用于執(zhí)行成像方法的裝置)產(chǎn)生，其中所述技術(shù)信號具體說是電或光信號。技術(shù)信號具體說表示由計算機(jī)接收或輸出的數(shù)據(jù)。
[0005]優(yōu)選地是，本發(fā)明的方法至少部分地通過計算機(jī)來執(zhí)行。也就是說，本發(fā)明方法的所有步驟或僅某些步驟(即少于總步驟數(shù)量的步驟)可以由計算機(jī)來執(zhí)行。 [0006]表述“獲取數(shù)據(jù)”具體說(在數(shù)據(jù)處理方法的框架內(nèi))包含數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)處理方法或程序確定的情況。確定數(shù)據(jù)具體說包括:測量物理量，以及將所測量的值轉(zhuǎn)換成具體說是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或通過計算機(jī)來計算該數(shù)據(jù)，特別是在本發(fā)明的方法范圍內(nèi)計算該數(shù)據(jù)?！矮@取數(shù)據(jù)”的含義還特別地包含這樣的情況，即通過數(shù)據(jù)處理方法或程序從例如另一程序、前一方法步驟或數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中接收或檢索數(shù)據(jù)，進(jìn)而特別地用于通過數(shù)據(jù)處理方法或程序進(jìn)行進(jìn)一步處理。因此，“獲取數(shù)據(jù)”還可例如表示等待接收數(shù)據(jù)和/或正在接收數(shù)據(jù)。所接收的數(shù)據(jù)可例如經(jīng)由接口來輸入?！矮@取數(shù)據(jù)”還可指代數(shù)據(jù)處理方法或程序為了從數(shù)據(jù)源(主動)或經(jīng)由接口(例如，從另一計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò))接收或檢索數(shù)據(jù)所執(zhí)行的步驟，所述數(shù)據(jù)源例如為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如，R0M、RAM、數(shù)據(jù)庫、硬盤等)。數(shù)據(jù)可通過在獲取步驟之前執(zhí)行附加步驟的方式來實現(xiàn)“就緒”狀態(tài)。根據(jù)附加步驟來生成數(shù)據(jù)，以用于獲取。對數(shù)據(jù)(如通過分析裝置)進(jìn)行特定的探測或捕獲。作為備選或附加，數(shù)據(jù)是根據(jù)所述附加步驟如通過接口來輸入的。可在特定況下輸入所生成的數(shù)據(jù)(如輸入到計算機(jī)中)。根據(jù)附加步驟(其在獲取步驟之前進(jìn)行)，數(shù)據(jù)也可以通過執(zhí)行將數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如，ROM、RAM、CD和/或硬盤驅(qū)動器)的附加步驟的方式來提供，從而使數(shù)據(jù)在根據(jù)本發(fā)明的方法或程序的框架內(nèi)就緒。因此，“獲取數(shù)據(jù)”還可涉及操控設(shè)備以獲得和/或提供待獲取的數(shù)據(jù)。具體說，獲取步驟不涉及侵入性步驟，侵入性步驟表示對身體進(jìn)行實質(zhì)上的生理干擾，其需要對身體采取專業(yè)醫(yī)療措施，并且即使采取了所需的專業(yè)醫(yī)療措施或護(hù)理，該身體還是會承受極大的健康風(fēng)險。特別地，獲取數(shù)據(jù)具體說是確定數(shù)據(jù)不涉及外科手術(shù)步驟，并且尤其不涉及使用外科手術(shù)或外科療法來治療人體或動物體的步驟。這也特別地適用于涉及確定數(shù)據(jù)的任何步驟。為了區(qū)分本發(fā)明的方法所使用的不同數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)被標(biāo)記為(即簡稱為)“XY數(shù)據(jù)”等，并由其所描述的信息進(jìn)行定義。
[0007]本發(fā)明還涉及控制治療束的領(lǐng)域。治療束對待治療的身體部位進(jìn)行處理，這在下文中稱為“治療患體部位”。這些患體部位具體說是患者身體的部位，即解剖學(xué)上的身體部分。優(yōu)選地是，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理方法來確定對數(shù)據(jù)的控制，所述數(shù)據(jù)處理方法描述了通過本發(fā)明的放射治療系統(tǒng)根據(jù)所確定的治療方案對治療束的控制。
[0008]本發(fā)明涉及醫(yī)藥領(lǐng)域，尤其涉及使用束具體說幅射束(也稱為治療束)來治療患者的身體部位。治療束對待通過治療輻射來治療的身體部位進(jìn)行治療,這種部位將在下文稱為“治療患體部位”。治療輻射是與待治療的身體部位相互作用的輻射。這些身體部位具體說是患者身體的部位，即解剖學(xué)上的身體部位。電離輻射特別地用作以治療為目的的治療輻射。具體說，治療束包括電離輻射或由電離輻射構(gòu)成。電離輻射包括或由粒子(例如，亞原子粒子或離子)或電磁波構(gòu)成，所述粒子或電磁波的能量足以使電子從原子或分子中分離，由此對其進(jìn)行電離。這種電離輻射的示例是X射線、高能粒子(高能粒子束)和/或從放射性元件發(fā)出的電離輻射。治療輻射，特別是治療束具體說用于放射治療中，特別是用于腫瘤學(xué)領(lǐng)域中的放射治療中。特別是針對癌癥的治療，使用了電離輻射對帶有諸如腫瘤的病理結(jié)構(gòu)或組織的身體部位進(jìn)行治療。由此，腫瘤作為治療患體部位的示例。
[0009]優(yōu)選地，對治療束進(jìn)行控制使其能穿過治療患體部位。然而，治療束會對治療患體部位之外的身體部位造成負(fù)面影響。這些身體部位在本文稱為“外部身體部位”。通常，為到達(dá)并由此穿過治療患體部位，治療束必須穿過外部身體部位。這里，治療患體部位包括或特別地由至少兩個空間上分離的目標(biāo)構(gòu)成。
[0010]針對【背景技術(shù)】A，可參考以下兩個網(wǎng)頁:
[0011] http://www.elekta.com/healthcare_us_eIekta_vmat.php 及
[0012]http://www.varian.com/us/oncology/treatments/treatment_techniques/rapidareo
[0013]治療患體部位可以通過一次或多次地從一個或多個方向發(fā)出的一個或多個治療束來治療。因此，這種通過至少一個治療束進(jìn)行的治療遵循由治療方案所描繪的空間模式和時間模式。為了說明通過至少一個治療束進(jìn)行治療的空間和/或時間特性，使用術(shù)語“光束排布”(也稱為“治療束排布”)。因此，治療方案優(yōu)選通過所述治療束排布來說明。治療束排布是針對至少一個治療束的布置。治療束排布的相對位置優(yōu)選相對于參考系統(tǒng)(特別地相對于治療設(shè)備)、治療室并優(yōu)選相對于患者身體(具體說相對于至少兩個目標(biāo))來說明。優(yōu)選地是，所述至少兩個目標(biāo)處于描述了治療束排布的位置的參考系統(tǒng)中。治療束排布優(yōu)選地也對相對位置進(jìn)行了說明。至少兩個目標(biāo)的實際治療優(yōu)選按照根據(jù)本發(fā)明所確定的治療束的布置來執(zhí)行。因此，術(shù)語“治療方案”優(yōu)選對應(yīng)于術(shù)語“治療束排布”。
[0014]具體地，治療束排布描述了治療期間至少一個治療束應(yīng)采用的空間特征，并具體地改變應(yīng)在治療過程中采用的空間特征。特別地，空間特征包括由至少一個治療束所采用的位置和/或至少一個治療束的幾何結(jié)構(gòu)(大小和/或形狀)，特別是包含在至少一個治療束中并特別地構(gòu)成至少一個治療束的子光束的位置和/或幾何結(jié)構(gòu)。
[0015]光束位置描述了治療束排布中的治療束位置。光束位置的排布稱為位置排布。光束位置優(yōu)選由光束方向和附加信息進(jìn)行定義，所述附加信息允許在特定的三維空間中向治療束分配一具體位置，例如關(guān)于所定義的坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)信息。該具體位置優(yōu)選為直線上的一點。這條線稱為“束線”并在光束方向上傳播，例如沿著治療束的中心軸傳播。所定義的坐標(biāo)系統(tǒng)優(yōu)選相對于治療設(shè)備或相對于患者身體的至少一部分進(jìn)行定義，具體說相對于至少兩個目標(biāo)進(jìn)行定義。位置排布包括至少一個光束位置(具體情況下由至少一個光束位置組成)，特別是包括多個光束位置，其中所述多個光束位置可包括一組離散的光束位置(如兩個或多個不同的光束位置)或連續(xù)的多重(多樣)光束位置。
[0016]在治療過程中，一個或多個治療束具體說采用由所述位置排布同時地或順序地(后者具體說是在只有一個束源發(fā)出治療束的情況下進(jìn)行)定義的治療束位置。如果存在若干個光束源，那么在治療過程中，至少全部光束位置的子組也可同時地被治療束所采用。特別地，治療束的一個或多個子組可以根據(jù)預(yù)定順序來采用所述排布的光束位置。一子組治療束包括一個或多個治療束。包括一個或多個治療束并采用由位置排布所定義的所有光束位置的整組治療束即為光束排布。
[0017]本發(fā)明還涉及一種程序，所述程序當(dāng)運(yùn)行在計算機(jī)上或者當(dāng)加載到計算機(jī)上時使計算機(jī)執(zhí)行本文所述的一個、多個或全部的方法步驟；和/或涉及一種存儲有所述程序(特別是以非暫時性形式)的程序存儲介質(zhì)；和/或涉及一種運(yùn)行所述程序的計算機(jī)或者其存儲器加載有所述程序的計算機(jī)；和/或涉及一種攜帶了可表示所述程序(特別是上述程序)的信息的信號波，特別是數(shù)字信號波，所述程序具體說包括適于執(zhí)行本文所述的任意或全部的方法步驟的代碼裝置。
[0018] 在本發(fā)明的框架內(nèi)，計算機(jī)程序單元可通過硬件和/或軟件(這包括固件、駐留軟件、微代碼等)來實施。在本發(fā)明的框架內(nèi)，計算機(jī)程序單元可采取通過計算機(jī)可用、特別是計算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)來實施的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，具體說可采取所述數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中包含的指令執(zhí)行系統(tǒng)上采用的或與之結(jié)合使用的計算機(jī)可讀的程序指令、“代碼”或“計算機(jī)程序”的形式。這種系統(tǒng)可以是計算機(jī)；計算機(jī)可以是包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序單元和/或程序的裝置的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，特別是包括執(zhí)行計算機(jī)程序單元的數(shù)字處理器(中央處理單元，即CPU)以及可選地包括用于存儲執(zhí)行計算機(jī)程序單元所使用的和/或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的易失性存儲器(具體說是隨機(jī)存取存儲器，即RAM)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。在本發(fā)明的框架內(nèi)，計算機(jī)可用、特別是計算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)可以是任何數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其可以包含、存儲、傳送、傳播或傳輸那些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備上使用或與之結(jié)合使用的程序。計算機(jī)可用、特別是計算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)例如可以是，但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、儀器或設(shè)備，或者是諸如互聯(lián)網(wǎng)的傳播介質(zhì)。計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)甚至可以是例如可打印所述程序的紙或其他合適介質(zhì)，因為程序可以通過電的方式而獲取，例如通過光學(xué)掃描該紙或其他合適介質(zhì)，然后再編譯、解碼或以適當(dāng)方式另行處理。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)是非易失數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。本文所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品以及任何軟件和/或硬件形成用于執(zhí)行本發(fā)明的示例性實施例中的功能的各種裝置。計算機(jī)和/或數(shù)據(jù)處理設(shè)備可特別地包括具有可輸出引導(dǎo)信息的裝置的引導(dǎo)信息設(shè)備。引導(dǎo)信息可例如通過視覺指示裝置(如監(jiān)視器和/或燈)可視地輸出給用戶，和/或通過聽覺指示裝置(如揚(yáng)聲器和/或數(shù)字語音輸出裝置)可聽地輸出給用戶，和/或通過觸覺指示裝置(如振動元件或并入到儀器中的振動元件)可觸摸地輸出給用戶。
[0019]本發(fā)明還涉及一種如權(quán)利要求所述的放射治療系統(tǒng)。
[0020]劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可描述通過治療束和/或最小劑量水平對所述至少兩個目標(biāo)中的各個目標(biāo)進(jìn)行覆蓋的所需覆蓋水平。而且，劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可描述針對目標(biāo)之外的部位中的劑量分布所需的均勻度。劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可描述針對每個目標(biāo)的最小劑量限制。劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可描述針對目標(biāo)之外的部位的最大劑量限制，特別是針對關(guān)鍵身體部位(具體說是那些功能重要且不應(yīng)受輻射影響的身體部位，像大腦中的視覺中樞)的最大劑量限制。
[0021]如上所述，本發(fā)明特別地涉及放射治療，特別是涉及一種可用于規(guī)劃放射治療的數(shù)據(jù)處理方法。這種放射治療方案具體說描述了治療束的排布。以上對治療束和治療束的排布進(jìn)行了說明。放射治療用于目標(biāo)的放療。目標(biāo)表示要由治療輻射進(jìn)行治療的身體部位。這里，這種身體部位稱為“治療身體部位”。治療身體部位具體說是多個病變或病變的排布(特別是腫瘤或腫瘤的排布)，具體說是已通過外科治療切除的部位的某些特定病變/腫瘤。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，提供一種數(shù)據(jù)處理方法，其優(yōu)選用于為目標(biāo)的放射治療來確定治療方案。這些目標(biāo)特別地是空間上分離的目標(biāo)。治療優(yōu)選通過治療設(shè)備來執(zhí)行。治療設(shè)備優(yōu)選構(gòu)成為對目標(biāo)(特別是兩個或多個目標(biāo)，特別是三個或多個目標(biāo)，特別是四個或多個目標(biāo))進(jìn)行治療，特別是同時進(jìn)行治療。在治療時段(其特別對應(yīng)于放射治療療程(session)的時段)，治療通過由治療設(shè)備發(fā)出的至少一個治療束來進(jìn)行。更詳細(xì)地說，目標(biāo)優(yōu)選由包含在所述至少一個治療束中的一個或多個子光束來治療。特別地，對子光束中的各個光束進(jìn)行分配以治療各個目標(biāo)。治療根據(jù)上述治療方案(治療束排布)來執(zhí)行。優(yōu)選地，子光束中的一個光束根據(jù)治療方案專門用于治療目標(biāo)中的一個目標(biāo)。優(yōu)選地，為了允許至少在治療時段中的一時間間隔中進(jìn)行同時治療，治療設(shè)備構(gòu)造成同時發(fā)出至少兩個子光束，從而能夠使治療時間縮短。特別地，治療設(shè)備構(gòu)造為允許至少在治療時段中的一時間間隔里通過子光束中的至少兩個光束，能夠同時治療所述至少兩個目標(biāo)中的至少兩個目標(biāo)。治療設(shè)備具體構(gòu)造成發(fā)出在空間上分離的子光束以用于同時治療目標(biāo)。特別地，治療方案的確定可包括確定一組至少兩個目標(biāo)。該目標(biāo)組可包括所有治療目標(biāo)或少于所有治療目標(biāo)的目標(biāo)，并且如下文更詳細(xì)描述的那樣，該組內(nèi)的目標(biāo)數(shù)目可在治療時段中變化。所確定的治療方案具體地說明了對一組目標(biāo)的治療(參見下文)。
[0023]治療方案的確定優(yōu)選基于目標(biāo)數(shù)據(jù)、治療束約束數(shù)據(jù)和治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這將在下文描述。特別地，確定治療方案，以滿足由治療束約束數(shù)據(jù)所描述的約束和由治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)所描述的標(biāo)準(zhǔn)。本文到此，對子光束的幾何結(jié)構(gòu)(尺寸和/或形狀)進(jìn)行了說明，特別是截面區(qū)域的幾何形狀，這特別指代子光束在患者體內(nèi)(特別是當(dāng)穿過光束整形設(shè)備之后)所具有的形狀。
[0024]上述目標(biāo)數(shù)據(jù)描述了關(guān)于特別是在患者體內(nèi)空間上分離的至少兩個目標(biāo)的空間信息。該空間信息具體說描述了目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)(尺寸和/或形狀)和/或目標(biāo)的位置。
[0025]目標(biāo)數(shù)據(jù)具體說提供了有關(guān)空間體積(其必須吸收輻射以治療目標(biāo))的空間信息。優(yōu)選地是，目標(biāo)位置被描述為在其中具有潛在治療束排布(即，可通過治療設(shè)備來實現(xiàn)的治療束排布)的參考系統(tǒng)中，該位置特別地是相對于治療設(shè)備來描述的。目標(biāo)位置也可以描述在其他參考系統(tǒng)中。例如，目標(biāo)位置可以描述在目標(biāo)所處的參考系統(tǒng)中。在這種情況下，治療方案(治療束排布)優(yōu)選地描述在目標(biāo)所處的參考系統(tǒng)中。當(dāng)然，不同參考系統(tǒng)之間的變換可通過目標(biāo)數(shù)據(jù)來執(zhí)行并具體地由目標(biāo)數(shù)據(jù)來說明。
[0026] 如上所述，治療束排布可包括一個或多個治療束，所述治療束在治療時段中的至少一時間間隔里又可包括至少一個、優(yōu)選為兩個或多個空間分離的子光束。應(yīng)當(dāng)注意，與連續(xù)治療單個目標(biāo)相比，通過多個子束進(jìn)行的針對多個目標(biāo)的同時治療允許治療時間顯著下降。因此，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地具有包含了允許同時治療至少兩個目標(biāo)的至少兩個子光束的治療束。所述至少兩個子光束中的兩個光束可以由單個治療光束源發(fā)出的光束產(chǎn)生，特別是通過借助光束整形設(shè)備(例如多葉式準(zhǔn)直儀)來阻擋部分光束的方式產(chǎn)生，和/或通過使用兩個不同的子治療光束源且每一個子治療光束源均發(fā)出所述兩個子光束中的一個子光束的方式產(chǎn)生(換言之，治療光束源包括兩個子治療光束源(其具體說可以獨立方式或依賴方式移動))。治療束可包括或者具體說由一個或多個子光束組成。優(yōu)選地，治療光束源是可移動的，以便根據(jù)治療方案產(chǎn)生(特別是在與光束整形設(shè)備結(jié)合的情況下)治療輻射(其具有空間和/或時間特征)，即治療束排布(其根據(jù)本發(fā)明來確定)，從治療光束源的方向看去目標(biāo)可以在光束源移動過程的一定時段中“重疊”，指向這些目標(biāo)的始終空間上分離的子光束隨后可以在那個時段合并。由先前分別專門用于治療單一目標(biāo)的合并的子光束所產(chǎn)生的子光束具體而言治療多于一個目標(biāo)，即由合并的子束先前單獨治療的所有目標(biāo)。因此，治療束可包括至少兩個(整合的)子光束，其在治療時段中空間上分離至少一時間間隔，并且可以在治療過程中合并一定時間間隔。本發(fā)明具體說涉及確定借助子光束來對空間分離的目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的治療束排布。[0027]通過本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理方法，確定出針對同時治療一組至少兩個目標(biāo)的治療方案(治療束排布)。也就是，優(yōu)選地至少在治療期間的一時間間隔中，至少兩個目標(biāo)同時通過至少兩個子光束來治療。(放射療法)治療在稱為“治療時段”的期間執(zhí)行，并且特別與在該治療時段中執(zhí)行的治療療程(也稱為“片段”)相對應(yīng)。由于用于同時治療上述至少兩個目標(biāo)的組的治療束排布具體說取決于該至少兩個目標(biāo)的組，反之亦然，本發(fā)明的方法特別地包括確定所述至少兩個目標(biāo)的組，治療束排布可針對所述至少兩個目標(biāo)的組來確定(這滿足了由治療束約束數(shù)據(jù)所描述的約束和由治療束位置數(shù)據(jù)所描述的標(biāo)準(zhǔn))。根據(jù)一個或多個潛在的治療束排布，該至少兩個目標(biāo)特別地僅包括那些在整個治療時段能夠(可能)同時被治療的目標(biāo)。
[0028]該組待由治療束治療的目標(biāo)可以是時間的函數(shù)。換言之，所述至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)可以在至少治療中的一時間間隔/時段中從該組目標(biāo)中“忽略”。如下文將要描述的那樣，那些由于技術(shù)約束(治療束約束數(shù)據(jù))和醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)(治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù))而無法與其他目標(biāo)同時治療的目標(biāo)可以在至少那些約束和標(biāo)準(zhǔn)不允許同時治療該目標(biāo)的時間間隔中從所述至少兩個目標(biāo)中忽略。因此，該組目標(biāo)，特別是所述至少兩個目標(biāo)中由治療輻射覆蓋的單個目標(biāo)可以隨時間改變。這里，上述技術(shù)性約束由上述“治療束約束數(shù)據(jù)”來描述，上述醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)則由上述“治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)”來描述。具體而言，該組目標(biāo)在治療時間的時間間隔(即，一部分治療時間)內(nèi)可以包括所有目標(biāo)、少于所有的目標(biāo)、一個或多個目標(biāo)或者零個目標(biāo)。該組目標(biāo)至少在治療時間的一時間間隔中特別地包括一個或多個目標(biāo)，但少于至少兩個目標(biāo)的所有目標(biāo)。[0029]特別地，治療光束源可以相對于目標(biāo)移動，其中從光束源的方向看去，所述目標(biāo)可以改變幾何形狀，特別是改變輪廓。治療束設(shè)備優(yōu)選構(gòu)造成當(dāng)治療光束源移動時可改變指向這種目標(biāo)的子光束截面區(qū)域的“幾何形狀”，具體說以確保從治療光束源指向目標(biāo)的每個方向上目標(biāo)都能夠在整個截面區(qū)域上吸收治療束。優(yōu)選地，以如下方式對光束整形:如果所述至少兩個目標(biāo)投影到與空間分離的一個或多個子光束的光束方向垂直的平面(投影平面)上，以及如果空間分離的子光束的截面區(qū)域投影到該平面上，則存在不超過所述至少兩個投影的空間分離的目標(biāo)中的一個目標(biāo)在投影截面區(qū)域內(nèi)在具體說至少不長于預(yù)定時間的時間里空間分離。該標(biāo)準(zhǔn)(稱為“不多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn))作為下文將進(jìn)一步說明的輻射減少準(zhǔn)則的示例。
[0030]具體而言，治療束約束數(shù)據(jù)描述了針對可能的(潛在)治療束排布的約束，特別是描述了關(guān)于具體說在治療設(shè)備所處的參考系統(tǒng)中的可能的治療束排布的空間信息。該約束具體而言是描述了在光束源與患者(特別是目標(biāo))之間可能的相對位置的技術(shù)約束，所述相對位置通過治療設(shè)備實現(xiàn)。治療束約束數(shù)據(jù)描述了具體說關(guān)于光束整形設(shè)備(具體而言為對光束的截面形狀進(jìn)行整形的準(zhǔn)直儀，尤其是多葉式準(zhǔn)直儀)的可能配置和/或位置的信息，和/或關(guān)于光束源相對于所述至少兩個目標(biāo)的可能位置的信息(例如，由于光束源例如沿路徑的有限移動范圍，和/或患者所在的躺椅的有限移動范圍)。換言之，這種約束是關(guān)注于產(chǎn)生治療束排布的可行的“技術(shù)性”約束。這里，可行的治療束排布稱為“潛在治療束排布”。換言之，潛在治療束排布是那種可以通過治療設(shè)備來實現(xiàn)但可能違反或可能不違反醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的排布。應(yīng)當(dāng)理解，形成由光束源產(chǎn)生的光束的截面形狀的每個光束整形設(shè)備在治療過程的至少一時間間隔中要受制于某些技術(shù)限制。例如，可用作光束整形設(shè)備的多葉式準(zhǔn)直儀無法產(chǎn)生如下這樣的分離子光束，即，至少一部分子光束與多葉式準(zhǔn)直儀的葉片的移動方向平行。而且，至少一個治療束的排布特征的約束可包括關(guān)于光束源相對于所述至少兩個目標(biāo)的可能位置的信息。例如，一個或多個目標(biāo)可位于由治療光束源在相對于目標(biāo)/多個目標(biāo)的某個位置(坐標(biāo)和/或方向)中產(chǎn)生的治療束所覆蓋的區(qū)域之外，其中當(dāng)治療光束源移動到另一位置時，所述目標(biāo)或多個目標(biāo)位于該治療束所覆蓋的區(qū)域內(nèi)。
[0031]治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)具體而言涉及針對治療空間分離的目標(biāo)的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)特別地描述了目標(biāo)之外的部位(稱為“外部身體部位”)由于根據(jù)治療束約束數(shù)據(jù)的可用的有限選擇優(yōu)選不受治療輻射的影響。根據(jù)本發(fā)明，為了確定治療方案，采用下面描述的治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)具體說描述了稱為“輻射減少準(zhǔn)則”的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，如果可以的話(特別是當(dāng)減少超過預(yù)定程度的情況下)，通過執(zhí)行非同時治療而不是同時治療所述至少兩個目標(biāo)來減少外部身體部位在輻射中的暴露(下文中也稱為“暴露”)。也就是，減少輻射(特別是減少至預(yù)定程度或更大的程度)在治療過程中具有比所有的至少兩個目標(biāo)的同時治療更高的優(yōu)先級?！霸试S確定非同時治療方案”具體說意味著在確定(最優(yōu))治療方案時賦予減少暴露(外部身體部位的暴露具體說減少至少預(yù)定程度)的優(yōu)先級高于同時治療至少兩個目標(biāo)的優(yōu) 先級。減少暴露具體說意味著如果這種減少能夠通過由非同時治療取代同時治療的方式來實現(xiàn)并且這種減少等于或大于預(yù)定程度，那么受到治療輻射的體積(由外部身體部位填充且不包括所述至少兩個目標(biāo)的體積，其也稱為“健康體積”)將減少。這種健康體積特別是指或包括至少兩個目標(biāo)中的兩個或多個或全部目標(biāo)之間的體積。健康體積可特別地是兩個目標(biāo)之間的間隙內(nèi)的體積，該間隙內(nèi)的體積在兩個目標(biāo)同時由子光束(只有一個在空間上分離的子光束)治療的情況下受到治療輻射。如果想在治療期間(即總治療時間)同時治療至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)，那么由于治療束約束數(shù)據(jù)所描述的約束，他/她可能不可避免地要使目標(biāo)之間的健康體積遭受治療輻射。然而，期望減少遭受輻射的健康體積。根據(jù)輻射減少準(zhǔn)則，如果這種非同時治療使得暴露減少具體說是受到至少一個治療束的治療輻射的健康體積(該體積由外側(cè)身體部位填充)減少具體說至少減少至預(yù)定程度，那么允許(即在特別情況下允許、特別情況下優(yōu)選、或者在特別情況下必須)確定出描述了非同時治療的治療方案(稱為“非同時治療方案”)。造成減少的非同時治療方案也稱為非同時減少治療方案?！霸试S”一詞具體指，非同時減少治療方案表示由治療方案確定步驟所確定的可能的候選治療方案，而并不排除可能的候選(最優(yōu))治療方案。根據(jù)一實施例，因為劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求外部身體部位較低地暴露于治療輻射，因此與同時治療方案(其導(dǎo)致較高的暴露)相比，這種允許標(biāo)準(zhǔn)(allowance)使得更傾向于非同時減少治療方案。根據(jù)另一實施例，“允許”一詞包含了:非同時減少治療方案優(yōu)先于導(dǎo)致了較高暴露的同時治療方案，或者說有義務(wù)(必須)選擇非同時減少治療方案而非同時治療方案(其導(dǎo)致較高的暴露)。特別地，劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述了如下這樣的標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)目標(biāo)暴露于至少預(yù)定劑量的治療輻射時，必須確定可使得外部身體部位最低可能暴露于治療輻射的可能治療方案之一。通過這種方式，如果非同時治療方案是非同時減少治療方案的話，那么這種確定非同時治療方案的允許標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致確定采用非同時治療方案而非同時治療方案。
[0032]具體而言，當(dāng)同時治療方案和非同時治療方案二者均滿足劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)所描述的標(biāo)準(zhǔn)時，與至少兩個目標(biāo)的所有目標(biāo)在治療時段均同時接受治療輻射的情況相比，具體說實現(xiàn)了以上所述的輻射減少。特別地，至少兩個目標(biāo)在根據(jù)非同時治療方案進(jìn)行治療的情況下要比在根據(jù)同時治療方案進(jìn)行治療的情況下受到的治療放射劑量更高或與之相同。非同時兼同時治療方案具體說是多個可能的同時治療方案中最佳滿足劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的一個方案，即，具體說是最優(yōu)同時治療方案。如果沒有使得暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)減少至少預(yù)定程度的非同時治療方案，則輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)可以通過同時治療方案來滿足。如果非同時治療方案使得暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)減少至預(yù)定程度，則輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)可以通過非同時治療方案來實現(xiàn)。換言之，如果非同時治療方案使得暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)減少至少預(yù)定程度，則認(rèn)為輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)可通過非同時治療方案來滿足。如果沒有使得暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)減少至預(yù)定程度的非同時性治療方案，則認(rèn)為輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)可通過同時性治療方案來滿足。盡管存在可導(dǎo)致更少的暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)(至少低至預(yù)定程度)的非同時性治療方案，但是違反輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)具體而言意味著:所確定的治療方案是同時治療方案。
[0033]非同時治療方案描述了在整個治療時段里不是所有的目標(biāo)都進(jìn)行治療。也就是，可以至少在治療期間的一時間間隔里忽略至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)忽略。然而，優(yōu)選地是，在治療期間的至少一個時間間隔里對每個目標(biāo)進(jìn)行治療。與此相反，同時治療方案描述了在整個治療時段對所有目標(biāo)進(jìn)行同時治療。具體地，為了滿足輻射減少標(biāo)準(zhǔn)，受到治療輻射的健康體積優(yōu)選減少(具體說是必須減少)至少預(yù)定程度。換言之，如果減少小于預(yù)定程度，那么所有目標(biāo)同時受到輻射。因此，預(yù)定程度表示觸發(fā)同時治療方案與非同時治療方案之間的切換的閾值。該預(yù)定程度可以是相較于根據(jù)治療方案對至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)同時治療的情況而言針對健康體積的劑量減少的預(yù)定百分比，或者可以是由健康體積所吸收的劑量的預(yù)定劑量減少量，或者可以是健康體積受到治療輻射的時間減少量，或者可以是用減少的體積除以整個健康體積來定義的預(yù)定百分比，其中減少的體積是在從同時治療方案切換到非同時治療方案的情況下不受治療輻射的健康體積。當(dāng)然，還有其他用于定義預(yù)定程度的示例。如上所述，健康體積可以定義為至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)之間的健康體積。健康體 積可例如通過包含了至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)、且特別是在患者體內(nèi)的幾何體來定義，該幾何體可以例如是球體或立方體，并可具體定義為:出自多個可能的幾何體(具有一種或更多種類型)的、具有最小體積但卻包含了至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)的一個幾何體。健康體積也可以定義為患者體內(nèi)除去由至少兩個目標(biāo)所占據(jù)的體積以外的受到輻射的總體積。
[0034]輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)具體說定義為:如果非同時治療方案產(chǎn)生比同時治療方案更少(至少減少至預(yù)定程度)的暴露(具體說是受到治療輻射的健康體積)的話，則要求通過確定為非同時治療方案而非同時治療方案來減少患者身體受輻射的健康體積。特別地，如果非同時治療方案造成更少(至少減少至預(yù)定程度)的暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)，那么為了滿足輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)，至少一個治療束至少在治療期間的一時間間隔里無法同時穿過至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)。特別地，輻射體積減少標(biāo)準(zhǔn)要求:如果待確定的治療方案描述了非同時治療，那么治療方案(待確定的)則描述至少在治療期間的一時間間隔里至少兩個目標(biāo)的非同時治療，根據(jù)該非同時治療方案，與根據(jù)另一治療方案(其描述了在治療期間至少兩個目標(biāo)的同時治療)進(jìn)行治療的情況相比，更少的暴露(具體說至少為預(yù)定程度)會受到治療輻射，特別是患者身體中更少的健康體積會受到治療輻射。[0035]預(yù)定程度可以是上述示例的組合，也可以是其他示例。具體地說，預(yù)定程度可以是與同時治療方案(其描述同時治療)相比由非同時治療方案(其描述非同時治療)所引起的增加的治療時間的函數(shù)。特別地，如果選擇以非同時治療方案取代同時治療方案，所需的預(yù)定程度可以更高，其越高則治療時間增加越多。同時治療方案在同時治療至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)的同時，具體說通過盡最大可能地減少受治療輻射的健康體積的量來確定。針對最小化，可參考2010年8月出版的醫(yī)學(xué)物理學(xué)報37(8)中的文章“A method foroptimizing LINAC treatment geometry for volumetric modulated arc therapy ofmultiple brain metastases” ；Med.Phys.37(8)，August2010。
[0036]通過參考一個或多個子光束，優(yōu)選描述并具體提供了上述體積減少標(biāo)準(zhǔn)。特別地，如果通過與其他子光束空間上分離的子光束中的一個子光束來治療的目標(biāo)不多于一個，那么上述暴露(具體說是受到輻射的健康體積的量)可以減少和/或視為減少。更詳細(xì)地說，這意味著如果從空間分離的子光束的角度來觀察，不應(yīng)當(dāng)存在由空間分離的子光束所覆蓋的空間分離的目標(biāo)，但優(yōu)選地僅有一個目標(biāo)由空間分離的子光束所覆蓋。換言之，如果將所述至少兩個目標(biāo)投影到與所述一個或多個子光束中的一個空間分離的光束(的光束方向)相垂直的平面上，并且如果將空間分離的子光束的截面區(qū)域投影到該同一平面上，那么在所投射的截面區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選具有不多于一個的彼此空間分離的至少兩個投影的空間分離的目標(biāo)。另一方面，如果所投射的截面覆蓋了平面(稱為“投影平面”)中空間分離的兩個或多個投影目標(biāo)，那么暴露具體說是受到治療輻射的健康體積增加。在此情況下，兩個或多個目標(biāo)之間的體積受到治療輻射。術(shù)語“空間分離的子光束”是指子光束是完整的、具體說不與其他子光束接觸，特別是空間分離的子光束的投影截面區(qū)域不與另一子光束的投影截面區(qū)域重疊。特別地，如果根據(jù)治療方案在治療過程中兩個或多個子束合并，并且這導(dǎo)致了上述的重疊，那么認(rèn)為兩個或多個子光束作為一個新的空間分離的子光束。根據(jù)一實施例，存在經(jīng)定義的最小距離，投影目標(biāo)在投影平面中必須具有最小距離以便被認(rèn)為在投影平面中是“空間分離”的。該最小距離可以是例如大于Imm或5mm且小于IOcm或5cm的預(yù)定最小距離。該最小距離可以是治療設(shè)備所能實現(xiàn)的(特別是兩個相鄰的空間分離子束之間的光束整形設(shè)備所能實現(xiàn)的)最小距離的函數(shù)，具體說是可與其對應(yīng)。例如，一旦將準(zhǔn)直儀用于光束整形，則最小距離例如是當(dāng)只有一個葉片位于子光束之間時在兩個子光束之間所產(chǎn)生的距離，或者例如是該距離的函數(shù)，如該距離乘以預(yù)定因子(預(yù)定因子具體說大于0.1或0.3且小于3或10)。鑒于此，上述標(biāo)準(zhǔn)是針對空間分離的子光束來描述的。優(yōu)選地，確定允許在治療時段中(即整個治療時段期間)同時治療至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)的治療方案。但是，如果上述標(biāo)準(zhǔn)(即在空間分離的子光束的截面區(qū)域內(nèi)不多于一個目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn))不能得到滿足，那么允許、具體說優(yōu)選、具體說必須執(zhí)行至少兩個目標(biāo)的非同時治療。如上所述，根據(jù)一實施例，受到治療輻射的健康體積應(yīng)當(dāng)至少減少至上述的預(yù)定程度。根據(jù)一實施例，將此應(yīng)用于“不多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)(參見權(quán)利要求2所述的標(biāo)準(zhǔn))上，這意味著不多于一個目標(biāo)由空間分離的子光束來治療(具體說至少不長于預(yù)定時間)。換言之，認(rèn)為僅當(dāng)多于一個的投影目標(biāo)由空間分離的子光束的投影截面區(qū)域(連續(xù)地)覆蓋了超過預(yù)定時間的情況下，才會違反該“不多于一個目標(biāo)”的標(biāo)準(zhǔn)。而且，預(yù)定時間可以是由選擇非同時治療方案取代同時治療方案所造成的治療時間延長的函數(shù)。預(yù)定時間也可以是零或大于零的固定時間，特別地可長于0.1秒或I秒并且可短于10秒或I分鐘。預(yù)定時間也可以是根據(jù)同時治療方案由一個空間分離的子光束同時治療兩個目標(biāo)的時間的百分比。與該預(yù)定時間設(shè)定為零的情況相比，預(yù)定時間也可以是直到到達(dá)預(yù)定時間為止將要被健康體積額外地吸收的劑量的函數(shù)。
[0037]如上所述，根據(jù)本發(fā)明一實施例，輻射減少準(zhǔn)則可以由“不多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)來表示。因此，本實施例包括或由以下特征組成:
[0038]一種數(shù)據(jù)處理方法，其用于確定通過治療設(shè)備來放射治療至少兩個空間分離的目標(biāo)的治療方案，所述治療設(shè)備構(gòu)造為在治療時段中通過一個或多個子光束對所述至少兩個目標(biāo)進(jìn)行治療，所述一個或多個子光束構(gòu)成在治療時段根據(jù)治療方案將會穿過所述至少兩個目標(biāo)的至少一個治療束，所述治療設(shè)備進(jìn)一步構(gòu)造成至少在治療時段中的一時間間隔里允許由所述子光束中的至少兩個光束同時治療所述至少兩個目標(biāo)，所述方法包括通過計算機(jī)來執(zhí)行的以下步驟:
[0039]-獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，所述目標(biāo)數(shù)據(jù)描述了關(guān)于患者體內(nèi)的所述至少兩個空間分離的目標(biāo)的空間信息；
[0040]-獲取治療束約束數(shù)據(jù)，所述治療束約束數(shù)據(jù)允許確定出可通過所述治療設(shè)備來實現(xiàn)的潛在治 療方案，并且所述潛在治療方案描述了所述至少一個治療束的潛在排布，將其稱為潛在治療束排布；
[0041]獲取治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述了針對通過所述至少一個治療束來治療所述至少兩個目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，所述標(biāo)準(zhǔn)包括輻射減少準(zhǔn)則，所述輻射減少準(zhǔn)則描述了允許確定的治療方案，所述輻射減少準(zhǔn)則描述了以下標(biāo)準(zhǔn)a)和b):
[0042]a)所述標(biāo)準(zhǔn)a)描述了:如果所述至少兩個目標(biāo)投影到與所述一個或多個子光束中一個空間分離的子光束垂直的平面上，以及如果所述空間分離的子光束的截面區(qū)域投影到所述平面上，則在所投影的截面區(qū)域內(nèi)，所述至少兩個投影的空間分離目標(biāo)中存在不多于一個的目標(biāo)會空間上分離，具體說至少持續(xù)不會長過預(yù)定時間；和
[0043]b)所述標(biāo)準(zhǔn)b)允許:為了滿足標(biāo)準(zhǔn)a)，所述治療方案描述了至少在治療時段中的一時間間隔里所述至少一個治療束不會同時穿過所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)，其中，具體說僅當(dāng)這種情況造成受到治療輻射的健康體積至少減少到預(yù)定程度時才會被允許。
[0044]如果為了滿足治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)而確定非同時治療方案，那么不是所有的目標(biāo)均在整個治療時段同時進(jìn)行治療。具體說，如果沒有發(fā)現(xiàn)可滿足輻射減少準(zhǔn)則的同時治療方案，和/或特別是如果存在可滿足輻射減少準(zhǔn)則的(候選)非同時治療方案，那么具體說在治療時段的特定時段經(jīng)受治療的目標(biāo)優(yōu)選由一組目標(biāo)來描述。這組目標(biāo)可以是治療時段內(nèi)的時間的函數(shù)。治療方案優(yōu)選基于該組目標(biāo)來確定，也就是，根據(jù)本發(fā)明一實施例，該組目標(biāo)的獲取可以是確定治療方案之前的步驟，或者根據(jù)本發(fā)明另一實施例，該組目標(biāo)是在確定治療方案的過程中(例如通過使用交互式步驟)確定的。該組目標(biāo)可以通過確定如下這樣的設(shè)定來獲取:即，使得至少在治療時段中的一時間間隔里對所述至少兩個目標(biāo)中的每個目標(biāo)進(jìn)行治療，具體說使得每個所述目標(biāo)經(jīng)受一個治療療程要求的所需治療劑量(所需劑量由上述具體說包括于目標(biāo)治療束約束數(shù)據(jù)中的劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來描述)。
[0045]如上所述，優(yōu)選同時治療方案。如果這在不違反輻射減少準(zhǔn)則的情況下不可能實現(xiàn)，那么優(yōu)選使所述目標(biāo)組內(nèi)的目標(biāo)數(shù)目最大(特別是針對治療時段中的任何時刻)，以便特別地使整個治療時段最小。優(yōu)選地，治療束約束數(shù)據(jù)描述了這種最大化準(zhǔn)則。優(yōu)選地，治療束約束數(shù)據(jù)還描述了治療方案，特別是確定所述目標(biāo)組以使得治療時間最小。這種確定優(yōu)選基于目標(biāo)數(shù)據(jù)、治療束約束數(shù)據(jù)和治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來執(zhí)行。治療方案的確定優(yōu)選通過使用優(yōu)化算法來執(zhí)行，所述優(yōu)化算法具體說改變潛在治療束排布的參數(shù)(如光束的位置和/或治療時段)和/或所述目標(biāo)組(參見下文)以找出最優(yōu)治療方案。
[0046]治療方案可通過產(chǎn)生描述潛在治療束排布的多個候選治療方案來確定。然后，針對每個候選治療方案，檢查它們是否滿足治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。將最能滿足該標(biāo)準(zhǔn)的那一個選定為所確定的治療方案。
[0047]如上所述，治療方案的確定可以基于在最終確定治療方案之前所確定的所述目標(biāo)組。根據(jù)一實 施例，所述目標(biāo)組通過確定候選組來確定。該候選組通過如下方式來確定:即在治療時段的第一時間間隔里忽略所述至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)，并且在第一時間間隔以外的第二時間間隔期間將所忽略的所述至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)包括到該候選組中。然后，檢查是否可將治療方案確定為滿足治療束約束數(shù)據(jù)和治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的候選組。如果治療方案可以確定，則完成治療方案的確定。如果治療方案無法確定，則產(chǎn)生新的候選組，并且通過改變時間間隔和/或通過改變忽略的目標(biāo)來重復(fù)上述步驟。
[0048]上述的目標(biāo)忽略法可以依據(jù)BF暴力(brute-force)優(yōu)化算法，所述算法改變所有的可能選項以便找到最能滿足治療束標(biāo)準(zhǔn)的一組目標(biāo)?；蛘?，如果根據(jù)同時治療方案進(jìn)行治療，那么在違反了輻射減少準(zhǔn)則(具體說是“不多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn))期間，可以忽略目標(biāo)。因此，可以使用違反了 “不多于一個目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)”的同時治療方案，以便識別違規(guī)時間間隔，以及識別出那些涉及違反該標(biāo)準(zhǔn)的(多于一個的)目標(biāo)(稱為“違規(guī)目標(biāo)”)，即，其空間分離投影由一個空間分離的子光束的截面投影所覆蓋的目標(biāo)。因此，根據(jù)一實施例，在未忽略的目標(biāo)已受到治療輻射(具體說根據(jù)描述了針對未忽略目標(biāo)的劑量準(zhǔn)則的劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)忽略)之后，和/或具體說是在已執(zhí)行治療路徑變化(例如患者轉(zhuǎn)動；參見下文)之前或之后，優(yōu)選針對違規(guī)時間來忽略那些違規(guī)目標(biāo)中的至少一個目標(biāo)以便找到候選組，并且例如將至少一個違規(guī)目標(biāo)包含在所述目標(biāo)組中作為該目標(biāo)組的排除或非排除成員。
[0049]根據(jù)一實施例，將作為時間的函數(shù)的目標(biāo)組描述為將要逐個進(jìn)行治療的子組的序列。每個子組具體說由在一時間間隔期間被治療的固定目標(biāo)組成。也就是，在這個時間間隔內(nèi)經(jīng)受治療的目標(biāo)不變，并且具體說在這個時間間隔內(nèi)對該子組中的所有目標(biāo)同時進(jìn)行治療。治療方案優(yōu)選通過組合亞治療方案來確定，所述亞治療方案在治療時段期間逐個執(zhí)行以便順序地對所述子組進(jìn)行治療。換言之，每個亞治療方案描述了針對一時間間隔(也稱為“亞治療時段”)對一個子組進(jìn)行治療。亞治療方案是基于有關(guān)子組目標(biāo)的空間信息來確定的，亞治療方案描述的是對子組目標(biāo)的治療。該空間信息從目標(biāo)數(shù)據(jù)中獲取。因此，亞治療方案是基于目標(biāo)數(shù)據(jù)、治療束約束數(shù)據(jù)和治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定的。子組優(yōu)選選擇為使得:當(dāng)亞治療方案可以、但還沒有義務(wù)滿足針對子組目標(biāo)的劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的情況下，亞治療方案(即，所確定的治療方案)的組合使得根據(jù)所確定的治療方案對所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)進(jìn)行的治療能夠特別地滿足劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。特別地，目標(biāo)中的一個目標(biāo)根據(jù)劑量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)所需的劑量可以通過組合亞治療方案的方式來實現(xiàn)。由于子組可以、但不必包括比所述至少兩個目標(biāo)的總目標(biāo)少的目標(biāo)(并且優(yōu)選地包括多于零個目標(biāo)，特別是多于一個目標(biāo))，因此亞治療方案(其在滿足治療束約束數(shù)據(jù)和輻射減少準(zhǔn)則的同時，允許對所有子組目標(biāo)進(jìn)行同時治療)的確定要比治療方案(其描述了必須對所有目標(biāo)進(jìn)行治療并且必須滿足治療束約束數(shù)據(jù)和輻射減少準(zhǔn)則)更可能實現(xiàn)。時間間隔(在此時間間隔中根據(jù)亞治療方案進(jìn)行治療)在本文中還稱為亞治療時段。亞治療方案優(yōu)選地針對所有子組目標(biāo)、但不必針對待治療的所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)而滿足輻射減少準(zhǔn)則，特別是滿足“不多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)。滿足輻射減少準(zhǔn)則特別意味著:通過忽略另一子組目標(biāo)的做法，無法實現(xiàn)遭受輻射的健康體積的減少(具體是至少減少到預(yù)定程度)。
[0050]治療設(shè)備優(yōu)選包括光束源，其可相對于至少兩個目標(biāo)移動。光束源的移動具體說限制為:必須沿路徑移動，以傳送弧形的適形輻射。具體說，患者在治療過程中唯一的運(yùn)動是患者的轉(zhuǎn)動。路徑相對于患者的相對位置可以變化，例如通過上述轉(zhuǎn)動來變化。相對于患者可改變自身位置且被描述在參考系統(tǒng)(至少兩個目標(biāo)處于其中)中的路徑稱為“治療路徑”。因此，該治療路徑可由于患者的移動而改變。被描述在參考系統(tǒng)(至少兩個目標(biāo)處于其中)中的路徑稱為“設(shè)備路徑”。當(dāng)患者移動時，該設(shè)備路徑不變化。路徑可具體為圓弧形狀，即光束源沿圓弧移動。移動具體說從起點到終點，然后再以相反反向從終點返回到起點。這兩種移動均稱為完整移動。僅當(dāng)光束源處在路徑中的一個或多個部分內(nèi)或整個路徑中時，才能在完整移動過程中發(fā)出放射。該部分可根據(jù)光束源向前或向后移動而不同。上述亞治療方案可以具體說描述針對路徑的一部分或針對路徑(即整個路徑)的治療。亞治療方案具體說與光束源的移動(其中不存在移動方向的變化)有關(guān)。因此，例如第一亞治療方案涉及例如0-30°的圓弧部，第二亞治療方案涉及例如30-60°的圓弧部，并且第三亞治療方案涉及例如60-90°的另一后續(xù)圓弧部，而第四圓弧部涉及光束源沿著從例如60°至30°的圓弧部向后移動。例如，第一和第三子組包括至少兩個目標(biāo)的所有目標(biāo)，第二子組忽略忽略至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)。通過這種忽略，第二亞治療方案可滿足輻射減少準(zhǔn)則。然后，例如第四亞治療方案描述對忽略的一個或多個目標(biāo)的治療，以完成對所有目標(biāo)的治療。通過在沿著路徑向前移動的過程中忽略目標(biāo)以及通過在沿同一路徑向后移動的過程中治療所忽略的目標(biāo)，治療時間可被最小化。上述圓弧部僅代表示例。
[0051]根據(jù)一實施例，將子組分配給一個路徑(即，從設(shè)備路徑的起點至設(shè)備路徑的終點的整個路徑)。因此，光束源沿著該設(shè)備路徑移動以治療子組中的一個子組，并且重復(fù)這種做法(例如向前或向后移動)直到對所有子組進(jìn)行了治療(這意味著已經(jīng)對所述至少兩個目標(biāo)的所有目標(biāo)進(jìn)行治療)。例如，在沿設(shè)備路徑的第一移動過程中，對第一子組進(jìn)行治療。然后，在設(shè)備路徑的第二移動過程中，對第二子組進(jìn)行治療，這表示在仍遵守輻射減少準(zhǔn)則的同時盡可能多地包括從第一子組忽略的目標(biāo)。如果有必要，在光束源沿設(shè)備路徑的后續(xù)移動過程中對第三子組或多個子組進(jìn)行治療，以最終治療所有目標(biāo)。優(yōu)選地，僅當(dāng)已對所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)至少持續(xù)治療了某時間間隔之后(換言之，僅當(dāng)所述至少兩個目標(biāo)中的每個目標(biāo)已成為經(jīng)治療的子組的成員之后)，才會改變治療路徑，例如，通過患者的轉(zhuǎn)動來改變路徑。
[0052] 路徑中目標(biāo)被忽略的部分在本文中稱為忽略部，并且路徑中對所忽略的目標(biāo)進(jìn)行治療的部分在本文中稱為補(bǔ)充部。根據(jù)一實施例，忽略部由描述了一種通過以第一方向(如向前)移動光束源進(jìn)行治療的亞治療方案來描述，并且補(bǔ)充部由描述了一種通過以第二方向(如向后)移動光束源進(jìn)行治療的亞治療方案來描述。這里，措辭“向后移動”和“向前移動”可任意調(diào)換。第一和第二方向可以相同或不同，具體說可以相反。根據(jù)一特定實施例，如果忽略部和補(bǔ)充部屬于同一治療路徑，那么它們彼此不同。根據(jù)另一實施例，針對光束源的向前移動和的向后移動，存在不同的治療路徑。具體說，不同的治療路徑通過在參考系統(tǒng)中移動所述至少兩個目標(biāo)(即，患者身體的至少兩個目標(biāo))來實現(xiàn)，其中沿著第一路徑移動的光束源處于該參考系統(tǒng)中。所述移動具體說是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。例如，光束源沿著描述第一治療路徑的設(shè)備路徑的圓弧移動。然后，轉(zhuǎn)動患者。然后光束源沿著相同設(shè)備路徑的同一圓弧向后移動，但由于患者的轉(zhuǎn)動使得第二治療路徑與第一路徑不同。請注意，術(shù)語治療路徑是指患者與所述至少兩個目標(biāo)之間的相對位置。因此，在治療設(shè)備所處的參考系統(tǒng)中的設(shè)備路徑的圓弧位置不變化，而在患者所處的參考系統(tǒng)中的相應(yīng)治療路徑(如圓弧)的位置由于患者在治療設(shè)備所處的參考系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動而發(fā)生變化。優(yōu)選地，在這種情況下，如果所述至少兩個目標(biāo)在治療設(shè)備所處(即其中一個或多個可能的設(shè)備路徑所處的)的參考系統(tǒng)中不存在相對移動的話，那么忽略部和補(bǔ)充部將是相同的。特別地，由于患者的轉(zhuǎn)動，那些允許滿足治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的不同的子光束入射方向都是可以的。忽略部和補(bǔ)充部是設(shè)備路徑的相同部分的情況僅作為備選項，忽略部和補(bǔ)充部當(dāng)然也可以不同。特別地，第一治療路徑的終點優(yōu)選與第二治療路徑的起點相同，以減少治療時間。
[0053]具體說，一個子組和/或一個亞治療方案的確定取決于其他用于確定治療方案的已確定的子組和/或亞治療方案，從而階段性地確定子組和最終的目標(biāo)組。
[0054]因為，正如上面已提及的，光束的產(chǎn)生受到某些技術(shù)限制，具有特定排布的目標(biāo)無法通過治療光束源和光束整形設(shè)備的特定配置來治療。例如，如果所述至少兩個目標(biāo)中的至少兩個目標(biāo)都位于與多葉式準(zhǔn)直儀的葉片的移動方向平行的方向上，那么在沒有將至少一部分子光束引導(dǎo)至位于所述至少兩個目標(biāo)之間的健康體積上的情況下，可能無法將子光束引導(dǎo)至每個目標(biāo)上。然而，這種情況應(yīng)當(dāng)盡量避免，以盡可能少地使患者暴露在輻射下。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，針對光束源相對于所述至少兩個目標(biāo)的優(yōu)選為弧形的相對移動(沿治療路徑)，定義出至少一個極為垂直的平面，其中針對至少一個平面來確定至少一個子治療束排布，其中，將從上述目標(biāo)子組中持續(xù)忽略了整個治療時段和/或治療時段的至少一個時間間隔的那些目標(biāo)分配給后續(xù)目標(biāo)組，直到每個目標(biāo)都包含在所述至少一個目標(biāo)子組的至少一個子組中，并且其中，確定出包括了一個剩余目標(biāo)的可能的最后一個目標(biāo)子組。應(yīng)當(dāng)理解，如果一個目標(biāo)仍未能分配到任何的目標(biāo)子組中，則必須確定出只包括該目標(biāo)的另一目標(biāo)子組，以確保每個目標(biāo)都可分配到目標(biāo)子組中，以通過治療束對目標(biāo)進(jìn)行治療。
[0056]換言之，每個所定義的、極為垂直的平面均包括由上述方法步驟確定出的至少一個目標(biāo)子組。針對平面對至少一個目標(biāo)子組的確定，可以取決于或可以獨立于針對另一平面所確定的至少一個目標(biāo)子組的確定。
[0057]如果光束源沿直線移動或優(yōu)選沿一圓弧形路徑移動時，一定時間間隔是指在此期間由光束源所覆蓋的某扇形區(qū)(sector)或某角度。因此，目標(biāo)在一定的治療時間間隔中被忽略可以說成是:該目標(biāo)針對一定治療距離或一定治療角度被忽略。換言之，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，就已針對先前一平面所忽略的至少一個目標(biāo)而言，僅考慮治療角度。例如，如果目標(biāo)在平面中持續(xù)忽略了一定距離或角度，那么在后續(xù)的平面中只有該距離或角度將由光束源所覆蓋。由于光束源僅覆蓋平面中可被考慮的距離或角度，因此這允許進(jìn)一步減少治療時間，其中所述角度或距離是目標(biāo)已經(jīng)在先前平面(具體說是前一個平面)中被忽略掉的距離或角度。[0058]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，控制數(shù)據(jù)設(shè)置為:包括關(guān)于所確定的至少一個治療束排布和/或至少針對至少一個平面所確定的一組至少兩個目標(biāo)的信息，特別是，包括這些信息以通過至少一個分別確定的治療束排布來依次治療針對至少一個平面所確定的至少一個目標(biāo)組。換言之，控制數(shù)據(jù)基于用于同時治療一組至少兩個目標(biāo)而確定的治療方案(治療束排布)來確定。該控制數(shù)據(jù)配置為產(chǎn)生用于控制躺椅和治療設(shè)備中的至少一個的控制信號，所述治療設(shè)備包括如下文所進(jìn)一步描述的光束整形設(shè)備和光束源。更一般地說來，控制數(shù)據(jù)配置為產(chǎn)生用于控制用于將包括至少兩個子光束的光引導(dǎo)至目標(biāo)、相對于目標(biāo)移動光束以及相應(yīng)地對光束的截面區(qū)域形狀進(jìn)行整形的任何設(shè)備的控制信號。
[0059]本發(fā)明的另一方面涉及一種程序，其在運(yùn)行在計算機(jī)上時使計算機(jī)能夠執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，和/或涉及其上以非暫時方式存儲了程序的程序存儲介質(zhì)和/或一種運(yùn)行有所述程序的計算機(jī)或者其存儲器加載有所述程序的計算機(jī)；和/或涉及一種攜帶了可表示所述程序(具體說是上述程序)的信息的信號波，具體說是數(shù)字信號波，上述程序具體說包括適于執(zhí)行前述權(quán)利要求中的一項方法的所有步驟的代碼器。
[0060]本發(fā)明的又一方面涉及一種放射治療系統(tǒng)，包括:
[0061]-上述權(quán)利要求所述的計算機(jī)⑴；
[0062]-用于安置患者(6)的躺椅⑵；和
[0063]-治療設(shè)備(3)，其包括光束整形設(shè)備(4)和光束源(5)；
[0064]其中所述 治療設(shè)備(3)和躺椅(2)相對于彼此可移動，具體是其中所述躺椅(2)在水平面上可轉(zhuǎn)動和/或所述治療設(shè)備(3)可沿著位于特定的垂直定向平面中的圓弧形路徑移動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0065]下面參考附圖，對本發(fā)明的以下示例性實施例進(jìn)行說明，其中附圖僅視為是本發(fā)明的示例，而不意在將本發(fā)明限制于這些具體實施例。
[0066]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性流程圖；
[0067]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的放射治療系統(tǒng)的示例性實施例；
[0068]圖3示出了多葉式準(zhǔn)直儀的兩種配置；
[0069]圖4示出了從不同方向看到的三個目標(biāo)。
【具體實施方式】
[0070]如圖1所示，獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)、治療束約束數(shù)據(jù)和治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，作為用于確定通過治療方案對一組至少兩個目標(biāo)同時進(jìn)行治療的治療方案的約束，其中，目標(biāo)數(shù)據(jù)描述了患者體內(nèi)的待治療目標(biāo)的空間信息，治療束約束數(shù)據(jù)描述了可能的治療束排布，并且治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述了針對目標(biāo)進(jìn)行治療的標(biāo)準(zhǔn)。如果在不違反治療標(biāo)準(zhǔn)的情況下無法通過一個治療束排布來治療所有目標(biāo)的話，那么從候選的目標(biāo)子組中忽略掉可造成違規(guī)的一個或多個目標(biāo)，由此獲得包括了可通過給定的治療束排布同時進(jìn)行治療的目標(biāo)的目標(biāo)子組，其中，亞治療方案可根據(jù)目標(biāo)子組來確定，以對目標(biāo)子組進(jìn)行治療。由于忽略的目標(biāo)(或多個忽略的目標(biāo))將不會與先前所確定的目標(biāo)子組一起進(jìn)行治療，因此優(yōu)選確定至少一個另外的目標(biāo)子組來包含忽略的目標(biāo)/多個目標(biāo)，其中另外的亞治療方案可根據(jù)另外的目標(biāo)子組來確定。
[0071] 通過組合所確定的亞治療方案，確定出針對所有目標(biāo)的治療方案。
[0072]而且，基于已確定的治療方案，可提供配置成以產(chǎn)生控制信號的控制數(shù)據(jù)，該控制信號用于控制對光束(特別是子光束)的截面形狀和/或相對于目標(biāo)的相對光束位置(特別是子光束位置)進(jìn)行整形的至少一個設(shè)備，所述設(shè)備例如為可移動光束源、光束整形設(shè)備(如(可移動的、具體說是可旋轉(zhuǎn)的)多葉式準(zhǔn)直儀)和/或用于安置患者的躺椅。
[0073]圖2示出本發(fā)明的放射治療系統(tǒng)的實施例，其包括加載有程序的計算機(jī)I和安置患者的躺椅2，該程序使計算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明的方法、特別是控制包括了光束整形設(shè)備4和光束源5的治療設(shè)備3。
[0074]從圖2中可以看出，治療設(shè)備3可以在沿著繞軸線A移動的圓弧形路徑的垂直平面中移動，從而圍繞躺在躺椅2上的患者6移動。
[0075]光束源5產(chǎn)生輻射光束，所述輻射光束包括指向患者6體內(nèi)的多個目標(biāo)T的至少兩個子光束。光束/子光束的截面區(qū)域具體而言通過光束整形設(shè)備4形成，以將每個子光束分配用于治療目標(biāo)T中的一個(或多個)目標(biāo)。治療設(shè)備3沿著其繞患者移動的路徑上的預(yù)定距離進(jìn)行移動，而光束源5產(chǎn)生用于治療目標(biāo)T的光束。當(dāng)通過光束對第一目標(biāo)子組進(jìn)行治療之后，可以通過光束再對目標(biāo)T的第二和其他子組進(jìn)行治療。根據(jù)一實施例，當(dāng)已通過光束對所有目標(biāo)T都進(jìn)行治療之后，躺椅2圍繞軸線B轉(zhuǎn)動，以改變患者6與治療設(shè)備3之間的相對位置。這在本文中稱為針對治療設(shè)備確定新的平面。根據(jù)另一實施例，躺椅轉(zhuǎn)動是在對所有目標(biāo)進(jìn)行治療之前進(jìn)行的，并且在至少一個其他平面中，可以對在先前的平面中尚未經(jīng)治療的目標(biāo)進(jìn)行治療。
[0076]圖3示出多葉式準(zhǔn)直儀的兩種配置，其葉片可沿箭頭所示的水平方向移動。多葉式準(zhǔn)直儀對以垂直于投影平面的方向D延伸的治療束進(jìn)行整形。
[0077]由于通過由左側(cè)的多葉式準(zhǔn)直儀配置(圖3中示出)整形的光束來治療的目標(biāo)T不在葉片的移動方向上重疊，因此多葉式準(zhǔn)直儀能夠?qū)馐M(jìn)行整形，從而通過空間分離的子光束對每個目標(biāo)T進(jìn)行治療。由此，使得遭受治療輻射的健康體積最小，并且低于圖3所示的右側(cè)配置。
[0078]從多葉式準(zhǔn)直儀的右側(cè)配置(圖3中示出)可以看出，目標(biāo)T在葉片的運(yùn)動方向上重疊，由此目標(biāo)T之間出現(xiàn)間隙G，該間隙將導(dǎo)致由多葉式準(zhǔn)直儀整形的光束會被位于兩個目標(biāo)T之間的健康體積所吸收。為了避免這種情況，多葉式準(zhǔn)直儀可以繞平行于方向D的軸線旋轉(zhuǎn)(為了得到上述左側(cè)配置)，以使得兩個目標(biāo)在葉片的運(yùn)動方向上不重疊(在這種情況下，將多葉式準(zhǔn)直儀轉(zhuǎn)動90度將避免這種情況)。如果這種轉(zhuǎn)動不可行，那么這將由治療束約束數(shù)據(jù)來描述，并且為了滿足輻射減少準(zhǔn)則，將忽略兩個目標(biāo)T中的一個目標(biāo)以得到第一目標(biāo)子組，并將其他目標(biāo)包括在第二目標(biāo)子組中。
[0079]圖4顯示了由治療束來治療的多個目標(biāo)a、b和C。目標(biāo)a、b和c表示治療患體部位，并且包含在表征患者身體所形成的類立方體的體積中。而且，可以看到平面P，其中治療光束源可以在平面P中移動，從而將治療束指向基本上處于平面P內(nèi)的目標(biāo)a、b和C。假設(shè)準(zhǔn)直儀葉片可以平行于平面P移動(以位置I那樣的垂直移動)，并且治療束從位置I指向目標(biāo)a、b和C。在第一亞治療時間間隔中，第一目標(biāo)子組a、b和c可以在不違反“不多余一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行治療。葉片限定出第一子光束的第一截面區(qū)域Al和第二子光束的第二截面區(qū)域BI。第一和第二子光束構(gòu)成治療束。因此，第一子光束治療目標(biāo)a和b。然而，這些目標(biāo)是重疊的并且彼此不相互分離，這意味著并不違反“不多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)。僅治療一個目標(biāo)(即，目標(biāo)c)的第二子光束適用同種情況。然而，當(dāng)治療設(shè)備以順時針方向移動到位置2時，目標(biāo)a和b以如下方法布置，即準(zhǔn)直儀葉片(只能以平行于平面P的方向移動)無法形成所謂圍繞每個目標(biāo)的島區(qū)(island)。也就是，截面區(qū)域A2覆蓋了空間分離的目標(biāo)a和b。即使準(zhǔn)直儀可以某角度繞垂直于圖4的軸線轉(zhuǎn)動，這也無法在不違反輻射減少準(zhǔn)則的情況下單獨地通過各自的子光束對每個目標(biāo)進(jìn)行治療。如圖4所示，當(dāng)治療束從方向2指向目標(biāo)a、b和c時，準(zhǔn)直儀葉片不能進(jìn)行如下移動，即由準(zhǔn)直儀葉片覆蓋目標(biāo)a與b之間的間隙G。然而，這種從方向2治療目標(biāo)a、b和c的做法將違反輻射減少準(zhǔn)則，因為出現(xiàn)了健康體積所吸收不必要的治療束的情況。更詳細(xì)地說，目標(biāo)a和b在第一子光束的截面區(qū)域A2內(nèi)空間分離，因此，針對目標(biāo)a和b而言，至少在對應(yīng)于違規(guī)時間的第二子治療時間間隔里違反了 “多于一個目標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)。
[0080]違反輻射減少準(zhǔn)則可以通過在違規(guī)時間里“忽略”違規(guī)目標(biāo)a或b中的一個目標(biāo)來克服。在本示例中，在違反了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的時段中持續(xù)忽略目標(biāo)b，這也可以從圖4的底部視圖中看出。因此，第二子組僅由目標(biāo)a和c構(gòu)成，分別由截面區(qū)域A2’和B2覆蓋。當(dāng)治療設(shè)備進(jìn)一步沿著方向3移動的路徑移動時，準(zhǔn)直儀葉片可移動形成圍繞目標(biāo)a和b的島區(qū)，目標(biāo)a和b的投影在截面區(qū)域A3的平面上的重疊。因此，沒有違反輻射減少準(zhǔn)則。因此，針對第一治療時間間隔(其包含從方向I進(jìn)行的治療)，存在由目標(biāo)a、b和c組成的第一目標(biāo)子組。而且，針對第二亞治療時間間隔(其包含從方向2進(jìn)行的治療)，還存在由目標(biāo)a和c組成的第二目標(biāo)子組。針對第三治療時間間隔(其包含從方向3進(jìn)行的治療)，存在由目標(biāo)a、b和c組成的第三目標(biāo)子組。[0081]容易理解，與目標(biāo)a和c相比，在治療時段中的出現(xiàn)違反治療束標(biāo)準(zhǔn)的時間間隔里已經(jīng)忽略的目標(biāo)b只吸收了治療束能量的一小部分。因此，可以將目標(biāo)b分配至另一目標(biāo)子組(第四子組)中，使得例如當(dāng)治療設(shè)備從位置3向位置I返回移動時，在第四亞治療時間間隔對目標(biāo)b進(jìn)行處理。備選地，已經(jīng)從一組目標(biāo)中忽略的目標(biāo)，例如目標(biāo)b，可以分配到在治療設(shè)備從位置I向位置3的第二移動期間接收治療的目標(biāo)子組中。進(jìn)一步備選地，已經(jīng)從先前的目標(biāo)組中忽略的目標(biāo)可以在目標(biāo)已相對于垂直平面P進(jìn)行轉(zhuǎn)動(特別是通過繞垂直軸線轉(zhuǎn)動患者的方式)之后，再接收治療。通過這種轉(zhuǎn)動，定義出與第一平面P不同的新平面P，其中治療設(shè)備可以沿著移動路徑進(jìn)行移動。
[0082]優(yōu)選地，忽略的目標(biāo)(諸如目標(biāo)b)在某時間間隔或治療設(shè)備所移動的設(shè)備路徑的各個部分中接受了治療，例如是與某時間間隔或治療設(shè)備所移動的設(shè)備路徑的各個部分相對應(yīng)的圓弧部，例如先前已忽略了目標(biāo)或多個目標(biāo)的圓弧部。
[0083]換言之，本發(fā)明還包括以下內(nèi)容:
[0084]一種利用可傳遞適形輻射圓弧的光束整形設(shè)備、無需移動患者而是僅轉(zhuǎn)動患者就能夠?qū)蝹€患者的多個病變進(jìn)行放射治療的過程，其使用以下步驟:
[0085]為每個圓弧選擇在光束整形設(shè)備的葉片的運(yùn)動方向上不重疊的病變子組，從而確保針對葉片、針對病變子組不發(fā)生不期望的健康組織暴露，然后，通過適形圓弧對這些病變進(jìn)行治療，重復(fù)從其余未經(jīng)治療的病變中選擇病變子組，進(jìn)行后續(xù)的適形圓弧治療，直到圓弧面中再沒有未經(jīng)治療的病變?yōu)橹?，然后以新的躺椅角度繼續(xù)執(zhí)行。優(yōu)選地，針對下一圓弧面，病變只選定為那些出現(xiàn)有重疊的治療圓弧角度的子組，以減少角度范圍和相關(guān)治療時間。優(yōu)選地，針對額外的病變子組，從初始角度起改變躺椅角度，以使得更好地在正常組織上分配攝入劑量。優(yōu)選地，準(zhǔn)直儀角度優(yōu)化為將所有病變包括到單個適形圓弧中。優(yōu)選地，準(zhǔn)直儀角度優(yōu)化為盡 可能使圓弧面的數(shù)量或它們的角度范圍最小。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)處理方法，其用于確定通過治療設(shè)備來放射治療至少兩個空間分離的目標(biāo)的治療方案，所述治療設(shè)備構(gòu)造為在治療時段中通過一個或多個子光束對所述至少兩個目標(biāo)進(jìn)行治療，所述一個或多個子光束構(gòu)成在治療時段根據(jù)治療方案將要穿過所述至少兩個目標(biāo)的至少一個治療束，所述治療設(shè)備進(jìn)一步構(gòu)造成至少在所述治療時段中的一時間間隔里允許由所述子光束中的至少兩個子光束同時治療所述至少兩個目標(biāo)，所述方法包括通過計算機(jī)來執(zhí)行的以下步驟: -獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，所述目標(biāo)數(shù)據(jù)描述了關(guān)于患者體內(nèi)的所述至少兩個空間分離的目標(biāo)的空間信息； -獲取治療束約束數(shù)據(jù)，所述治療束約束數(shù)據(jù)允許確定出可通過所述治療設(shè)備來實現(xiàn)的潛在治療方案，并且所述潛在治療方案描述了所述至少一個治療束的潛在排布，其稱為潛在治療束排布； -獲取治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述了用于通過所述至少一個治療束來治療所述至少兩個目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，所述標(biāo)準(zhǔn)包括輻射減少準(zhǔn)則，所述輻射減少準(zhǔn)則描述了允許確定的、描述了在所述治療時段中的一時間間隔里對所述至少兩個目標(biāo)進(jìn)行非同時治療的治療方案，條件是與描述了在治療時段中對所述至少兩個目標(biāo)進(jìn)行同時治療的治療方案相比，這種非同時治療方案描述了所述至少兩個目標(biāo)外部的患者身體部位更少地暴露于治療輻射下，具體說少到至少預(yù)定程度；和 -基于所述目標(biāo)數(shù)據(jù)、所述治療束約束數(shù)據(jù)和所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確定滿足所述輻射減少準(zhǔn)則的治療方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輻射減少標(biāo)準(zhǔn)包括如下標(biāo)準(zhǔn)a)和b)，具體說由以下標(biāo)準(zhǔn)a)和b)來表示: a)所述標(biāo)準(zhǔn)a)描述了:如果將所述至少兩個目標(biāo)投影到與所述一個或多個子光束中一個空間分離的子光束相垂直的平面上，以及如果將所述空間分離的子光束的截面區(qū)域投影到所述平面上，則在所投射的截面區(qū)域內(nèi)，所述至少兩個投影的空間上分離的目標(biāo)中存在不多于一個的目標(biāo)會在具體說至少持續(xù)不會長過預(yù)定時間里空間上分離具體說至少預(yù)定距離；和 b)所述標(biāo)準(zhǔn)b)允許:為了滿足標(biāo)準(zhǔn)a)，所述治療方案描述了至少在治療時段中的一時間間隔里所述至少一個治療束不會同時穿過所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)，其中，具體說僅當(dāng)這種情況造成所述至少兩個目標(biāo)之外的患者身體部位的暴露至少減少到預(yù)定程度時才會被允許。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，具體說如果確定不出既描述了所述同時治療又滿足所述輻射減少準(zhǔn)則的治療方案時，具體說如果為了滿足所述輻射減少標(biāo)準(zhǔn)使得所述至少一個治療束在治療過程中不能同時穿過所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)，則具體說基于一組目標(biāo)來確定所述治療方案，所述目標(biāo)組將從所述至少兩個目標(biāo)中選擇出的、通過所述至少一個治療束同時治療的目標(biāo)描述為時間的函數(shù)，并且其中至少在所述治療時段的一時間間隔里選擇所述至少兩個目標(biāo)中的每個目標(biāo)，并且其中至少在所述治療時段的一時間間隔里不是所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)都被選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將所述目標(biāo)組中的目標(biāo)數(shù)目最大化，以用于基于所述目標(biāo)數(shù)據(jù)、所述嗎治療束約束數(shù)據(jù)和所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定所述治療方案。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，基于所述目標(biāo)數(shù)據(jù)、所述治療束約束數(shù)據(jù)和所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定所述目標(biāo)組使得所述治療時間最短。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的方法，其中，通過確定候選組來確定所述目標(biāo)組，所述候選組通過如下方法確定:在所述治療時段的第一時間間隔期間忽略所述至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)、在所述治療時段中的第一時間間隔以外的第二時間間隔期間將所忽略的所述至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)納入到所述候選組中、確定是否能夠針對所述候選組來確定所述治療方案、以及如果可以確定所述治療方案則將所述候選組確定為所述目標(biāo)組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過如下方式確定候選組:在所述潛在治療方案違反了體積減少準(zhǔn)則的某時間間隔里忽略所述至少兩個目標(biāo)中的一個或多個目標(biāo)，并且在所述治療時段內(nèi)且在所述違規(guī)時間間隔以外的時間間隔里將所述至少兩個目標(biāo)中忽略的一個或多個目標(biāo)納入到所述候選組中，其中所述體積減少準(zhǔn)則特別是根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)準(zhǔn)a)，所述潛在治療方案滿足在整個所述治療時段對所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)同時進(jìn)行治療的條件，所述時間間隔稱為違規(guī)時間間隔。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述治療方案通過組合要在所述治療時段期間逐個地執(zhí)行并分別描述了對所述至少兩個目標(biāo)的子組進(jìn)行治療的亞治療方案來確定，所述亞治療方案基于關(guān)于各個子組的目標(biāo)、所述治療束約束數(shù)據(jù)和所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的空間信息來確定，對所述子組進(jìn)行選擇，使得每個目標(biāo)均包括在所述子組中的至少一個子組中，并且所述亞治療方案針對所述子組的所有目標(biāo)，滿足所述體積減少標(biāo)準(zhǔn)，具體說是滿足根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)準(zhǔn)a)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述治療束標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括:在亞治療時間間隔期間根據(jù)各個所述亞治療方案對每個子組的所有目標(biāo)都至少順序地進(jìn)行治療，優(yōu)選為同時治療。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述子組基于候選子組來確定，并且將所述候選子組中的某候選子組選擇為可針對其確定亞治療方案的子組，所述亞治療方案描述了在不違反所述輻射減少準(zhǔn)則的同時在整個亞治療時段期間同時治療所述子組中的所有目標(biāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任一項所述的方法，其中，所述治療設(shè)備包括治療光束源以發(fā)出至少一個治療束，其中存在所述治療光束源相對于所述至少兩個目標(biāo)的移動路徑，其稱為治療路徑，所述移動路徑具體說是在相對于所述至少兩個目標(biāo)垂直的至少一個平面中的優(yōu)選圓弧形的相對移動，所述亞治療方案描述了在所述光束源沿所述治療路徑和/或所述治療路徑的一部分上的移動過程中進(jìn)行的治療， a)其中，在存在所述光束源沿著起點和終點之間的所述治療路徑的多于一個的完整運(yùn)動，其中將對每個子組的治療分別分配給所述完整運(yùn)動中的一個完整運(yùn)動，使得通過執(zhí)行多于一個的完整運(yùn)動來治療所有目標(biāo)，具體地說其中確定所述治療方案，使得在已對所述至少兩個目標(biāo)中的所有目標(biāo)進(jìn)行治療的情況下及治療之后，所述治療路徑僅當(dāng)通過在所述治療設(shè)備所處的參考系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動患者時才會改變，特別是通過旋轉(zhuǎn)所述平面時才會改變， b)其中，在所述光束源沿所述治療路徑的第一子部向前移動過程中，根據(jù)亞治療方案之一所忽略的目標(biāo)在向后移動過程中或沿所述治療路徑的可與所述第一子部相同的第二子部向后移動過程中根據(jù)另一亞治療方案接收治療；和/或c)其中，在所述光束源沿第一治療路徑的第一子部移動過程中，根據(jù)亞治療方案之一所忽略的目標(biāo)在沿第二治療路徑的第二子部移動過程中根據(jù)另一亞治療方案接收治療，其中所述第一治療路徑和第二治療路徑具體說由于患者在所述治療設(shè)備所處的參考系統(tǒng)中的移動而不同，具體說通過相對于所述垂直平面來轉(zhuǎn)動所述至少兩個目標(biāo)而產(chǎn)生的移動，其中具體說，當(dāng)患者在所述參考系統(tǒng)中不移動的情況下所述第一和第二子部將相同。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，描述了同時治療、并用于定義所述輻射減少準(zhǔn)則的所述治療方案是一種通過使受到治療輻射的健康體積最小化而確定的治療方案。
13.一種程序，當(dāng)其運(yùn)行在計算機(jī)上或者當(dāng)加載到計算機(jī)上時使計算機(jī)執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，和/或一種具體說以非暫時方式存儲所述程序的程序存儲介質(zhì)；和/或一種運(yùn)行有所述程序的計算機(jī)或者其存儲器加載有所述程序的計算機(jī)；和/或一種攜帶了可表示所述程序、具體說是上述程序的信息的信號波，具體說是數(shù)字信號波，所述程序具體說包括適于執(zhí)行上述權(quán)利要求中任一項所述的方法的所有步驟的代碼器。
14.一種放射治療系統(tǒng),包括: 如權(quán)利要求13所述的計算機(jī)(1)； 用于安置患者(6)的躺椅⑵；和 治療設(shè)備(3)，其包括光束整形設(shè)備(4)和光束源(5)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放射治療系統(tǒng)，其中，所述治療設(shè)備(3)與躺椅⑵相對于彼此可移動，具體說是其中所述躺椅(2)在水平面上可轉(zhuǎn)動和/或所述治療設(shè)備(3)可沿著位于特定的垂直定向平面中的圓弧形路徑移動。
【文檔編號】A61N5/10GK103957995SQ201180075058
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月23日
【發(fā)明者】斯特凡·維爾斯邁爾 申請人:博醫(yī)來股份公司