专利名称：用于确定辐照规划的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的方法以及ー种相应的装置。本发明尤其涉及ー种用于确定辐照规划的方法，以用于在粒子治疗或微粒治疗、所谓的多束粒子治疗的范围内通过多个射束辐照患者。
背景技术：
在也称为多场辐照的多射束粒子治疗中，由具有不同入射角度的多个射束提供的福射相加为在目标体积上适合的剂量分布。射束的粒子注量轮廓(Teilchenfluenzprofil)通常由自动的最优化方法来确定，该最优化方法基于由人作为用户定义的医疗目标工作。该目标通常作为关于产生的剂量分布的条件来表达。目前，有以下两种原理方案来详细说明剂量条件或者用户分开地规定每个射束的期望的部分剂量，例如这样，使得其关于目标是均勻的(英语“Single-Beam-Optimization”SBO,单射束最优化)，或者用户规定期望的 关于目标的所有射束的总和剂量(Intensity-Modulated Particle Therapy, IMPT,强度调制粒子治疗)。在MPT中，对于单个的辐射剂量不设置条件，并且因此单个的辐射剂量可以是极不均匀的。SBO和頂PT这两种方法都具有其优点和缺点，这些优点和缺点随后在參考图1-8的情况下说明。图I示出了所谓的剂量一体积直方图，其中在X轴上描绘按照灰度(Gray，Gy)的辐射剂量并且在I轴上以百分比描绘组织体积份额。曲线1-3对于组织区域分别给出，各个组织的百分之几(y轴)得到按照X轴上的值的辐射剂量，或者更多。这样的剂量-体积直方图(DVH)例如可以在辐照之前通过在预先给定的辐照參数的情况下进行仿真来确定。在图I中曲线I和2示出了例如对于敏感组织区域或器官的剂量-体积直方图，也就是对于在辐照时位于辐照路径上，但应当尽可能少地辐照的组织区域或器官，因为其不是辐照的目标区域。因此目的在干，使得这些曲线在剂量-体积直方图中尽可能位于最左边，也就是说，总体上得到尽可能少量的辐射并且得到尽可能小的最大辐射。而曲线3示出了对于目标区域，例如肿瘤区域的剂量-体积直方图，该肿瘤区域也被称为规划靶体积(PlanningTarget Volume，PTV)。为了实现目标区域的均匀并且高的辐照，在目标区域的剂量-体积直方图中的曲线3应当尽可能阶跃地在期望的目标剂量中从100%下降到0%。在理想阶跃的情况下这意味着100%的目标区域得到期望的辐射剂量。在图I的剂量-体积直方图中曲线3稍微与理想的阶跃函数不同，也就是说，部分目标体积以比期望的IGy辐射剂量更少的辐射剂量来辐照，并且另一个相对小的份额的目标体积负担了较高的辐射剂量。图I不出了基于IMPT方法建立的剂量-体积直方图。用户预先给定作为对于目标区域所期望的IGy的辐射剂量。在示出的示例中，用于目标区域的总剂量由例如从相反方向作用于目标区域的两个射束组成。图2示出了在辐照区域上的总剂量，其中在X轴上描绘了在待辐照对象或患者中的线段并且在y轴上描绘在那里实现的按照灰度(Gy)的辐射剂量。在期望的例如60_-120_的目标区域(PTV)中实现良好的IGy的相对均匀的总剂量。图3和图4示出了怎样由两个射束组成图2的总剂量。图3示出了基于第一射束的辐射剂量，并且图4示出了基于第二射束的辐射剂量。在此，可以看出在目标区域(PTV)中各个射束的強烈不均匀性。第一射束在100和120mm之间的区域中产生极高的辐射剂量，并且第二射束在60至80mm的区域中产生极高的辐射剂量。然而这种基于各个射束的强烈不同的辐射剂量，也就是高的射束不均匀性是不期望的，因为存在如下的危险，即如果辐照对象在通过第一射束辐照与通过第二射束辐照之间移位并且因此不能足够精确地定位，则总体上导致对目标区域不均匀地辐照。在治疗期间改变位置仅是可能的错误源。在粒子辐照中，全局的错误定位也可以相对彼此引起剂量分布的偏移。另ー个错误源在于，患者几何形状在规划与治疗之间(例如由于重量减小)改变。此外，还存在如下的危险，即应当被尽可能小地辐照的敏感组织得到不期望高的辐射剂量，特别是在辐照对象的不足够精确定位的移位之后。由此，常规的頂PT方法虽然原则上实现了对目标区域进行良好并均匀地辐照，如从图I和图2显而易见的那样，并且在此保护了敏感健康的组织，但是相对于在辐照期间的定位错误和患者移动是非常缺乏抵抗力的。图5示出了借助SBO方法建立的剂量-体积直方图。曲线I和2仍示出了在辐射路径中用于敏感组织的辐照剂量，并且曲线3示出了用于目标区域(PTV)的辐射剂 量。如由图5特别是与图I相比显而易见的那样，具有均匀辐射剂量的目标区域的总覆盖比在图I的頂PT方法的情况下更差。图6示出了通过具有图7和图8的射束轮廓的两个相対的射束产生的总的剂量轮廓。特别地，将图7和图8与图3和图4相比较示出了在SBO方法的情况下可以实现更高的単射束均匀性，从而SBO方法相对于在应用第一射束与应用第二射束之间进行的对象移位时的规划不可靠性和射束输送不可靠性(Strahlzufiihrungsunsicherheit)或者定位不精确性是更稳健的。此外，均勻单剂量相对于(初始的)定位错误更稳健。因此，在现有技术中已知用于优化或者頂PT方法或者SBO方法的方法。例如Martin Soukup et al.在“Study of Robustness of IMPT and IMRT for ProstateCancer against Organ Movement，，(Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75 (3) :941-9(2009))中建议了ー种用于对MPT方法设置初始射束权重的方法，以便获得对于优化的更好的起始条件。此外，F. Albertini et al.在“ Degeneracy and Robustness of IMPTPlans in the Treatment of Skull-Base Chordomas，，(Med. Phys. Volume 34, Issue 6,S. 2431-2431 (2007))中建议了，MPT方法仅用作入口并且由此仅提供关于MPT方法的总剂量的一部分并且提供关于通过SBO方法优化的射束的大部分剂量。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供ー种用于确定利用多个射束对辐照对象进行辐照的辐照规划的改善的方法。按照本发明上述技术问题通过用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的方法、用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的装置、粒子辐照设备、计算机程序产品以及电子可读的数据载体来解决。按照本发明，提供一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的方法。在辐照对象中规定了多个辐照区域。该多个辐照区域例如可以包括在其上应当应用特别高的辐射剂量的目标区域以及其应当得到尽可能小的辐射剂量的敏感区域。辐照区域例如也可以是用作辐照规划的基础的计算机断层造影相片的单个图像点。利用多个射束从不同方向对辐照对象进行辐照。多个射束例如可以分别単独依次作用于辐照对象。为了实现不同的辐射方向，可以改变射束的方向、移位辐照对象或者既改变辐射方向也移位辐照对象。在该方法中确定多个总剂量条件，其中多个总剂量条件中的至少ー个与多个辐照区域中的一个相应辐照区域相关联。与相应辐照区域相关联的总剂量条件规定了对于相应的辐照区域的总辐射剂量条件。由此，多个区域中的每ー个分别或者与一个总剂量条件、多个总剂量条件或者没有总剂量条件相关联。此外，确定多个单射束剂量条件，其中単射束剂量条件与多个射束中的一个以及与多个辐照区域中的ー个相关联。与相应射束相关联的単射束剂量条件规定了基于对于相应辐照区域的射束的辐射剂量条件。依据多个总剂量条件以及依据多个単射束剂量条件来确定多个射束的辐照參数。 通过为了确定多个射束的辐照參数既考虑总剂量条件也考虑单射束剂量条件，可以既在目标区域中也在要空出的敏感或少辐照区域中精确地设置和实现期望的辐照剂量，并且同时改善单个射束的均匀性，从而辐照规划相对于规划不可靠性和射束输送不可靠性能变得更稳健。按照ー种实施方式，多个射束的辐照參数借助最优化方法来确定。在该最优化方法中依据辐照參数和条件使目标函数最小化。按照另一种实施方式，为了确定多个总剂量条件采集将总剂量条件分别与多个辐射区域相关联的用户输入。此外，可以确定単射束剂量条件，方法是，采集将单射束剂量条件分别与用于辐照区域中的各一个的多个射束相关联的用户输入。通过可以由用户输入总剂量条件和単射束剂量条件，极精确和详细的辐照规划是可能的。按照另一种实施方式，多个单射束剂量条件自动地依据预先给定的射束均匀性因数来确定。射束均匀性因数规定对于多个辐照区域中的ー个或者对于所有辐照区域在由多个射束引入到辐射区域的辐射剂量之间的最大偏差。依据射束均匀性因数例如可以自动地确定对于单个射束的相应的单射束剂量条件。射束均匀性因数可以或者固定地预先给定或者通过用户输入来设置。此外，通过用户输入可以采集射束均匀性权重，其在确定辐照參数时使用。在此，射束均匀性权重在确定辐照參数时预先给定对于単射束剂量条件的考虑程度。用于多个射束的辐照參数仍可以通过将目标函数最小化来优化。在此，目标函数取决于射束均匀性因数或者从中推导出的単射束剂量条件、射束均匀性权重以及总剂量条件。通过自动地由射束均匀性因数确定单射束剂量条件，可以明显地減少在确定辐照规划时从用户输入的參数的数量，从而可以更快速地实施对辐照规划的确定并且对于用户来说是不太复杂的任务。依据射束均匀性权重用户可以以简单的方式根据应用提高或降低射束均匀性。按照ー种实施方式，基于预先给定的最小总剂量水平和预先给定的最大总剂量水平、均匀性因数以及射束的数量来确定射束的剂量分布。由此，对于每个射束可以以简单的方式根据射束均匀性因数确定关于射束的最大值和最小值的相应的单射束剂量条件。此外，在该方法的另ー种实施方式中采集单射束权重的用户输入。辐照參数对于多个射束中的每ー个依据多个总剂量条件、多个单射束剂量条件以及单射束权重来确定。単射束权重在确定辐照參数时预先给定在考虑单射束剂量条件与考虑总剂量条件之间的比例。由此，对用户来说，可以根据应用的不同而更強烈地考虑单射束剂量条件或总剂量条件，从而例如可以更好地空出不要辐照的健康组织或者辐照规划相对于规划不可靠性和输送不可靠性来说可以更稳健地实施。按照另一种实施方式，在辐照对象中确定多个射束特定的辐照区域，并且依据射束特定的辐照区域是否重叠来确定用于多个射束的辐照參数。对于在其中射束特定的辐照区域重叠的辐照区域来说，辐照參数依据用于该区域的总剂量条件来确定，反之，对于在其中射束特定的辐照区域不重叠的辐照区域来说，辐照參数依据单射束剂量条件来确定。由此可以确保可靠地空出不要辐照的健康组织区域，并且同时可以可靠地辐照仅由ー个射束辐照的目标区域。 附加地，例如可以向各个单射束剂量条件附加用户特定的射束权重，其在优化辐照规划时提高或降低对相应的単射束剂量条件的考虑。总福射剂量条件例如可以以最大剂量、最小剂量、剂量-体积直方图、平均剂量或射束均匀性的形式给出。単射束剂量条件例如可以以最大剂量、最小剂量或平均剂量的形式预先给定。此外，按照本发明提供一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的装置。在辐照对象中规定了多个辐照区域。利用多个射束从不同方向对辐照对象进行辐照。该装置包括用于确定多个总剂量条件的第一确定装置。多个总剂量条件中的至少ー个分别与多个辐照区域中的ー个相应辐照区域相关联。与相应辐照区域相关联的总剂量条件规定了用于辐照区域的总辐射剂量的条件。此外，该装置还包括用于确定多个单射束剂量条件的第二确定装置。多个单射束剂量条件中一个分别与多个射束中的一个相应射束以及与多个辐照区域中的ー个相应辐照区域相关联。与相应射束相关联的単射束剂量条件基于用于相应辐照区域的射束规定了辐射剂量的条件。最后，该装置包括处理单元，其能够依据多个总剂量条件和多个单射束剂量条件确定用于多个射束的辐照參数。按照ー种实施方式，这样构造该装置，使得其适用于实施前面描述的方法及其实施方式，并且因此也包括前面描述的优点。此外，本发明还提供了ー种具有前面描述的装置的粒子辐照设备，其因此同样包括结合该方法描述的优点。此外，本发明还提供一种计算机程序产品，特别是一种计算机程序或软件，其可以加载到装置的可编程处理单元的存储器中以用于确定辐照规划。如果该计算机程序产品在处理单元中运行，则利用该计算机程序产品可以实施前面描述的按照本发明的方法的所有或不同的实施方式。在此，计算机程序产品必要时需要程序装置，例如程序库和辅助函数，以便实现该方法的相应实施方式。换句话说，针对计算机程序产品的权利要求特别地要求保护ー种可用来实施按照本发明的方法的上面描述的实施方式的计算机程序或软件。在此，软件可以是还需编译(翻译)并连接的或者仅须解释的源代码(例如C++)，或者是为了执行仅加载到相应的处理单元中就可执行的软件代码。最后，本发明提供一种电子可读的数据载体，例如DVD、磁带或USB棒，在其上存储电子可读的控制信息，特别是软件，如其前面描述的那样。如果这些控制信息或软件从数据载体中读出并且存储到处理单元，则可以执行描述的方法的按照本发明的所有实施方式。
下面在參考附图的情况下根据优选的实施方式来解释本发明。图I示出了对于借助頂PT方法建立的辐照规划的剂量-体积直方图。图2示出了对于通过IMPT方法确定的辐照的总的剂量轮廓。图3示出了通过IMPT方法确定的辐照的第一射束的剂量轮廓。图4示出了通过IMPT方法确定的辐照的第二射束的剂量轮廓。图5-8示出了对于借助SBO方法建立的辐照规划的剂量_体积直方图、总的剂量 轮廓、第一射束的剂量轮廓以及第ニ射束的剂量轮廓。图9示出了按照本发明的实施方式的粒子辐照设备。图10示出了按照本发明的实施方式具有用于确定辐照规划的步骤的流程图。图11示意性示出了按照本发明的实施方式实施用于确定辐照规划的方法。图12示意性示出了按照本发明的另ー种实施方式实施用于确定辐照规划的方法。图13示出了按照本发明的两个实施方式的图形用户界面的两个操作元件。图14示出了具有在此标出的不同辐射强度的区域的患者头部的断面图像照片。图15-18示出了按照本发明的实施方式确定的剂量-体积直方图、总的剂量轮廓、第一射束的剂量轮廓以及第ニ射束的剂量轮廓。图19-22示出了按照本发明的另ー种实施方式的剂量-体积直方图、总的剂量轮廓、第一射束的剂量轮廓以及第ニ射束的剂量轮廓。
具体实施例方式图9示出了粒子辐照设备901，其包括用户界面902、用于确定辐照规划的装置903以及辐射控制单元904。用户界面902例如可以包括显示屏和键盘。此外，用户界面902还可以包括用于读取电子可读的数据载体905的读取设备，在该数据载体中存储了用于用户界面902和装置903的程序。装置903包括处理单元906、第一确定单元907以及第ニ确定单元908。处理单元906和确定单元907、908也可以被构造为集成単元。下面在參考图10和图11的情况下，进ー步说明粒子辐照设备901的工作方式。基于层图像1101，例如磁共振图像或计算机断层造影图像，确定治疗规划的基础。在此，层图像1101例如被划分为区分肿瘤区域和器官区域的区域。此外，规定用于辐照肿瘤区域的射束的数量及其相应的方向。此外，由用户1105通过用户界面902输入对于辐照规划的条件。这些条件例如可以以表格1104的形式来采集，在该表格中对于所选择的区域预先给定总剂量条件(步骤1001)，并且将对于所选择的区域所选择的射束对应单射束剂量条件(步骤1002)。在图11中示出的表格1104中，例如将对于肿瘤区域⑴分别对应最小值(Min)和最大值(Max)。同样将每个在分割层图像1101时确定的其它区域对应相应的条件，例如带有标记O1的器官区域。由此，多个肿瘤区域和多个非肿瘤区域可以具有相应的总剂量条件和単射束剂量条件。非肿瘤区域也被称为敏感区域并且应当得到尽可能少的辐射剂量。总剂量条件经由第一确定单元907提供给处理単元906并且单射束剂量条件经由第二确定単元908提供给处理単元906。在步骤1003中，由装置903借助最优化方法基于总剂量条件、単射束剂量条件以及在层图像1101中定义的区域来确定辐照參数。基于辐照參数可以模拟不同区域的剂量-体积直方图，并且经由用户界面902输出给用户1105。此外，辐照规划1103也可以基于辐照參数建立并且在辐照患者时由辐射控制单元904使用。对于最优化方法，将剂量条件用作输入，其中每个条件或者涉及区域的总剂量或者涉及单射束剂量中的ー个。因此，用于优化多个射束的辐照參数P的总的目标函数是F(P) = Fm (ρ) + ΣΓ1 (P)
i第一加数Ftot(P)是关于满足在辐照參数P时的总剂量条件的加权函数。第二加数是对所有射束i求和，并且Fi (P)是关于满足在辐照參数P时对于射束i的単射束剂量条件的加权函数。 函数F(p)例如可以如下地通过与期望的剂量条件的偏差来定义F{p) = diff[Dtot
,desired，^tot,act,desired，act ip))
i对于第一加数，用户预先给出关于总剂量的条件。例如用户对于特定体积的结构，例如器官或目标区域设置ー个或多个条件。条件例如包括最大允许剂量、最小允许剂量、统计定义的剂量-体积直方图或期望的平均剂量。因此，总的剂量也可以包括用于结构的剂量的分布函数。在第一加数中P指辐射參数，指总的期望剂量，Dtot, act (P)指当前最优化步骤的计算出的剂量并且函数diff ()指在两个剂量之间的偏差的程度。Dtot,desired隐含地通过设置的剂量条件来定义。第二加数是对所有射束i求和。Di, desiral隐含地通过设置的単射束剂量条件来定义。Di,ac;t是对于当前最优化步骤的射束i的计算出的剂量。函数diff ()仍是对于在两个剂量之间的偏差的程度。目标函数F(p)例如可以迭代地最小化。此外，每个前面提到的条件，也就是每个总剂量条件和每个单射束剂量条件可以具有单独的权重，该权重能够调整単射束剂量条件或总剂量条件的相对重要性。用户特别可以对于每个条件选择其是适用于总的剂量还是适用于单射束剂量。手动地设置条件对于用户来说是相对复杂的任务。因此，结合图12描述了ー种实施方式，以便简化该任务。将总剂量条件和単射束剂量条件设置到表格1104由例如可以与处理单元906集成地构造的另ー个装置1201来实施。为此，用户1105向装置1201中输入关于总剂量的条件，例如用于目标体积的最小条件和最大条件。附加地，用户输入两个其它參数。第一參数是均匀性因数HF，其例如在O和I之间的范围内选择。第二參数是射束均匀性权重服。均匀性因数HF由装置1201转换为用于单射束剂量的附加条件。由此得出下面能最小化的总的目标函数F(p) Fip) = FM + HW · YjF1^hf)
i在此，Ftot (P)是关于满足在辐照參数P时的总剂量条件的加权函数，并且Fi (p，HF)是关于满足在辐照參数P时对于射束i的単射束剂量条件、通过射束均匀性因数HF确定的加权函数。函数F(p)例如仍可以如下地通过与期望的剂量条件的偏差来定义F、P) = diff (ptot
,desired，^tot,act
{p))+hw(hfId1-M)
i
对于每个射束i,例如可以将最小条件Dniin, i和最大条件Dniax, i定义为单射束剂量条件Diidesiral(HF)并且自动地由装置1201确定Dfflaxji = Dfflax, tot*(l-HF/B)Dfflinji = Dfflin, tot*HF/B其中Dmax, 和Dmin, 是由用户预先给定的目标体积的最大和最小总剂量水平，并且Dmaxii和Dmimi是推导出的目标体积的最小和最大辐射剂量水平。B是參与目标体积的射束的数量。总剂量条件仅适用于目标区域之外的区域，也就是敏感区域。作为该实施方式的扩展，可以在上述等式中采用可由用户设置的射束权重。在总数为两个射束(B = 2)并且Dmax,tot = Dmin,t()t并且HF= I时，对于每个射束要求提供50%的期望的目标剂量。在其他相同的设置并且HF = O. 5时，对于每个射束要求提供不大于75%并且不小于25%的期望的目标剂量。如果HF设置为等于零，则对于単射束剂量不产生附加的条件。
射束均匀性权重HW能够权衡单射束剂量条件的影响。通过HW = O得出条件对单射束剂量没有影响。与图11中描述的方法相比，在图12中描述的方法中用户对于每个射束不用设置不同的要求并且因此不用选择细微的条件。为此，配置总体上变得更简单并且射束均匀性权重HW使得用户可以实施对単射束剂量条件的影响的全局控制。替换地，均匀性因数HF也可以由系统固定地预先给定。按照另一种实施方式，用户可以，如前面描述的那样，设置总剂量条件和単射束剂量条件并且设置相对的单射束权重W。W例如可以在O至I的范围内调节。目标函数F(p)，根据该目标函数通过最小化来对于多个射束确定辐射參数P，在这种这情况下是Fip) = (I -め· Ftot [P^W-YjFi [p)
i在此，Ftot (P)是关于满足在辐照參数P时的总剂量条件的加权函数，并且Fi (P)是关于满足在辐照參数P时对于射束i的単射束剂量条件的加权函数。函数F(p)例如仍可以如下地通过与期望的剂量条件的偏差来定义F(p) = (l-W)· diff (Dtot
,desired，^tot, act
{p))+W-Y^diff (D1
，desired，act ip))
i由此，通过单射束权重W或者可以更多考虑单射束剂量条件(第二加数)或者可以更多考虑总剂量条件(第一加数)。在此，第一加数对应于如在IMPT方法中那样的最优化策略，并且第二加数对应于如在SBO方法中那样的最优化策略。图13示出了用户界面902的图形操作元件，以用于借助滑标1301设置射束均匀性因数HF，并且借助滑标1302设置单射束权重W。在另ー种实施方式中，用户可以对于每个射束定义自己的目标区域。该目标区域尽可能地重叠但尽管如此却具有细微的区别。用户可以，如前面描述的那样，对于目标区域以及正常器官或敏感区域定义总剂量条件。基于该信息，由装置903如下产生局部的剂量条件。在目标区域在其中相交的区域中，应用总剂量条件，并且在仅对于射束i重要的区域中，对射束i应用单射束条件，Di = Dtogrt/B。可选地，用户可以权衡单射束条件。在具有正常器官或敏感区域的区域中应用总剂量条件。由此，IMPT方法的优点与取决于射束的目标区域的优点组合。图14示出了头部的层图像照片。目标区域，例如肿瘤位于照片的中心。标出的迹线(Linienzug)限定了相同辐射强度的区域。例如迹线1401和1402通过附图标记标出。在箭头1403和1404的方向上由两个粒子束辐照头部。此外还标出在參考图15-22的情况下采用的交割线(Schittlinie) 1405。图15示出了用于辐照规划的剂量-体积直方图，该辐照规划按照与图12结合而描述的实施方式来确定。均匀性因数设置为HF = I并且射束均匀性权重设置为HW = I。在图15中明显可以看出对于目标区域或肿瘤的曲线3的陡阶。敏感器官明显较少地负担，如通过曲线I和2示出的那样。在单个射束中，均匀性因数HF = I力求达到均匀的强度分布。图16示出了总的剂量轮廓，并且图17和18示出了射束1404和1403的剂量轮廓。在图17和18中明显可以看出在射束1404和1403之间的均匀剂量分布。两个射束中的每ー个，如HF = I要求的那样，都是近似于总的辐射剂量的50%。图19示出了对于均匀性因数HF = 0.6并且射束均匀性权重HW = I的剂量-体积直方图。与图15的剂量-体积直方图相比，在图19中敏感区域不那么强地负担，如从曲线I和2的位置显而易见的那样。在图20中示出的总剂量轮廓与图16中示出的相似。在图21中示出了射束1404的剂量轮廓，并且在图22中示出了射束1403的剂量轮廓。图21和图22呈现出与图17和18相比明显提高的射束不均匀性。但单束剂量不超过30% -70%的范围。这点通过均匀性因数HF = O. 6来确保。·由此，用户可以控制单射束剂量分布，并且同时利用頂PT方法的优点。此外，用户还可以定义取决于射束的目标区域。如从图15-22显而易见的那样，可以实现非常好的目标覆盖，并且同时实现単射束剂量的期望的均匀性。虽然在上述描述中基本上结合粒子治疗的辐照规划来描述本发明，但本发明的方法也同样适用于确定用于例如利用伽玛射线、光子辐射或X射线辐射的一般的放射治疗的辐照规划。附图标记清单I 曲线2 曲线3 曲线901粒子辐照设备902用户界面903 装置904辐射控制单元905数据载体906 处理单元907确定单元908确定单元1001 步骤1002 步骤1003 步骤1101 层图像1103辐照规划b L
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权利要求
1.一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的方法，其中在辐照对象中规定了多个辐照区域，其中利用多个射束(1403,1404)从不同方向对所述辐照对象进行辐照，包括 -确定多个总剂量条件，其中多个总剂量条件中的至少ー个与多个辐照区域中的ー个相应辐照区域相关联，其中与相应辐照区域相关联的总剂量条件规定了对于辐照区域的总辐射剂量的条件， -确定多个单射束剂量条件，其中多个单射束剂量条件中的至少ー个与多个射束(1403，1404)中的一个相应射束以及与多个辐照区域中的ー个相应辐照区域相关联，其中与相应射束(1403，1404)相关联的単射束剂量条件规定了基于相应辐照区域的射束(1403,1404)的辐射剂量的条件，并且 -依据多个总剂量条件以及依据多个単射束剂量条件来确定多个射束(1403，1404)的辐照參数。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，多个射束(1403,1404)的辐照參数P的确定包括最小化目标函数F(p)，其中
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，多个总剂量条件的确定包括分别对于多个辐射区域中的一个采集相应的总剂量条件的用户输入(1104)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，単射束剂量条件的确定包括分别对于多个辐照区域中的一个分别对于多个射束(1403，1404)中的一个采集相应的单射束剂量条件的用户输入(1104)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，多个单射束剂量条件的确定包括依据预先给定的射束均匀性因数HF自动地确定多个单射束剂量条件，其中射束均匀性因数HF规定了对于ー个或多个辐照区域在由多个射束(1403，1404)引入到辐射区域的辐射剂量之间的最大偏差。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括采集用户输入(1301)，通过所述用户输入，用户预先给定射束均匀性因数HF。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述射束均匀性因数HF是固定地预先给定的值。
8.根据权利要求5-7所述的方法，其中，所述方法还包括采集射束均匀性权重HW的用户输入，其中，辐照參数的确定包括依据多个总剂量条件、多个单射束剂量条件及射束均匀性权重HW对于多个射束(1403,1404)的每ー个来确定辐照參数，其中所述射束均匀性权重HW在确定辐照參数时规定了对于单射束剂量条件的考虑程度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对于多个射束的辐照參数P的确定包括最小化目标函数F (p)，其中
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于预先给定的最小总剂量水平Dmimtot和预先给定的最大总剂量水平Dmax, tot对于每个射束i确定通过射束均匀性因数HF所确定的加权函数Fi (p，HF)，其中射束i的剂量加权函数通过射束i的最大剂量水平Dmaxii和射束i的最小剂量水平Dmina按照如下的等式来确定 Dmax, i = Dmax, tot* (1-HF/B) 并且 Dmin, i = Dmin, tot*HF/B 其中B是射束(1403，1404)的数量。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括采集单射束权重W的用户输入(1302)，其中辐照參数的确定包括依据多个总剂量条件、多个单射束剂量条件以及单射束权重对于多个射束(1403,1404)中的每ー个确定辐照參数，其中所述单射束权重W在确定辐照參数时规定在考虑单射束剂量条件与考虑总剂量条件之间的比例。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，对于多个射束的辐照參数P的确定包括最小化目标函数F(p)，其中F{p) = {\-W)-Ftot{p) + W-YjFi(P) i 其中Ftot (P)是关于满足在辐照參数P时的总剂量条件的加权函数，并且Fi (P)是关于满足在辐照參数P时对于射束i的単射束剂量条件的加权函数。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，还包括，在辐照对象中确定多个射束特定的辐照区域，其中用于多个射束(1403，1404)的辐照參数，对于在其中射束特定的辐照区域重叠的辐照区域来说，依据总剂量条件来确定，并且对于在其中射束特定的辐照区域不重叠的辐照区域来说，依据单射束剂量条件来确定。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述总剂量条件包括最大剂量、最小剂量、剂量-体积直方图、平均剂量、等效-统ー剂量(EUD)、生物目标大小或剂量均匀性。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述单射束剂量条件包括最大剂量、最小剂量或平均剂量或剂量均匀性。
16.一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的装置，其中在辐照对象中规定了多个辐照区域，其中利用多个射束(1403，1404)从不同方向对辐照对象进行辐照，所述装置包括 -第一确定装置(907)，用于确定多个总剂量条件，其中多个总剂量条件中的至少ー个分别与多个辐照区域中的ー个相应幅值区域相关联，其中与相应辐照区域相关联的总剂量条件规定了用于辐照区域的总辐射剂量的条件， -第二确定装置(908)，用于确定多个单射束剂量条件，其中多个单射束剂量条件中的至少ー个分别与多个射束(1403,1404)中的一个相应射束以及与多个辐照区域中的ー个相应辐照区域相关联，其中与相应射束相关联的単射束剂量条件基于用于相应辐照区域的射束(1403，1404)规定辐射剂量的条件，以及 -处理单元(908)，其被构造为依据多个总剂量条件和多个单射束剂量条件确定用于多个射束(1403，1404)的辐照參数。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置(903)被构造为用于实施根据权利要求2-15中任一项所述的方法。
18.ー种具有根据权利要求16或17所述的装置(903)的粒子辐照设备。
19.一种计算机程序产品，其包括程序并且能够直接加载到装置(903)的可编程处理単元(906)的存储器中读取以用于确定辐照规划，具有程序装置，当所述程序在处理单元(906)中运行时，利用程序装置实施根据权利要求1-15中任一项所述的方法的所有步骤。
20.一种电子可读的数据载体，具有在其上存储的电子可读的控制信息，所述控制信息被这样构造，使得其在使用数据载体(905)的情况下在装置(903)的处理单元(906)中执行根据权利要求1-15中任一项所述的方法以用于确定辐照规划。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的方法。在辐照对象中规定了多个辐照区域，并且利用多个射束(1403，1404)从不同方向对所述辐照对象进行辐照。在该方法中确定多个总剂量条件。多个总剂量条件中的至少一个分别与多个辐照区域中的一个相应辐照区域相关联。还确定多个单射束剂量条件，并且多个单射束剂量条件中的一个分别与多个射束(1403，1404)中的一个相应射束以及与多个辐照区域中的一个相应辐照区域相关联。依据多个总剂量条件以及依据多个单射束剂量条件来确定多个射束(1403，1404)的辐照参数。
文档编号A61N5/10GK102671309SQ20121006933
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月15日 优先权日2011年3月17日
发明者J.菲尔斯, O.希尔曼 申请人:西门子公司