用于多目標放射治療的方法及設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種數據處理方法，其用于確定通過治療設備來放射治療至少兩個空間分離的目標的治療方案，該治療設備構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進行治療，一個或多個子光束構成了在治療時段根據治療方案將要穿過該至少兩個目標的至少一個治療束，治療設備進一步構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。
【專利說明】用于多目標放射治療的方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于規劃至少兩個目標的放射治療的數據處理方法，特別是通過治療光束源和將治療束引導至患者身體上或身體中的至少兩個目標上的治療束整形設備來進行放射治療的數據處理方法。本發明涉及醫學領域，具體說涉及通過數據處理方法來確定對患者進行放射治療的治療方案。本發明具體涉及放射治療領域。
【背景技術】
【發明內容】

[0002]本發明的目的在于提供一種針對至少兩個目標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。[0003]現有技術中的問題可以通過任一項獨立權利要求的主題來解決。本發明的優點、有利特征、有利實施例及有利方面均在下文中公開，并包含在從屬權利要求的主題中。只要技術上合理且可行，便可以根據本發明對不同的有利特征進行組合。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行替換，而一個實施例的特征在可為另一實施例補充附加功能時，可被添加到另一實施例中。
[0004]根據本發明的方法具體而言是一種數據處理方法。所述數據處理方法優選使用具體說是計算機的技術手段來執行。特別地，所述數據處理方法由計算機執行或在計算機上執行。為了處理數據，特別是為了以電的方式和/或光的方式處理數據，該計算機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來執行。確定步驟或計算步驟具體說是在該技術性的數據處理方法框架內(特別是在程序框架內)對數據進行確定的步驟。計算機可以具體為任何種類的數據處理裝置，尤其是電子數據處理裝置。計算機可以是那些通常被認為是例如臺式個人計算機PC、筆記本、上網本等的裝置，但計算機也可以是任何可編程裝置，例如移動電話或嵌入式處理器。計算機可特別地包括“子計算機”系統(網絡)，其中每個子計算機代表其本身的計算機。術語“計算機”包含云計算機，特別是云服務器。術語“云計算機”包含云計算機系統，特別地包括具有至少一個云計算機的系統，特別是具有多個可操作式互連的云計算機(例如服務器場)的系統。優選地，云計算機與諸如萬維網(WWW)的廣域網連接。這種云計算機位于連接于萬維網的計算機的所謂“云”中。這種基礎設施用于云計算，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的計算機的物理位置及配置的計算、軟件、數據訪問和存儲服務。特別地，術語“云”用來比喻互聯網(萬維網)。特別地，云提供作為服務(LaaS)的計算基礎設施。云計算機可以用作用于執行本發明方法的操作系統和/或數據處理應用程序的虛擬主機。優選地，云計算機是由Amazon Web Services?提供的彈性計算云(EC2)。為了接收或輸出數據和/或執行模數轉換，計算機特別地還包括接口。該數據特別地是可表示物理特性的數據和/或可從技術信號生成的數據。該技術信號特別地通過(技術性)探測裝置(例如，用于探測標記符的裝置)和/或(技術性)分析裝置(例如，用于執行成像方法的裝置)產生，其中所述技術信號具體說是電或光信號。技術信號具體說表示由計算機接收或輸出的數據。
[0005]優選地是，本發明的方法至少部分地通過計算機來執行。也就是說，本發明方法的所有步驟或僅某些步驟(即少于總步驟數量的步驟)可以由計算機來執行。 [0006]表述“獲取數據”具體說(在數據處理方法的框架內)包含數據是由數據處理方法或程序確定的情況。確定數據具體說包括:測量物理量，以及將所測量的值轉換成具體說是數字數據和/或通過計算機來計算該數據，特別是在本發明的方法范圍內計算該數據。“獲取數據”的含義還特別地包含這樣的情況，即通過數據處理方法或程序從例如另一程序、前一方法步驟或數據存儲介質中接收或檢索數據，進而特別地用于通過數據處理方法或程序進行進一步處理。因此，“獲取數據”還可例如表示等待接收數據和/或正在接收數據。所接收的數據可例如經由接口來輸入。“獲取數據”還可指代數據處理方法或程序為了從數據源(主動)或經由接口(例如，從另一計算機或網絡)接收或檢索數據所執行的步驟，所述數據源例如為數據存儲介質(例如，R0M、RAM、數據庫、硬盤等)。數據可通過在獲取步驟之前執行附加步驟的方式來實現“就緒”狀態。根據附加步驟來生成數據，以用于獲取。對數據(如通過分析裝置)進行特定的探測或捕獲。作為備選或附加，數據是根據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據(如輸入到計算機中)。根據附加步驟(其在獲取步驟之前進行)，數據也可以通過執行將數據存儲于數據存儲介質(例如，ROM、RAM、CD和/或硬盤驅動器)的附加步驟的方式來提供，從而使數據在根據本發明的方法或程序的框架內就緒。因此，“獲取數據”還可涉及操控設備以獲得和/或提供待獲取的數據。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行實質上的生理干擾，其需要對身體采取專業醫療措施，并且即使采取了所需的專業醫療措施或護理，該身體還是會承受極大的健康風險。特別地，獲取數據具體說是確定數據不涉及外科手術步驟，并且尤其不涉及使用外科手術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據的任何步驟。為了區分本發明的方法所使用的不同數據，數據被標記為(即簡稱為)“XY數據”等，并由其所描述的信息進行定義。
[0007]本發明還涉及控制治療束的領域。治療束對待治療的身體部位進行處理，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，即解剖學上的身體部分。優選地是，根據本發明的數據處理方法來確定對數據的控制，所述數據處理方法描述了通過本發明的放射治療系統根據所確定的治療方案對治療束的控制。
[0008]本發明涉及醫藥領域，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，特別是用于腫瘤學領域中的放射治療中。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構或組織的身體部位進行治療。由此，腫瘤作為治療患體部位的示例。
[0009]優選地，對治療束進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構成。
[0010]針對【背景技術】A，可參考以下兩個網頁:
[0011] //www.elekta.com/healthcare_us_eIekta_vmat.php 及
[0012]//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行治療的空間和/或時間特性，使用術語“光束排布”(也稱為“治療束排布”)。因此，治療方案優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選相對于參考系統(特別地相對于治療設備)、治療室并優選相對于患者身體(具體說相對于至少兩個目標)來說明。優選地是，所述至少兩個目標處于描述了治療束排布的位置的參考系統中。治療束排布優選地也對相對位置進行了說明。至少兩個目標的實際治療優選按照根據本發明所確定的治療束的布置來執行。因此，術語“治療方案”優選對應于術語“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采用的空間特征，并具體地改變應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構(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成至少一個治療束的子光束的位置和/或幾何結構。
[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。光束位置優選由光束方向和附加信息進行定義，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，例如關于所定義的坐標系統中的坐標信息。該具體位置優選為直線上的一點。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。所定義的坐標系統優選相對于治療設備或相對于患者身體的至少一部分進行定義，具體說相對于至少兩個目標進行定義。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出治療束的情況下進行)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預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]本發明還涉及一種程序，所述程序當運行在計算機上或者當加載到計算機上時使計算機執行本文所述的一個、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；和/或涉及一種運行所述程序的計算機或者其存儲器加載有所述程序的計算機；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，特別是數字信號波，所述程序具體說包括適于執行本文所述的任意或全部的方法步驟的代碼裝置。
[0018] 在本發明的框架內，計算機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。在本發明的框架內，計算機程序單元可采取通過計算機可用、特別是計算機可讀的數據存儲介質來實施的計算機程序產品的形式，具體說可采取所述數據存儲介質中包含的指令執行系統上采用的或與之結合使用的計算機可讀的程序指令、“代碼”或“計算機程序”的形式。這種系統可以是計算機；計算機可以是包括用于執行根據本發明的計算機程序單元和/或程序的裝置的數據處理設備，特別是包括執行計算機程序單元的數字處理器(中央處理單元，即CPU)以及可選地包括用于存儲執行計算機程序單元所使用的和/或產生的數據的易失性存儲器(具體說是隨機存取存儲器，即RAM)的數據處理設備。在本發明的框架內，計算機可用、特別是計算機可讀的數據存儲介質可以是任何數據存儲介質，其可以包含、存儲、傳送、傳播或傳輸那些指令執行系統、裝置或設備上使用或與之結合使用的程序。計算機可用、特別是計算機可讀的數據存儲介質例如可以是，但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統、儀器或設備，或者是諸如互聯網的傳播介質。計算機可用或計算機可讀的數據存儲介質甚至可以是例如可打印所述程序的紙或其他合適介質，因為程序可以通過電的方式而獲取，例如通過光學掃描該紙或其他合適介質，然后再編譯、解碼或以適當方式另行處理。優選地，數據存儲介質是非易失數據存儲介質。本文所述的計算機程序產品以及任何軟件和/或硬件形成用于執行本發明的示例性實施例中的功能的各種裝置。計算機和/或數據處理設備可特別地包括具有可輸出引導信息的裝置的引導信息設備。引導信息可例如通過視覺指示裝置(如監視器和/或燈)可視地輸出給用戶，和/或通過聽覺指示裝置(如揚聲器和/或數字語音輸出裝置)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]本發明還涉及一種如權利要求所述的放射治療系統。
[0020]劑量標準數據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中的各個目標進行覆蓋的所需覆蓋水平。而且，劑量標準數據可描述針對目標之外的部位中的劑量分布所需的均勻度。劑量標準數據可描述針對每個目標的最小劑量限制。劑量標準數據可描述針對目標之外的部位的最大劑量限制，特別是針對關鍵身體部位(具體說是那些功能重要且不應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，本發明特別地涉及放射治療，特別是涉及一種可用于規劃放射治療的數據處理方法。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行了說明。放射治療用于目標的放療。目標表示要由治療輻射進行治療的身體部位。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]根據本發明，提供一種數據處理方法，其優選用于為目標的放射治療來確定治療方案。這些目標特別地是空間上分離的目標。治療優選通過治療設備來執行。治療設備優選構成為對目標(特別是兩個或多個目標，特別是三個或多個目標，特別是四個或多個目標)進行治療，特別是同時進行治療。在治療時段(其特別對應于放射治療療程(session)的時段)，治療通過由治療設備發出的至少一個治療束來進行。更詳細地說，目標優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行分配以治療各個目標。治療根據上述治療方案(治療束排布)來執行。優選地，子光束中的一個光束根據治療方案專門用于治療目標中的一個目標。優選地，為了允許至少在治療時段中的一時間間隔中進行同時治療，治療設備構造成同時發出至少兩個子光束，從而能夠使治療時間縮短。特別地，治療設備構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中的至少兩個目標。治療設備具體構造成發出在空間上分離的子光束以用于同時治療目標。特別地，治療方案的確定可包括確定一組至少兩個目標。該目標組可包括所有治療目標或少于所有治療目標的目標，并且如下文更詳細描述的那樣，該組內的目標數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的治療(參見下文)。
[0023]治療方案的確定優選基于目標數據、治療束約束數據和治療束標準數據，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據所描述的約束和由治療束標準數據所描述的標準。本文到此，對子光束的幾何結構(尺寸和/或形狀)進行了說明，特別是截面區域的幾何形狀，這特別指代子光束在患者體內(特別是當穿過光束整形設備之后)所具有的形狀。
[0024]上述目標數據描述了關于特別是在患者體內空間上分離的至少兩個目標的空間信息。該空間信息具體說描述了目標的幾何結構(尺寸和/或形狀)和/或目標的位置。
[0025]目標數據具體說提供了有關空間體積(其必須吸收輻射以治療目標)的空間信息。優選地是，目標位置被描述為在其中具有潛在治療束排布(即，可通過治療設備來實現的治療束排布)的參考系統中，該位置特別地是相對于治療設備來描述的。目標位置也可以描述在其他參考系統中。例如，目標位置可以描述在目標所處的參考系統中。在這種情況下，治療方案(治療束排布)優選地描述在目標所處的參考系統中。當然，不同參考系統之間的變換可通過目標數據來執行并具體地由目標數據來說明。
[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、優選為兩個或多個空間分離的子光束。應當注意，與連續治療單個目標相比，通過多個子束進行的針對多個目標的同時治療允許治療時間顯著下降。因此，根據本發明，優選地具有包含了允許同時治療至少兩個目標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出的光束產生，特別是通過借助光束整形設備(例如多葉式準直儀)來阻擋部分光束的方式產生，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出所述兩個子光束中的一個子光束的方式產生(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。優選地，治療光束源是可移動的，以便根據治療方案產生(特別是在與光束整形設備結合的情況下)治療輻射(其具有空間和/或時間特征)，即治療束排布(其根據本發明來確定)，從治療光束源的方向看去目標可以在光束源移動過程的一定時段中“重疊”，指向這些目標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的合并的子光束所產生的子光束具體而言治療多于一個目標，即由合并的子束先前單獨治療的所有目標。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。本發明具體說涉及確定借助子光束來對空間分離的目標進行優化的治療束排布。[0027]通過本發明的數據處理方法，確定出針對同時治療一組至少兩個目標的治療方案(治療束排布)。也就是，優選地至少在治療期間的一時間間隔中，至少兩個目標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”的期間執行，并且特別與在該治療時段中執行的治療療程(也稱為“片段”)相對應。由于用于同時治療上述至少兩個目標的組的治療束排布具體說取決于該至少兩個目標的組，反之亦然，本發明的方法特別地包括確定所述至少兩個目標的組，治療束排布可針對所述至少兩個目標的組來確定(這滿足了由治療束約束數據所描述的約束和由治療束位置數據所描述的標準)。根據一個或多個潛在的治療束排布，該至少兩個目標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。
[0028]該組待由治療束治療的目標可以是時間的函數。換言之，所述至少兩個目標中的一個或多個目標可以在至少治療中的一時間間隔/時段中從該組目標中“忽略”。如下文將要描述的那樣，那些由于技術約束(治療束約束數據)和醫療標準(治療束標準數據)而無法與其他目標同時治療的目標可以在至少那些約束和標準不允許同時治療該目標的時間間隔中從所述至少兩個目標中忽略。因此，該組目標，特別是所述至少兩個目標中由治療輻射覆蓋的單個目標可以隨時間改變。這里，上述技術性約束由上述“治療束約束數據”來描述，上述醫療標準則由上述“治療束標準數據”來描述。具體而言，該組目標在治療時間的時間間隔(即，一部分治療時間)內可以包括所有目標、少于所有的目標、一個或多個目標或者零個目標。該組目標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，但少于至少兩個目標的所有目標。[0029]特別地，治療光束源可以相對于目標移動，其中從光束源的方向看去，所述目標可以改變幾何形狀，特別是改變輪廓。治療束設備優選構造成當治療光束源移動時可改變指向這種目標的子光束截面區域的“幾何形狀”，具體說以確保從治療光束源指向目標的每個方向上目標都能夠在整個截面區域上吸收治療束。優選地，以如下方式對光束整形:如果所述至少兩個目標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中的一個目標在投影截面區域內在具體說至少不長于預定時間的時間里空間分離。該標準(稱為“不多于一個目標”標準)作為下文將進一步說明的輻射減少準則的示例。
[0030]具體而言，治療束約束數據描述了針對可能的(潛在)治療束排布的約束，特別是描述了關于具體說在治療設備所處的參考系統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)之間可能的相對位置的技術約束，所述相對位置通過治療設備實現。治療束約束數據描述了具體說關于光束整形設備(具體而言為對光束的截面形狀進行整形的準直儀，尤其是多葉式準直儀)的可能配置和/或位置的信息，和/或關于光束源相對于所述至少兩個目標的可能位置的信息(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，這種約束是關注于產生治療束排布的可行的“技術性”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備來實現但可能違反或可能不違反醫療標準的排布。應當理解，形成由光束源產生的光束的截面形狀的每個光束整形設備在治療過程的至少一時間間隔中要受制于某些技術限制。例如，可用作光束整形設備的多葉式準直儀無法產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于光束源相對于所述至少兩個目標的可能位置的信息。例如，一個或多個目標可位于由治療光束源在相對于目標/多個目標的某個位置(坐標和/或方向)中產生的治療束所覆蓋的區域之外，其中當治療光束源移動到另一位置時，所述目標或多個目標位于該治療束所覆蓋的區域內。
[0031]治療束標準數據具體而言涉及針對治療空間分離的目標的醫療標準。這些標準特別地描述了目標之外的部位(稱為“外部身體部位”)由于根據治療束約束數據的可用的有限選擇優選不受治療輻射的影響。根據本發明，為了確定治療方案，采用下面描述的治療束標準數據。治療束標準數據具體說描述了稱為“輻射減少準則”的標準，根據該標準，如果可以的話(特別是當減少超過預定程度的情況下)，通過執行非同時治療而不是同時治療所述至少兩個目標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的同時治療更高的優先級。“允許確定非同時治療方案”具體說意味著在確定(最優)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定程度)的優先級高于同時治療至少兩個目標的優 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并且這種減少等于或大于預定程度，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中的兩個或多個或全部目標之間的體積。健康體積可特別地是兩個目標之間的間隙內的體積，該間隙內的體積在兩個目標同時由子光束(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中的所有目標，那么由于治療束約束數據所描述的約束，他/她可能不可避免地要使目標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。根據輻射減少準則，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(該體積由外側身體部位填充)減少具體說至少減少至預定程度，那么允許(即在特別情況下允許、特別情況下優選、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。“允許”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)治療方案。根據一實施例，因為劑量標準數據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(其導致較高的暴露)相比，這種允許標準(allowance)使得更傾向于非同時減少治療方案。根據另一實施例，“允許”一詞包含了:非同時減少治療方案優先于導致了較高暴露的同時治療方案，或者說有義務(必須)選擇非同時減少治療方案而非同時治療方案(其導致較高的暴露)。特別地，劑量標準數據描述了如下這樣的標準，即當目標暴露于至少預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準導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，當同時治療方案和非同時治療方案二者均滿足劑量標準數據所描述的標準時，與至少兩個目標的所有目標在治療時段均同時接受治療輻射的情況相比，具體說實現了以上所述的輻射減少。特別地，至少兩個目標在根據非同時治療方案進行治療的情況下要比在根據同時治療方案進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準數據的一個方案，即，具體說是最優同時治療方案。如果沒有使得暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)減少至少預定程度的非同時治療方案，則輻射體積減少標準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)減少至預定程度，則輻射體積減少標準可以通過非同時治療方案來實現。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)減少至少預定程度，則認為輻射體積減少標準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)減少至預定程度的非同時性治療方案，則認為輻射體積減少標準可通過同時性治療方案來滿足。盡管存在可導致更少的暴露(具體是受到治療輻射的健康體積)(至少低至預定程度)的非同時性治療方案，但是違反輻射體積減少標準具體而言意味著: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都進行治療。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中的一個或多個目標忽略。然而，優選地是，在治療期間的至少一個時間間隔里對每個目標進行治療。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進行同時治療。具體地，為了滿足輻射減少標準，受到治療輻射的健康體積優選減少(具體說是必須減少)至少預定程度。換言之，如果減少小于預定程度，那么所有目標同時受到輻射。因此，預定程度表示觸發同時治療方案與非同時治療方案之間的切換的閾值。該預定程度可以是相較于根據治療方案對至少兩個目標中的所有目標同時治療的情況而言針對健康體積的劑量減少的預定百分比，或者可以是由健康體積所吸收的劑量的預定劑量減少量，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。當然，還有其他用于定義預定程度的示例。如上所述，健康體積可以定義為至少兩個目標中的所有目標之間的健康體積。健康體 積可例如通過包含了至少兩個目標中的所有目標、且特別是在患者體內的幾何體來定義，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中的所有目標的一個幾何體。健康體積也可以定義為患者體內除去由至少兩個目標所占據的體積以外的受到輻射的總體積。
[0034]輻射體積減少標準具體說定義為:如果非同時治療方案產生比同時治療方案更少(至少減少至預定程度)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準，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中的所有目標。特別地，輻射體積減少標準要求: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的非同時治療，根據該非同時治療方案，與根據另一治療方案(其描述了在治療期間至少兩個目標的同時治療)進行治療的情況相比，更少的暴露(具體說至少為預定程度)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。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中的所有目標的同時，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月出版的醫學物理學報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，優選描述并具體提供了上述體積減少標準。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，不應當存在由空間分離的子光束所覆蓋的空間分離的目標，但優選地僅有一個目標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域投影到該同一平面上，那么在所投射的截面區域內，優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。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，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，兩個或多個目標之間的體積受到治療輻射。術語“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域不與另一子光束的投影截面區域重疊。特別地，如果根據治療方案在治療過程中兩個或多個子束合并，并且這導致了上述的重疊，那么認為兩個或多個子光束作為一個新的空間分離的子光束。根據一實施例，存在經定義的最小距離，投影目標在投影平面中必須具有最小距離以便被認為在投影平面中是“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的預定最小距離。該最小距離可以是治療設備所能實現的(特別是兩個相鄰的空間分離子束之間的光束整形設備所能實現的)最小距離的函數，具體說是可與其對應。例如，一旦將準直儀用于光束整形，則最小距離例如是當只有一個葉片位于子光束之間時在兩個子光束之間所產生的距離，或者例如是該距離的函數，如該距離乘以預定因子(預定因子具體說大于0.1或0.3且小于3或10)。鑒于此，上述標準是針對空間分離的子光束來描述的。優選地，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中的所有目標的治療方案。但是，如果上述標準(即在空間分離的子光束的截面區域內不多于一個目標的標準)不能得到滿足，那么允許、具體說優選、具體說必須執行至少兩個目標的非同時治療。如上所述，根據一實施例，受到治療輻射的健康體積應當至少減少至上述的預定程度。根據一實施例，將此應用于“不多于一個目標”標準(參見權利要求2所述的標準)上，這意味著不多于一個目標由空間分離的子光束來治療(具體說至少不長于預定時間)。換言之，認為僅當多于一個的投影目標由空間分離的子光束的投影截面區域(連續地)覆蓋了超過預定時間的情況下，才會違反該“不多于一個目標”的標準。而且，預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。預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。預定時間也可以是根據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的時間的百分比。與該預定時間設定為零的情況相比，預定時間也可以是直到到達預定時間為止將要被健康體積額外地吸收的劑量的函數。
[0037]如上所述，根據本發明一實施例，輻射減少準則可以由“不多于一個目標”標準來表示。因此，本實施例包括或由以下特征組成:
[0038]一種數據處理方法，其用于確定通過治療設備來放射治療至少兩個空間分離的目標的治療方案，所述治療設備構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進行治療，所述一個或多個子光束構成在治療時段根據治療方案將會穿過所述至少兩個目標的至少一個治療束，所述治療設備進一步構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，所述方法包括通過計算機來執行的以下步驟:
[0039]-獲取目標數據，所述目標數據描述了關于患者體內的所述至少兩個空間分離的目標的空間信息；
[0040]-獲取治療束約束數據，所述治療束約束數據允許確定出可通過所述治療設備來實現的潛在治 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]獲取治療束標準數據，所述治療束標準數據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的標準，所述標準包括輻射減少準則，所述輻射減少準則描述了允許確定的治療方案，所述輻射減少準則描述了以下標準a)和b):
[0042]a)所述標準a)描述了:如果所述至少兩個目標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域投影到所述平面上，則在所投影的截面區域內，所述至少兩個投影的空間分離目標中存在不多于一個的目標會空間上分離，具體說至少持續不會長過預定時間；和
[0043]b)所述標準b)允許:為了滿足標準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中的所有目標，其中，具體說僅當這種情況造成受到治療輻射的健康體積至少減少到預定程度時才會被允許。
[0044]如果為了滿足治療束標準數據而確定非同時治療方案，那么不是所有的目標均在整個治療時段同時進行治療。具體說，如果沒有發現可滿足輻射減少準則的同時治療方案，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受治療的目標優選由一組目標來描述。這組目標可以是治療時段內的時間的函數。治療方案優選基于該組目標來確定，也就是，根據本發明一實施例，該組目標的獲取可以是確定治療方案之前的步驟，或者根據本發明另一實施例，該組目標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。該組目標可以通過確定如下這樣的設定來獲取: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中的每個目標進行治療，具體說使得每個所述目標經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治療束約束數據中的劑量標準數據來描述)。
[0045]如上所述，優選同時治療方案。如果這在不違反輻射減少準則的情況下不可能實現，那么優選使所述目標組內的目標數目最大(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。優選地，治療束約束數據描述了這種最大化準則。優選地，治療束約束數據還描述了治療方案，特別是確定所述目標組以使得治療時間最小。這種確定優選基于目標數據、治療束約束數據和治療束標準數據來執行。治療方案的確定優選通過使用優化算法來執行，所述優化算法具體說改變潛在治療束排布的參數(如光束的位置和/或治療時段)和/或所述目標組(參見下文)以找出最優治療方案。
[0046]治療方案可通過產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準數據。將最能滿足該標準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組。根據一實 施例，所述目標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中的一個或多個目標，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中的一個或多個目標包括到該候選組中。然后，檢查是否可將治療方案確定為滿足治療束約束數據和治療束標準數據的候選組。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來重復上述步驟。
[0048]上述的目標忽略法可以依據BF暴力(brute-force)優化算法，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準的一組目標。或者，如果根據同時治療方案進行治療，那么在違反了輻射減少準則(具體說是“不多于一個目標”標準)期間，可以忽略目標。因此，可以使用違反了 “不多于一個目標標準”的同時治療方案，以便識別違規時間間隔，以及識別出那些涉及違反該標準的(多于一個的)目標(稱為“違規目標”)，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。因此，根據一實施例，在未忽略的目標已受到治療輻射(具體說根據描述了針對未忽略目標的劑量準則的劑量標準數據忽略)之后，和/或具體說是在已執行治療路徑變化(例如患者轉動；參見下文)之前或之后，優選針對違規時間來忽略那些違規目標中的至少一個目標以便找到候選組，并且例如將至少一個違規目標包含在所述目標組中作為該目標組的排除或非排除成員。
[0049]根據一實施例，將作為時間的函數的目標組描述為將要逐個進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組成。也就是，在這個時間間隔內經受治療的目標不變，并且具體說在這個時間間隔內對該子組中的所有目標同時進行治療。治療方案優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行以便順序地對所述子組進行治療。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”)對一個子組進行治療。亞治療方案是基于有關子組目標的空間信息來確定的，亞治療方案描述的是對子組目標的治療。該空間信息從目標數據中獲取。因此，亞治療方案是基于目標數據、治療束約束數據和治療束標準數據來確定的。子組優選選擇為使得:當亞治療方案可以、但還沒有義務滿足針對子組目標的劑量標準數據的情況下，亞治療方案(即，所確定的治療方案)的組合使得根據所確定的治療方案對所述至少兩個目標中的所有目標進行的治療能夠特別地滿足劑量標準數據。特別地，目標中的一個目標根據劑量標準數據所需的劑量可以通過組合亞治療方案的方式來實現。由于子組可以、但不必包括比所述至少兩個目標的總目標少的目標(并且優選地包括多于零個目標，特別是多于一個目標)，因此亞治療方案(其在滿足治療束約束數據和輻射減少準則的同時，允許對所有子組目標進行同時治療)的確定要比治療方案(其描述了必須對所有目標進行治療并且必須滿足治療束約束數據和輻射減少準則)更可能實現。時間間隔(在此時間間隔中根據亞治療方案進行治療)在本文中還稱為亞治療時段。亞治療方案優選地針對所有子組目標、但不必針對待治療的所述至少兩個目標中的所有目標而滿足輻射減少準則，特別是滿足“不多于一個目標”標準。滿足輻射減少準則特別意味著:通過忽略另一子組目標的做法，無法實現遭受輻射的健康體積的減少(具體是至少減少到預定程度)。
[0050]治療設備優選包括光束源，其可相對于至少兩個目標移動。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動是患者的轉動。路徑相對于患者的相對位置可以變化，例如通過上述轉動來變化。相對于患者可改變自身位置且被描述在參考系統(至少兩個目標處于其中)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(至少兩個目標處于其中)中的路徑稱為“設備路徑”。當患者移動時，該設備路徑不變化。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。僅當光束源處在路徑中的一個或多個部分內或整個路徑中時，才能在完整移動過程中發出放射。該部分可根據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。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的所有目標，第二子組忽略忽略至少兩個目標中的一個或多個目標。通過這種忽略，第二亞治療方案可滿足輻射減少準則。然后，例如第四亞治療方案描述對忽略的一個或多個目標的治療，以完成對所有目標的治療。通過在沿著路徑向前移動的過程中忽略目標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，治療時間可被最小化。上述圓弧部僅代表示例。
[0051]根據一實施例，將子組分配給一個路徑(即，從設備路徑的起點至設備路徑的終點的整個路徑)。因此，光束源沿著該設備路徑移動以治療子組中的一個子組，并且重復這種做法(例如向前或向后移動)直到對所有子組進行了治療(這意味著已經對所述至少兩個目標的所有目標進行治療)。例如，在沿設備路徑的第一移動過程中，對第一子組進行治療。然后，在設備路徑的第二移動過程中，對第二子組進行治療，這表示在仍遵守輻射減少準則的同時盡可能多地包括從第一子組忽略的目標。如果有必要，在光束源沿設備路徑的后續移動過程中對第三子組或多個子組進行治療，以最終治療所有目標。優選地，僅當已對所述至少兩個目標中的所有目標至少持續治療了某時間間隔之后(換言之，僅當所述至少兩個目標中的每個目標已成為經治療的子組的成員之后)，才會改變治療路徑，例如，通過患者的轉動來改變路徑。
[0052] 路徑中目標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進行治療的部分在本文中稱為補充部。根據一實施例，忽略部由描述了一種通過以第一方向(如向前)移動光束源進行治療的亞治療方案來描述，并且補充部由描述了一種通過以第二方向(如向后)移動光束源進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”可任意調換。第一和第二方向可以相同或不同，具體說可以相反。根據一特定實施例，如果忽略部和補充部屬于同一治療路徑，那么它們彼此不同。根據另一實施例，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中移動所述至少兩個目標(即，患者身體的至少兩個目標)來實現，其中沿著第一路徑移動的光束源處于該參考系統中。所述移動具體說是旋轉運動。例如，光束源沿著描述第一治療路徑的設備路徑的圓弧移動。然后，轉動患者。然后光束源沿著相同設備路徑的同一圓弧向后移動，但由于患者的轉動使得第二治療路徑與第一路徑不同。請注意，術語治療路徑是指患者與所述至少兩個目標之間的相對位置。因此，在治療設備所處的參考系統中的設備路徑的圓弧位置不變化，而在患者所處的參考系統中的相應治療路徑(如圓弧)的位置由于患者在治療設備所處的參考系統中的轉動而發生變化。優選地，在這種情況下，如果所述至少兩個目標在治療設備所處(即其中一個或多個可能的設備路徑所處的)的參考系統中不存在相對移動的話，那么忽略部和補充部將是相同的。特別地，由于患者的轉動，那些允許滿足治療束標準數據的不同的子光束入射方向都是可以的。忽略部和補充部是設備路徑的相同部分的情況僅作為備選項，忽略部和補充部當然也可以不同。特別地，第一治療路徑的終點優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組。
[0054]因為，正如上面已提及的，光束的產生受到某些技術限制，具有特定排布的目標無法通過治療光束源和光束整形設備的特定配置來治療。例如，如果所述至少兩個目標中的至少兩個目標都位于與多葉式準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至位于所述至少兩個目標之間的健康體積上的情況下，可能無法將子光束引導至每個目標上。然而，這種情況應當盡量避免，以盡可能少地使患者暴露在輻射下。
[0055]根據本發明的另一優選實施例，針對光束源相對于所述至少兩個目標的優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，將從上述目標子組中持續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分配給后續目標組，直到每個目標都包含在所述至少一個目標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的可能的最后一個目標子組。應當理解，如果一個目標仍未能分配到任何的目標子組中，則必須確定出只包括該目標的另一目標子組，以確保每個目標都可分配到目標子組中，以通過治療束對目標進行治療。
[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子組。針對平面對至少一個目標子組的確定，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子組的確定。
[0057]如果光束源沿直線移動或優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(sector)或某角度。因此，目標在一定的治療時間間隔中被忽略可以說成是:該目標針對一定治療距離或一定治療角度被忽略。換言之，根據本發明的優選實施例，就已針對先前一平面所忽略的至少一個目標而言，僅考慮治療角度。例如，如果目標在平面中持續忽略了一定距離或角度，那么在后續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，因此這允許進一步減少治療時間，其中所述角度或距離是目標已經在先前平面(具體說是前一個平面)中被忽略掉的距離或角度。[0058]根據又一優選實施例，控制數據設置為:包括關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組。換言之，控制數據基于用于同時治療一組至少兩個目標而確定的治療方案(治療束排布)來確定。該控制數據配置為產生用于控制躺椅和治療設備中的至少一個的控制信號，所述治療設備包括如下文所進一步描述的光束整形設備和光束源。更一般地說來，控制數據配置為產生用于控制用于將包括至少兩個子光束的光引導至目標、相對于目標移動光束以及相應地對光束的截面區域形狀進行整形的任何設備的控制信號。
[0059]本發明的另一方面涉及一種程序，其在運行在計算機上時使計算機能夠執行根據前述權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和/或一種運行有所述程序的計算機或者其存儲器加載有所述程序的計算機；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，具體說是數字信號波，上述程序具體說包括適于執行前述權利要求中的一項方法的所有步驟的代碼器。
[0060]本發明的又一方面涉及一種放射治療系統，包括:
[0061]-上述權利要求所述的計算機⑴；
[0062]-用于安置患者(6)的躺椅⑵；和
[0063]-治療設備(3)，其包括光束整形設備(4)和光束源(5)；
[0064]其中所述 治療設備(3)和躺椅(2)相對于彼此可移動，具體是其中所述躺椅(2)在水平面上可轉動和/或所述治療設備(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，對本發明的以下示例性實施例進行說明，其中附圖僅視為是本發明的示例，而不意在將本發明限制于這些具體實施例。
[0066]圖1示出了根據本發明的方法的示例性流程圖；
[0067]圖2示出了根據本發明的放射治療系統的示例性實施例；
[0068]圖3示出了多葉式準直儀的兩種配置；
[0069]圖4示出了從不同方向看到的三個目標。
【具體實施方式】
[0070]如圖1所示，獲取目標數據、治療束約束數據和治療束標準數據，作為用于確定通過治療方案對一組至少兩個目標同時進行治療的治療方案的約束，其中，目標數據描述了患者體內的待治療目標的空間信息，治療束約束數據描述了可能的治療束排布，并且治療束標準數據描述了針對目標進行治療的標準。如果在不違反治療標準的情況下無法通過一個治療束排布來治療所有目標的話，那么從候選的目標子組中忽略掉可造成違規的一個或多個目標，由此獲得包括了可通過給定的治療束排布同時進行治療的目標的目標子組，其中，亞治療方案可根據目標子組來確定，以對目標子組進行治療。由于忽略的目標(或多個忽略的目標)將不會與先前所確定的目標子組一起進行治療，因此優選確定至少一個另外的目標子組來包含忽略的目標/多個目標，其中另外的亞治療方案可根據另外的目標子組來確定。
[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，可提供配置成以產生控制信號的控制數據，該控制信號用于控制對光束(特別是子光束)的截面形狀和/或相對于目標的相對光束位置(特別是子光束位置)進行整形的至少一個設備，所述設備例如為可移動光束源、光束整形設備(如(可移動的、具體說是可旋轉的)多葉式準直儀)和/或用于安置患者的躺椅。
[0073]圖2示出本發明的放射治療系統的實施例，其包括加載有程序的計算機I和安置患者的躺椅2，該程序使計算機執行本發明的方法、特別是控制包括了光束整形設備4和光束源5的治療設備3。
[0074]從圖2中可以看出，治療設備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產生輻射光束，所述輻射光束包括指向患者6體內的多個目標T的至少兩個子光束。光束/子光束的截面區域具體而言通過光束整形設備4形成，以將每個子光束分配用于治療目標T中的一個(或多個)目標。治療設備3沿著其繞患者移動的路徑上的預定距離進行移動，而光束源5產生用于治療目標T的光束。當通過光束對第一目標子組進行治療之后，可以通過光束再對目標T的第二和其他子組進行治療。根據一實施例，當已通過光束對所有目標T都進行治療之后，躺椅2圍繞軸線B轉動，以改變患者6與治療設備3之間的相對位置。這在本文中稱為針對治療設備確定新的平面。根據另一實施例，躺椅轉動是在對所有目標進行治療之前進行的，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治療的目標進行治療。
[0076]圖3示出多葉式準直儀的兩種配置，其葉片可沿箭頭所示的水平方向移動。多葉式準直儀對以垂直于投影平面的方向D延伸的治療束進行整形。
[0077]由于通過由左側的多葉式準直儀配置(圖3中示出)整形的光束來治療的目標T不在葉片的移動方向上重疊，因此多葉式準直儀能夠對光束進行整形，從而通過空間分離的子光束對每個目標T進行治療。由此，使得遭受治療輻射的健康體積最小，并且低于圖3所示的右側配置。
[0078]從多葉式準直儀的右側配置(圖3中示出)可以看出，目標T在葉片的運動方向上重疊，由此目標T之間出現間隙G，該間隙將導致由多葉式準直儀整形的光束會被位于兩個目標T之間的健康體積所吸收。為了避免這種情況，多葉式準直儀可以繞平行于方向D的軸線旋轉(為了得到上述左側配置)，以使得兩個目標在葉片的運動方向上不重疊(在這種情況下，將多葉式準直儀轉動90度將避免這種情況)。如果這種轉動不可行，那么這將由治療束約束數據來描述，并且為了滿足輻射減少準則，將忽略兩個目標T中的一個目標以得到第一目標子組，并將其他目標包括在第二目標子組中。
[0079]圖4顯示了由治療束來治療的多個目標a、b和C。目標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內的目標a、b和C。假設準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a、b和C。在第一亞治療時間間隔中，第一目標子組a、b和c可以在不違反“不多余一個目標”標準的情況下進行治療。葉片限定出第一子光束的第一截面區域Al和第二子光束的第二截面區域BI。第一和第二子光束構成治療束。因此，第一子光束治療目標a和b。然而，這些目標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”標準。僅治療一個目標(即，目標c)的第二子光束適用同種情況。然而，當治療設備以順時針方向移動到位置2時，目標a和b以如下方法布置，即準直儀葉片(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的島區(island)。也就是，截面區域A2覆蓋了空間分離的目標a和b。即使準直儀可以某角度繞垂直于圖4的軸線轉動，這也無法在不違反輻射減少準則的情況下單獨地通過各自的子光束對每個目標進行治療。如圖4所示，當治療束從方向2指向目標a、b和c時，準直儀葉片不能進行如下移動，即由準直儀葉片覆蓋目標a與b之間的間隙G。然而，這種從方向2治療目標a、b和c的做法將違反輻射減少準則，因為出現了健康體積所吸收不必要的治療束的情況。更詳細地說，目標a和b在第一子光束的截面區域A2內空間分離，因此，針對目標a和b而言，至少在對應于違規時間的第二子治療時間間隔里違反了 “多于一個目標”標準。
[0080]違反輻射減少準則可以通過在違規時間里“忽略”違規目標a或b中的一個目標來克服。在本示例中，在違反了標準數據的時段中持續忽略目標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a和c構成，分別由截面區域A2’和B2覆蓋。當治療設備進一步沿著方向3移動的路徑移動時，準直儀葉片可移動形成圍繞目標a和b的島區，目標a和b的投影在截面區域A3的平面上的重疊。因此，沒有違反輻射減少準則。因此，針對第一治療時間間隔(其包含從方向I進行的治療)，存在由目標a、b和c組成的第一目標子組。而且，針對第二亞治療時間間隔(其包含從方向2進行的治療)，還存在由目標a和c組成的第二目標子組。針對第三治療時間間隔(其包含從方向3進行的治療)，存在由目標a、b和c組成的第三目標子組。[0081]容易理解，與目標a和c相比，在治療時段中的出現違反治療束標準的時間間隔里已經忽略的目標b只吸收了治療束能量的一小部分。因此，可以將目標b分配至另一目標子組(第四子組)中，使得例如當治療設備從位置3向位置I返回移動時，在第四亞治療時間間隔對目標b進行處理。備選地，已經從一組目標中忽略的目標，例如目標b，可以分配到在治療設備從位置I向位置3的第二移動期間接收治療的目標子組中。進一步備選地，已經從先前的目標組中忽略的目標可以在目標已相對于垂直平面P進行轉動(特別是通過繞垂直軸線轉動患者的方式)之后，再接收治療。通過這種轉動，定義出與第一平面P不同的新平面P，其中治療設備可以沿著移動路徑進行移動。
[0082]優選地，忽略的目標(諸如目標b)在某時間間隔或治療設備所移動的設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備所移動的設備路徑的各個部分相對應的圓弧部，例如先前已忽略了目標或多個目標的圓弧部。
[0083]換言之，本發明還包括以下內容:
[0084]一種利用可傳遞適形輻射圓弧的光束整形設備、無需移動患者而是僅轉動患者就能夠對單個患者的多個病變進行放射治療的過程，其使用以下步驟:
[0085]為每個圓弧選擇在光束整形設備的葉片的運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行治療，重復從其余未經治療的病變中選擇病變子組，進行后續的適形圓弧治療，直到圓弧面中再沒有未經治療的病變為止，然后以新的躺椅角度繼續執行。優選地，針對下一圓弧面，病變只選定為那些出現有重疊的治療圓弧角度的子組，以減少角度范圍和相關治療時間。優選地，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。優選地，準直儀角度優化為將所有病變包括到單個適形圓弧中。優選地，準直儀角度優化為盡 可能使圓弧面的數量或它們的角度范圍最小。
【權利要求】
1.一種數據處理方法，其用于確定通過治療設備來放射治療至少兩個空間分離的目標的治療方案，所述治療設備構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進行治療，所述一個或多個子光束構成在治療時段根據治療方案將要穿過所述至少兩個目標的至少一個治療束，所述治療設備進一步構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，所述方法包括通過計算機來執行的以下步驟: -獲取目標數據，所述目標數據描述了關于患者體內的所述至少兩個空間分離的目標的空間信息； -獲取治療束約束數據，所述治療束約束數據允許確定出可通過所述治療設備來實現的潛在治療方案，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； -獲取治療束標準數據，所述治療束標準數據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的標準，所述標準包括輻射減少準則，所述輻射減少準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進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進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，具體說少到至少預定程度；和 -基于所述目標數據、所述治療束約束數據和所述治療束標準數據，確定滿足所述輻射減少準則的治療方案。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述輻射減少標準包括如下標準a)和b)，具體說由以下標準a)和b)來表示: a)所述標準a)描述了:如果將所述至少兩個目標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域投影到所述平面上，則在所投射的截面區域內，所述至少兩個投影的空間上分離的目標中存在不多于一個的目標會在具體說至少持續不會長過預定時間里空間上分離具體說至少預定距離；和 b)所述標準b)允許:為了滿足標準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中的所有目標，其中，具體說僅當這種情況造成所述至少兩個目標之外的患者身體部位的暴露至少減少到預定程度時才會被允許。
3.根據權利要求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則的治療方案時，具體說如果為了滿足所述輻射減少標準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中的所有目標，則具體說基于一組目標來確定所述治療方案，所述目標組將從所述至少兩個目標中選擇出的、通過所述至少一個治療束同時治療的目標描述為時間的函數，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中的每個目標，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中的所有目標都被選擇。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，將所述目標組中的目標數目最大化，以用于基于所述目標數據、所述嗎治療束約束數據和所述治療束標準數據來確定所述治療方案。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其中，基于所述目標數據、所述治療束約束數據和所述治療束標準數據來確定所述目標組使得所述治療時間最短。
6.根據權利要求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中的一個或多個目標、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中的一個或多個目標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組。
7.根據權利要求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則的某時間間隔里忽略所述至少兩個目標中的一個或多個目標，并且在所述治療時段內且在所述違規時間間隔以外的時間間隔里將所述至少兩個目標中忽略的一個或多個目標納入到所述候選組中，其中所述體積減少準則特別是根據權利要求2所述的標準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中的所有目標同時進行治療的條件，所述時間間隔稱為違規時間間隔。
8.根據上述權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行并分別描述了對所述至少兩個目標的子組進行治療的亞治療方案來確定，所述亞治療方案基于關于各個子組的目標、所述治療束約束數據和所述治療束標準數據的空間信息來確定，對所述子組進行選擇，使得每個目標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，滿足所述體積減少標準，具體說是滿足根據權利要求2所述的標準a)。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述治療束標準數據包括:在亞治療時間間隔期間根據各個所述亞治療方案對每個子組的所有目標都至少順序地進行治療，優選為同時治療。
10.根據權利要求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。
11.根據權利要求7-10中任一項所述的方法，其中，所述治療設備包括治療光束源以發出至少一個治療束，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垂直的至少一個平面中的優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動，其中將對每個子組的治療分別分配給所述完整運動中的一個完整運動，使得通過執行多于一個的完整運動來治療所有目標，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中的所有目標進行治療的情況下及治療之后，所述治療路徑僅當通過在所述治療設備所處的參考系統中轉動患者時才會改變，特別是通過旋轉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，根據亞治療方案之一所忽略的目標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，根據亞治療方案之一所忽略的目標在沿第二治療路徑的第二子部移動過程中根據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備所處的參考系統中的移動而不同，具體說通過相對于所述垂直平面來轉動所述至少兩個目標而產生的移動，其中具體說，當患者在所述參考系統中不移動的情況下所述第一和第二子部將相同。
12.根據上述權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，當其運行在計算機上或者當加載到計算機上時使計算機執行根據上述權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；和/或一種運行有所述程序的計算機或者其存儲器加載有所述程序的計算機；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，具體說是數字信號波，所述程序具體說包括適于執行上述權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,包括: 如權利要求13所述的計算機(1)； 用于安置患者(6)的躺椅⑵；和 治療設備(3)，其包括光束整形設備(4)和光束源(5)。
15.根據權利要求14所述的放射治療系統，其中，所述治療設備(3)與躺椅⑵相對于彼此可移動，具體說是其中所述躺椅(2)在水平面上可轉動和/或所述治療設備(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 優先權日:2011年11月23日
【發明者】斯特凡·維爾斯邁爾 申請人:博醫來股份公司