CH709788B1

CH709788B1 - Radiation treatment system.

Info

Publication number: CH709788B1
Application number: CH00915/14A
Authority: CH
Inventors: Martin André; Salzmann Daniel
Original assignee: Intuitive Therapeutics Sa
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2017-07-14
Also published as: CH709788A1

Abstract

La présente invention concerne un système de traitement par rayonnements, par exemple pour un accélérateur linéaire, comprenant: une source de rayonnement configurée pour administrer des tirs individuels de doses (a j ), et un système de planification inverse de radiothérapie comportant: une mémoire (106) et un stockage persistant (108), où des instructions situées sur le stockage persistant (108) ont été chargées dans la mémoire (106), et une unité de processeur (104) configurée pour exécuter lesdites instructions afin de pré-calculer (10) un ensemble de tirs individuels de doses (a j ) possibles, associer (40) un poids (s j ) à chaque tir (a j ), sur la base de plusieurs contraintes (20). L’unité de processeur (104) est configurée pour exécuter lesdites instructions en temps réel pour trouver (30) le nombre minimal de tirs individuels de dose (a j ) de poids non nuls de façon à satisfaire les contraintes (20).The present invention relates to a radiation treatment system, for example for a linear accelerator, comprising: a radiation source configured to administer individual shots of doses (aj), and a reverse radiation planning system comprising: a memory (106); ) and persistent storage (108), wherein instructions on the persistent storage (108) have been loaded into the memory (106), and a processor unit (104) configured to execute said instructions to pre-calculate (10) ) a set of individual shots of possible doses (aj), associating (40) a weight (sj) with each shot (aj), on the basis of several constraints (20). The processor unit (104) is configured to execute said instructions in real time to find (30) the minimum number of individual shots of dose (a j) of nonzero weights so as to satisfy the constraints (20).

Description

DescriptionDescription

Domaine de l’invention [0001] La présente invention concerne un système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie, par ex. et de façon non limitative pour un accélérateur linéaire (LINAC).Field of the Invention [0001] The present invention relates to a radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system, e.g. and in a nonlimiting manner for a linear accelerator (LINAC).

Description de l’art connexe [0002] De nombreux systèmes de traitement par rayonnements, comprenant des systèmes de radiothérapie et radiochi-rurgie, utilisent ce qu’on appelle des accélérateurs linéaires (LINAC) qui produisent un faisceau de rayonnement unique pour irradier une zone cible du corps.Description of Related Art [0002] Many radiation treatment systems, including radiotherapy and radiochemurgy systems, utilize so-called linear accelerators (LINACs) that produce a single beam of radiation to irradiate an area. target of the body.

[0003] Le faisceau de rayonnement d’un accélérateur linéaire est un faisceau unique, qui peut être modelé par différents types de systèmes de collimation qui permettent de collimater la dimension du faisceau. Le «Gamma Knife®» utilise une pluralité de faisceaux, par ex. environ 200 faisceaux, qui se concentrent sur la même zone, administrés en une seule session, ce qui est le principe de la radiochirurgie.The radiation beam of a linear accelerator is a single beam, which can be modeled by different types of collimation systems that can collimate the beam size. The "Gamma Knife®" uses a plurality of beams, e.g. about 200 bundles, which focus on the same area, administered in one session, which is the principle of radiosurgery.

[0004] La zone irradiée par le faisceau de rayonnement unique d’un accélérateur linéaire a généralement un diamètre supérieur à la zone irradiée par le «LEKSELL Gamma Knife®» ou simplement «Gamma Knife®», un outil communément utilisé pour traiter des maladies intracrâniennes. Par exemple, la zone irradiée par le faisceau de rayonnement unique d’un accélérateur linéaire a un diamètre appartenant à la plage 10 cm-30 cm, par ex. 20 cm; la zone irradiée par le «Gamma Knife®» a un diamètre précis de 4, 8 ou 16 mm, en fonction de la taille des collimateurs sélectionnés. Certains accélérateurs linéaires pour la radiochirurgie sont équipés de microcollimateurs multilames qui peuvent produire un faisceau de rayonnement unique ayant un diamètre de l’ordre de quelques millimètres.The zone irradiated by the single radiation beam of a linear accelerator generally has a diameter greater than the zone irradiated by the "LEKSELL Gamma Knife®" or simply "Gamma Knife®", a tool commonly used to treat diseases. intracranial. For example, the area irradiated by the single radiation beam of a linear accelerator has a diameter in the range 10 cm-30 cm, e.g. 20 cm; the area irradiated by the "Gamma Knife®" has a precise diameter of 4, 8 or 16 mm, depending on the size of the selected collimators. Some linear accelerators for radiosurgery are equipped with multileaf microcollimators that can produce a single radiation beam with a diameter of the order of a few millimeters.

[0005] Dans la plupart des cas, l’irradiation d’un accélérateur linéaire est effectuée pas seulement sous une seule incidence (c.-à-d. un tir), correspondant à une position et une orientation prédéterminées fixes du faisceau de rayonnement par rapport à la cible, mais elle utilise de multiples incidences successives pour augmenter la conformité de l’administration de la dose. On utilise un grand nombre d’incidences pour effectuer ce qu’on appelle la radiochirurgie à base LINAC.In most cases, the irradiation of a linear accelerator is performed not only under a single incidence (ie shot), corresponding to a fixed predetermined position and orientation of the beam of radiation. relative to the target, but uses multiple successive incidences to increase compliance of the dose. A large number of incidences are used to perform what is called LINAC-based radiosurgery.

[0006] Dans la plupart des systèmes de radiothérapie à base LINAC, la tête d’émission est fixée à un support physique (appelé le «portique») que l’on peut faire tourner mécaniquement autour du patient, suivant un cercle complet ou partiel. La table où le patient est allongé (appelée la «table d’examen») peut parfois aussi être déplacée par petits paliers linéaires ou angulaires.In most LINAC-based radiotherapy systems, the emission head is attached to a physical support (called the "portal") that can be rotated mechanically around the patient, following a complete or partial circle. . The table where the patient is lying down (called the "examination table") can sometimes also be moved in small linear or angular bearings.

[0007] La combinaison des mouvements du portique et/ou de la table d’examen permet l’intersection de plusieurs faisceaux de rayonnement successifs à l’emplacement cible (au niveau de ce qu’on appelle l’isocentre), produisant ainsi une dose totale élevée à l’intérieur de la cible et entraînant en même temps un plus faible rayonnement dans les zones environnantes.The combination of movements of the gantry and / or the examination table allows the intersection of several successive beams of radiation at the target location (at what is called the isocenter), thus producing a high total dose inside the target and at the same time causing lower radiation in the surrounding areas.

[0008] Certains autres systèmes, à savoir le Cyberknife, commercialisé par la société ACCURAY, utilisent un LINAC de petite taille monté sur un bras robotisé, permettant une grande liberté dans le mouvement de la tête de robot tenant le LINAC et permettant ainsi une grande variété d’emplacements et d’angles d’incidence du LINAC.Some other systems, namely the Cyberknife, marketed by the company ACCURAY, use a small LINAC mounted on a robotic arm, allowing great freedom in the movement of the robot head holding the LINAC and thus allowing great variety of LINAC locations and angles of incidence.

[0009] Dans tous ces systèmes, une phase de planification est nécessaire pour déterminer, dans le cas le plus général, le nombre, l’emplacement, l’angle d’incidence, la forme et le poids des tirs successifs d’irradiation afin d’administrer le profil souhaité de dose à la zone cible tout en protégeant, si nécessaire, les zones sensibles environnantes d’une dose trop élevée d’irradiation.In all these systems, a planning phase is necessary to determine, in the most general case, the number, the location, the angle of incidence, the shape and weight of the successive irradiation shots in order to administering the desired dose profile to the target area while protecting, if necessary, the surrounding sensitive areas from too high a dose of irradiation.

[0010] Dans le contexte de la présente invention, un tir (ou tir de dose) est alors une dose de rayonnement administrée depuis un endroit et sous un angle d’incidence donnés, avec une forme et un poids donnés. Une séance de traitement peut comprendre une pluralité de tirs de différentes dimensions et formes.In the context of the present invention, a shot (or dose shot) is then a dose of radiation administered from a given location and angle of incidence, with a given shape and weight. A treatment session may include a plurality of shots of different sizes and shapes.

[0011] Selon le type de système, les paramètres à définir peuvent être plus restreints que ceux décrits ci-dessus. A titre d’exemple, quand le LINAC est monté sur un portique rotatif avec une table d’examen fixe, l’ensemble des angles d’incidence est limité à ceux produits par la rotation du portique.Depending on the type of system, the parameters to be defined may be more restricted than those described above. For example, when the LINAC is mounted on a rotating gantry with a fixed examination table, all angles of incidence is limited to those produced by the rotation of the gantry.

[0012] De même, selon le système, la forme du faisceau d’irradiation peut être établie par des collimateurs de taille fixe ou variable ou des collimateurs de forme adaptative, tels que les collimateurs appelés multilames.Similarly, depending on the system, the shape of the irradiation beam can be established by fixed or variable size collimators or adaptive form collimators, such as collimators called multilamers.

[0013] Pour chaque tir, l’utilisateur, c.-à-d. Ie(s) médecin(s) et/ou le physicien, doit déterminer son emplacement et son angle d’incidence dans la zone cible, ainsi que la dimension et la forme de la dose d’irradiation à administrer autour de l’isocentre.For each shot, the user, i.e. The physician (s) and / or physicist must determine its location and angle of incidence in the target area, as well as the size and shape of the radiation dose to be administered around the isocenter.

[0014] Pour chaque tir, l’utilisateur doit aussi déterminer la durée de l’irradiation en fonction du débit de dose des sources (c.-à-d. le temps pendant lequel le LINAC fonctionne). Dans les systèmes actuels les plus avancés, tels que VMAT (ELEK-TA) et RapidArc (VARIAN), l’utilisateur doit déterminer le débit de dose (c.-à-d. la quantité de rayonnement par unité de temps). Dans d’autres systèmes, l’utilisateur doit déterminer d’autres paramètres du tir, par ex. d’une façon non limitative, le profil de l’irradiation dans la zone de la dose (par ex. un profil gaussien, un profil plat, etc.).For each shot, the user must also determine the duration of the irradiation as a function of the dose rate of the sources (ie the time during which the LINAC works). In today's most advanced systems, such as VMAT (ELEK-TA) and RapidArc (VARIAN), the user must determine the dose rate (ie the amount of radiation per unit of time). In other systems, the user must determine other shooting parameters, e.g. in a non-limiting way, the profile of the irradiation in the dose area (eg a Gaussian profile, a flat profile, etc.).

[0015] Dans le contexte de la présente invention, le substantif «poids» se rapporte à un ou plusieurs paramètres du tir, par ex. d’une façon non limitative, le temps d’irradiation et/ou le débit de dose et/ou le profil de dose, etc.In the context of the present invention, the substantive "weight" refers to one or more shooting parameters, e.g. in a nonlimiting manner, the irradiation time and / or the dose rate and / or the dose profile, etc.

[0016] Dans la phase de planification, le plan de traitement de chaque patient est généralement mis au point par un radio-oncologue travaillant conjointement avec un physicien. Selon la procédure de planification la plus largement utilisée, ils déterminent, par un processus itératif d’approximations successives, le nombre, l’emplacement et l’angle d’incidence des tirs, ainsi que leurs dimension, forme et poids et tout récemment le débit de dose.In the planning phase, the treatment plan of each patient is usually developed by a radiation oncologist working jointly with a physicist. According to the most widely used planning procedure, they determine, by an iterative process of successive approximations, the number, location and angle of incidence of the shots, as well as their size, shape and weight, and most recently the dose rate.

[0017] Les systèmes connus de planification inverse de radiothérapie pour des LINAC calculent le nombre, l’emplacement et l’angle d’incidence des tirs, ainsi que leurs dimension, forme et poids et tout récemment le débit de dose, seulement une fois. En outre, certains systèmes de traitement recourent à des capteurs dans ou sur le patient pour prendre en compte les mouvements du patient pendant l’administration du rayonnement, par ex. lorsque le patient respire, ou ceux d’un ou plusieurs organes mobiles du patient. Toutefois les systèmes connus ne sont pas capables d’effectuer un calcul en temps réel des tirs, afin de les adapter à ces mouvements.Known radiotherapy inverse planning systems for LINACs calculate the number, location and angle of incidence of the shots, as well as their size, shape and weight, and most recently the dose rate, only once. . In addition, some treatment systems use sensors in or on the patient to account for patient movements during radiation delivery, e.g. when the patient is breathing, or those of one or more moving organs of the patient. However known systems are not able to perform a calculation in real time shooting to adapt to these movements.

[0018] Les systèmes connus de planification inverse de radiothérapie ne sont pas suffisamment précis, de sorte que la protection des zones entourant la cible, par ex. une tumeur, n’est pas totalement efficace, en particulier avec des tumeurs plus grosses. Cela exige une pluralité de séances de traitement par rayonnements, par ex. de radiothérapie.[0018] The known inverse radiotherapy planning systems are not sufficiently precise, so that the protection of the areas surrounding the target, e.g. a tumor, is not completely effective, especially with larger tumors. This requires a plurality of radiation treatment sessions, e.g. radiotherapy.

[0019] En outre, la procédure actuelle pour l’étape de planification est relativement complexe, fastidieuse, non intuitive et lente. La durée de la procédure de planification diminue la productivité et augmente le coût de chaque traitement. En outre, sa qualité dépend essentiellement de l’expérience de l’utilisateur. Acquérir cette expérience exige une longue période de formation.In addition, the current procedure for the planning stage is relatively complex, tedious, non-intuitive and slow. The length of the planning process decreases productivity and increases the cost of each treatment. In addition, its quality depends primarily on the user's experience. Acquiring this experience requires a long period of training.

[0020] En effet, la façon actuelle de faire la planification exige de définir les paramètres techniques de la machine qui en fin de compte produira la distribution de dose souhaitée. La relation entre ces paramètres et la distribution de dose réelle n’est pas toujours intuitive. On demande ainsi à l’utilisateur médical d’acquérir et exploiter une expertise technique, et dans la plupart des cas il a besoin d’être aidé par un physicien médical, alors qu’il devrait plutôt se concentrer sur les aspects médicaux du traitement.Indeed, the current way of doing the planning requires defining the technical parameters of the machine which ultimately will produce the desired dose distribution. The relationship between these parameters and the actual dose distribution is not always intuitive. The medical user is thus asked to acquire and exploit technical expertise, and in most cases he needs to be assisted by a medical physicist, whereas he should instead focus on the medical aspects of the treatment.

[0021] Pour aider l’utilisateur, des systèmes automatiques de planification inverse ont été proposés. La planification est «inverse» car, sur la base de la connaissance des propriétés de la zone cible (par ex. à partir d’images de tomodensitométrie ou d’IRM), l’opérateur prescrit une certaine distribution de dose à l’intérieur de la zone cible et/ou certaines contraintes de dose. Un système automatique de planification inverse trouve un jeu de paramètres entraînant une planification de traitement qui est aussi proche que possible de la distribution de dose prédéterminée.To help the user, automatic reverse planning systems have been proposed. The planning is "inverse" because, based on the knowledge of the properties of the target area (eg from CT or MRI images), the operator prescribes a certain dose distribution inside. target area and / or certain dose constraints. An automatic reverse planning system finds a set of parameters leading to a treatment schedule that is as close as possible to the predetermined dose distribution.

[0022] La procédure classique de planification inverse nécessite alors la définition, par l’opérateur, de la zone cible et de la dose minimale qui doit lui être administrée. Accessoirement, le système de planification contribue aussi à réduire au minimum la dose vers les zones à protéger.The conventional reverse planning procedure then requires the definition, by the operator, of the target area and the minimum dose that must be administered. Incidentally, the planning system also helps to minimize the dose to the areas to be protected.

[0023] La planification inverse est alors définie d’habitude comme un problème d’optimisation où les paramètres techniques sont automatiquement recherchées pour diminuer le plus possible une fonction de coût mesurant la différence entre la distribution de dose souhaitée et celle effectivement obtenue. On peut utiliser diverses techniques d’optimisation.The inverse planning is then usually defined as an optimization problem where the technical parameters are automatically sought to reduce as much as possible a cost function measuring the difference between the desired dose distribution and that actually obtained. Various optimization techniques can be used.

[0024] De tels systèmes de planification inverse sont utilisés aujourd’hui, mais ils prennent beaucoup de temps, car ils utilisent des techniques d’optimisation lentes et exigent, la plupart du temps, qu’un physicien définisse manuellement certaines parties de certains paramètres. Le processus doit ensuite être répété si le médecin oncologue considère que le résultat final n’est pas optimal, ce qui demande plus de travail et de temps à l’équipe du physicien.Such reverse planning systems are used today, but they take a long time because they use slow optimization techniques and require, most of the time, that a physicist manually define certain parts of certain parameters. . The process must then be repeated if the oncologist considers that the final result is not optimal, which requires more work and time for the physicist's team.

[0025] Un but de la présente invention est alors celui d’obvier à un ou plusieurs des inconvénients susmentionnés ou de les atténuer.An object of the present invention is to obviate one or more of the aforementioned drawbacks or mitigate them.

[0026] Un but de la présente invention est alors celui de proposer un système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie qui puisse simplifier la phase de planification d’un traitement.An object of the present invention is that of proposing a radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system that can simplify the planning phase of a treatment.

[0027] Un but de la présente invention est alors celui de proposer un système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie capable d’effectuer un calcul en temps réel des tirs, afin de les adapter aux mouvements du patient.An object of the present invention is that of proposing a radiation treatment system with an inverse radiotherapy planning system capable of performing a real-time calculation of the shots, in order to adapt them to the movements of the patient.

[0028] Un but de la présente invention est alors celui de proposer un système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie plus précis que le système connu.An object of the present invention is that of proposing a radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system more accurate than the known system.

[0029] Un but de la présente invention est alors celui de fournir un système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie qui soit une alternative aux systèmes existants.An object of the present invention is that of providing a radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system which is an alternative to existing systems.

Bref résumé de l’invention [0030] Selon l’invention, ces objectifs sont atteints au moyen d’un système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie tel que défini dans la revendication 1.BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION [0030] According to the invention, these objectives are achieved by means of a radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system as defined in claim 1.

[0031] Dans un mode de réalisation, le poids associé à chaque tir individuel de dose individuelle comprend le temps d’irradiation.In one embodiment, the weight associated with each individual individual dose shot includes the irradiation time.

[0032] Dans un autre mode de réalisation, le poids associé à chaque tir individuel de dose comprend le débit de dose.[0032] In another embodiment, the weight associated with each individual dose shot includes the dose rate.

[0033] Dans un autre mode de réalisation, le poids associé à chaque tir individuel de dose comprend le profil de dose.[0033] In another embodiment, the weight associated with each individual dose shot includes the dose profile.

[0034] Dans un autre mode de réalisation, le poids associé à chaque tir individuel de dose comprend tout autre paramètre tir de dose.[0034] In another embodiment, the weight associated with each individual dose shot includes any other dose-setting parameter.

[0035] Le système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie selon la présente invention peut utiliser un accélérateur linéaire (LINAC) comme source de rayonnement.The radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system according to the present invention can use a linear accelerator (LINAC) as a radiation source.

[0036] Le système de traitement par rayonnements avec un système de planification inverse de radiothérapie selon la présente invention ne se limite pas à l’utilisation d’un accélérateur linéaire (LINAC) comme source de rayonnement et peut utiliser n’importe quel autre type de source de rayonnement, par ex. et de façon non limitative des sources au cobalt ou des faisceaux de protons.The radiation treatment system with a radiotherapy inverse planning system according to the present invention is not limited to the use of a linear accelerator (LINAC) as a source of radiation and can use any other type radiation source, e.g. and not limited to cobalt sources or proton beams.

[0037] La présente invention propose un procédé automatisé pour système de planification inverse de radiothérapie, où la distribution de dose complète administrée est modélisée comme combinaison linéaire clairsemée de faisceaux choisis dans un dictionnaire prédéfini. Avantageusement lesdites contraintes peuvent être rapportées à la distribution de dose correspondante qui en résulte.The present invention provides an automated method for an inverse radiotherapy planning system, wherein the administered full dose distribution is modeled as a sparse linear combination of selected beams in a predefined dictionary. Advantageously, said stresses can be related to the corresponding corresponding dose distribution.

[0038] Avantageusement le poids peut être représentatif du temps d’irradiation du tir de dose unique ou individuelle.Advantageously, the weight may be representative of the irradiation time of the single or individual dose shot.

[0039] L’utilisation d’un critère de sparsity permet d’éliminer un grand nombre de solutions a priori impossibles et de converger alors rapidement vers une solution. La sparsity permet alors des calculs en temps réel, de sorte qu’il est possible d’effectuer un calcul en temps réel des tirs, afin de permettre une planification interactive et de les adapter aux mouvements du patient et/ou d’un organe du patient et/ou au mouvement relatif entre le support physique de la source de rayonnement (le portique) et le support physique du patient (la table d’examen).The use of a criterion of sparsity eliminates a large number of solutions a priori impossible and then converge quickly to a solution. The sparsity then allows calculations in real time, so that it is possible to perform a calculation in real time shots, to allow interactive planning and adapt to the movements of the patient and / or organ of the patient and / or the relative motion between the physical support of the radiation source (the gantry) and the physical support of the patient (the examination table).

[0040] En outre, le système selon l’invention est plus précis que le système connu, permettant de définir des contraintes plus intuitives et de les réaliser, afin que la protection des zones entourant la cible, par ex. une tumeur, soit plus efficace. Cela peut exiger peu de séances de radiothérapie, par ex. une à cinq séances en radiochirurgie, ou un plus grand nombre de séances en radiothérapie fractionnée quand cela est indiqué.In addition, the system according to the invention is more accurate than the known system, to define more intuitive constraints and to achieve them, so that the protection of the areas surrounding the target, eg. a tumor, be more effective. This may require few radiotherapy sessions, eg. one to five sessions in radiosurgery, or more sessions in split radiotherapy when indicated.

[0041] Dans un mode de réalisation préféré, le système comprend: - un premier support physique pour cette source de rayonnement, par ex. le portique, - un second support physique agencé pour recevoir un patient, par ex. la table d’examen.In a preferred embodiment, the system comprises: a first physical support for this radiation source, e.g. the gantry, - a second physical medium arranged to receive a patient, e.g. the examination table.

Le premier support physique et le second support physique sont agencés pour se déplacer l’un par rapport à l’autre. Avantageusement l’unité de processeur exécute le code de programme utilisable par ordinateur pour trouver le sous-ensemble le plus clairsemé d’expositions à des doses individuelles, afin de satisfaire lesdites contraintes chaque fois que le premier support physique est déplacé par rapport au second support physique et/ou chaque fois que le second support physique est déplacé par rapport au premier support physique.The first physical medium and the second physical medium are arranged to move relative to each other. Advantageously, the processor unit executes the computer-usable program code to find the sparse subset of exposures at individual doses, in order to satisfy said constraints whenever the first physical medium is moved relative to the second medium. and / or whenever the second physical medium is moved relative to the first physical medium.

[0042] Dans un autre mode de réalisation, l’unité de processeur exécute le code de programme utilisable par ordinateur pour trouver le sous-ensemble le plus clairsemé de tirs individuels de doses, afin de satisfaire lesdites contraintes chaque fois qu’un patient et/ou un organe du patient bouge.In another embodiment, the processor unit executes the computer-usable program code to find the sparse subset of individual dose shots, in order to satisfy said constraints whenever a patient and / or an organ of the patient moves.

[0043] Dans un mode de réalisation préféré, la contrainte comprend au moins la couverture de la totalité ou d’une partie de la zone cible par la distribution de dose souhaitée. On peut ajouter des contraintes supplémentaires pour modifier la distribution de dose en dehors du volume cible et pour limiter la dose maximale à des structures définies. On peut aussi, si on le souhaite, ajouter des contraintes pour définir la distribution de dose à l’intérieur du volume cible.In a preferred embodiment, the constraint comprises at least the coverage of all or part of the target area by the desired dose distribution. Additional constraints can be added to modify the dose distribution outside the target volume and to limit the maximum dose to defined structures. One can also, if desired, add constraints to define the dose distribution within the target volume.

[0044] Selon l’invention, l’unité de processeur exécute le code de programme utilisable par ordinateur pour trouver le sous-ensemble le plus clairsemé de tirs de façon à satisfaire la/les contrainte(s).According to the invention, the processor unit executes the computer-usable program code to find the sparse subset of shots so as to satisfy the constraint (s).

[0045] Le système inventif selon l’invention permet de simplifier radicalement la planification radio-chirurgicale via un système de planification inverse en temps réel.The inventive system according to the invention radically simplifies the radio-surgical planning via a reverse planning system in real time.

[0046] Ainsi, selon l’invention, l’unité de processeur exécute le code de programme utilisable par ordinateur pour trouver le nombre minimal de poids non nuis afin de satisfaire lesdites contraintes.Thus, according to the invention, the processor unit executes the computer-usable program code to find the minimum number of unharmed weights in order to satisfy said constraints.

[0047] Le système inventif selon l’invention permet de calculer les paramètres techniques optimaux d’irradiation pour accomplir les contraintes imposées à la distribution de dose. Si l’on considère le nombre de paramètres qui peuvent être définis par l’utilisateur pendant une planification manuelle, la solution optimale est en pratique presque impossible à trouver, surtout dans le traitement de cibles de forme complexe, même par un utilisateur expérimenté.The inventive system according to the invention makes it possible to calculate the optimal technical parameters of irradiation to fulfill the constraints imposed on the dose distribution. Considering the number of parameters that can be defined by the user during a manual planning, the optimal solution is in practice almost impossible to find, especially in the treatment of targets of complex shape, even by an experienced user.

[0048] Le système inventif selon l’invention permet à l’utilisateur de définir de façon interactive les contraintes sur la dose à administrer, en termes de couverture, grandeur et gradients sur les bords de la cible ou n’importe où ailleurs dans le volume qui intéresse.The inventive system according to the invention allows the user to interactively define the constraints on the dose to be administered, in terms of coverage, size and gradients on the edges of the target or anywhere else in the volume that interests.

[0049] Les avantages pour l’utilisateur sont au moins les suivants: - Il/elle n’a pas à se concentrer sur l’aspect technique de la réalisation de la distribution de dose souhaitée, mais doit seulement prendre en considération quelle dose il/elle veut administrer et où. - L’outil de planification interactive lui permet de décider et de modifier en temps réel la forme de la distribution de dose pour garantir une irradiation correcte de la cible et une protection appropriée des autres organes. - La planification devient intuitive, rapide et donc rentable. - L’utilisateur peut aussi ajouter facilement plus de contraintes sur le problème, telles qu’une durée maximale de traitement, le système fournissant la meilleure planification possible pour être aussi près que possible de la distribution de dose souhaitée tout en restant dans les limites du temps alloué, par exemple.The benefits for the user are at least the following: - He / she does not have to focus on the technical aspect of achieving the desired dose distribution, but only needs to consider what dose it / she wants to administer and where. - The interactive planning tool allows him to decide and modify in real time the form of the dose distribution to ensure proper irradiation of the target and appropriate protection of other organs. - Planning becomes intuitive, fast and therefore profitable. - The user can also easily add more constraints on the problem, such as a maximum duration of treatment, the system providing the best possible planning to be as close as possible to the desired dose distribution while remaining within the limits of the time allocated, for example.

[0050] La procédure de planification effectuée par le système selon l’invention est beaucoup plus simple, plus rapide et plus convivial que les solutions connues, en particulier dans le cas de configurations complexes de cible.The planning procedure performed by the system according to the invention is much simpler, faster and more user-friendly than known solutions, especially in the case of complex target configurations.

[0051] On peut utiliser un problème d’optimisation sous contraintes convexe pour déterminer le plan de traitement, c.-à-d. le nombre de faisceaux ainsi que les orientations, dimensions, formes et poids des faisceaux (ou un sous-ensemble de ces paramètres, en fonction des propriétés physiques du système considéré), afin de produire un profil souhaité d’administration de dose.An optimization problem under convex constraints can be used to determine the treatment plan, i.e. the number of beams as well as the orientations, dimensions, shapes and weights of the beams (or a subset of these parameters, depending on the physical properties of the considered system), in order to produce a desired dose delivery profile.

[0052] Le problème d’optimisation peut comprendre des contraintes de dose appliquées à la fois à la zone cible et à d’autres zones telles que des structures sensibles à protéger d’une dose élevée de rayonnement.The optimization problem may include dose constraints applied to both the target area and other areas such as sensitive structures to be protected from a high dose of radiation.

[0053] On peut calculer un dictionnaire composé par un grand ensemble de faisceaux couvrant totalement ou partiellement l’ensemble des emplacements, angles d’incidence, dimensions et formes possibles de faisceau. Après ce calcul, on peut résoudre un problème d’optimisation convexe pour déterminer le plan optimal, c.-à-d. le sous-ensemble optimal de ces faisceaux ainsi que leur amplitude, afin de satisfaire aux contraintes définies.We can calculate a dictionary composed of a large set of beams totally or partially covering all the locations, angles of incidence, dimensions and possible shapes of beam. After this calculation, a convex optimization problem can be solved to determine the optimal plane, i.e. the optimal subset of these beams as well as their amplitude, in order to satisfy the defined constraints.

Brève description des dessins [0054] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple et illustré par les figures parmi lesquelles:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood with the aid of the description of an embodiment given by way of example and illustrated by the figures among which:

La fig. 1 est l’illustration d’un mode de réalisation d’un système de traitement de données dans lequel on peut mettre en oeuvre le code de programme utilisable par ordinateur du produit-programme informatique conformément à un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 1 is an illustration of an embodiment of a data processing system in which the computer-usable program code of the computer program product can be implemented in accordance with an embodiment of the present invention.

La fig. 2 montre une représentation par ordinogramme d’un procédé qu’on peut mettre en œuvre dans un mode de réalisation du système de planification inverse de radiothérapie selon la présente invention.Fig. 2 shows a flow diagram representation of a method that can be implemented in one embodiment of the inverse radiotherapy planning system according to the present invention.

Description détaillée des modes de réalisation possibles de l’invention [0055] Même si la présente invention sera décrite plus en détail en liaison avec un LINAC comme source de rayonnement, elle trouve une applicabilité en liaison avec beaucoup d’autres sources, comme expliqué plus haut. Par exemple, elle peut utiliser d’autres sources de rayonnement, telles que sources au cobalt ou faisceaux de protons.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION [0055] Although the present invention will be described in more detail in connection with LINAC as a radiation source, it finds applicability in connection with many other sources, as explained in more detail. high. For example, it can use other sources of radiation, such as cobalt sources or proton beams.

[0056] La fig. 1 est l’illustration d’un mode de réalisation d’un système 100 de traitement de données dans lequel on peut mettre en œuvre le code de programme utilisable par ordinateur du produit-programme informatique conformément à un mode de réalisation de la présente invention.FIG. 1 is an illustration of an embodiment of a data processing system 100 in which the computer usable program code of the computer program product can be implemented in accordance with an embodiment of the present invention.

[0057] Le système de traitement par rayonnements avec le système 100 de planification inverse de radiothérapie selon l’invention comprend: - une source de rayonnement (non visible). - au moins un système 102 de bus de données, - une mémoire 106 couplée au système 102 de bus de données, où la mémoire comprend un code de programme utilisable par ordinateur, et - une unité de processeur 104 couplée au système 102 de bus de données.The radiation treatment system with the radiotherapy inverse planning system 100 according to the invention comprises: a source of radiation (not visible). at least one data bus system 102, a memory 106 coupled to the data bus system 102, where the memory comprises a program code that can be used by a computer, and a processor unit 104 coupled to the bus system 102. data.

[0058] La fig. 2 montre une représentation par ordinogramme d’un procédé qu’on peut mettre en œuvre dans un mode de réalisation du système de traitement par rayonnements avec un système 100 de planification inverse de traitement selon la présente invention. Selon l’invention, l’unité de processeur 104 est configurée pour exécuter le code de programme utilisable par ordinateur pour - pré-calculer un dictionnaire composé d’une liste (ou ensemble) d’emplacements, angles d’incidence, dimensions et formes possibles des tirs de dose (étape 10), - faire définir par l’utilisateur la dose souhaitée dans la zone cible et les contraintes supplémentaires potentielles, par exemple sur les zones à protéger d’un rayonnement à trop forte dose (étape 20), - résoudre un problème convexe pour déterminer le plan, c.-à-d. trouver lequel de ces tirs, et avec quel poids, sera réellement utilisée (étapes 30, 40 et 50).FIG. 2 shows a flow chart representation of a method that can be implemented in one embodiment of the radiation treatment system with a reverse process planning system 100 according to the present invention. According to the invention, the processor unit 104 is configured to execute the computer-usable program code for - pre-calculating a dictionary composed of a list (or set) of locations, angles of incidence, dimensions and shapes possible dose shots (step 10), - have the user define the desired dose in the target zone and the potential additional constraints, for example on the areas to be protected from too high dose radiation (step 20), - solve a convex problem to determine the plane, i.e. find out which of these shots, and with what weight, will actually be used (Steps 30, 40 and 50).

[0059] Dans un mode de réalisation préféré, l’ensemble des tirs de doses pré-calculées (étape 10) peut se situer sur une grille tridimensionnelle (3D) discrète de résolution fixe dans un espace 3D.In a preferred embodiment, the set of pre-calculated dose shots (step 10) can be located on a discrete three-dimensional grid (3D) of fixed resolution in a 3D space.

[0060] Comme discuté, la première étape de lafig. 1 (étape 10) est de bâtir un dictionnaire-liste de tirs de doses possibles (ou modèles de distributions de dose) situées (centrées) à tous les emplacements et angles d’incidence possibles sur une grille 3D, ou un sous-ensemble de ceux-ci (par ex. ceux situés uniquement dans la zone cible).As discussed, the first step of lafig. 1 (step 10) is to construct a dictionary-list of possible dose shots (or dose distribution models) located (centered) at all possible locations and angles of incidence on a 3D grid, or a subset of these (eg those located only in the target area).

[0061] Dans un mode de réalisation préféré, deux emplacements consécutifs sur cette grille dans chacune des trois dimensions sont espacés d’une distance inférieure à 1 mm, par ex. 0,5 mm.In a preferred embodiment, two consecutive locations on this grid in each of the three dimensions are spaced apart by a distance of less than 1 mm, e.g. 0.5 mm.

[0062] Le dictionnaire est donc l’ensemble de fonctions N indiquant la taille du dictionnaire.The dictionary is therefore the set of functions N indicating the size of the dictionary.

[0063] Chaque composant aj du dictionnaire sera nommé «atome».Each aj component of the dictionary will be named "atom".

[0064] On peut calculer la distribution de dose complète comme la somme pondérée des contributions de chaque atome. La dose d en tout point (x, y, z) de l’espace tridimensionnel peut être calculée par la formuleThe complete dose distribution can be calculated as the weighted sum of the contributions of each atom. The dose d at any point (x, y, z) of the three-dimensional space can be calculated by the formula

où Sj désigne le poids associé au jeme atome.where Sj designates the weight associated with the jeme atom.

[0065] Par exemple, pour un système donné utilisant un portique rotatif et une table d’examen mobile, on peut obtenir le dictionnaire en discrétisant les angles de rotation du portique et les positions de la table d’examen pour créer une grille discrète sur la sphère et en prenant en considération différentes dimensions et formes de faisceau pour chaque emplacement et orientation discrets.For example, for a given system using a rotating gantry and a mobile examination table, one can obtain the dictionary by discretizing the angles of rotation of the gantry and the positions of the examination table to create a discrete grid on the sphere and taking into consideration different dimensions and beam shapes for each discrete location and orientation.

[0066] Comme autre exemple, pour un emplacement et une orientation donnés du LINAC, le faisceau traversant un collimateur multilames peut être discrétisé en une série de «petits faisceaux» discrets, parallèles entre eux, chacun d’eux ayant son propre poids qui doit être déterminé. Pour des systèmes spécifiques plus récents, on peut aussi discrétiser la modulation du débit de dose.As another example, for a given location and orientation of LINAC, the beam passing through a multi-blade collimator can be discretized into a series of discrete "small beams" parallel to each other, each of them having its own weight which must to be determined. For newer specific systems, the modulation of the dose rate can also be discretized.

[0067] Dans un mode de réalisation préféré, on peut effectuer cette étape en prenant en considération les profils de dose individuelle précalculés, produits par un ensemble de faisceaux individuels ayant différents emplacements, orientations, dimensions et formes, et en les transposant à tous les points de grille envisagés. On peut aussi effectuer cette étape en prenant en compte les propriétés physiques de l’anatomie du patient, sur la base par exemple des images médicales acquises pour la planification.In a preferred embodiment, this step can be carried out taking into account the precomputed individual dose profiles, produced by a set of individual beams having different locations, orientations, dimensions and shapes, and transposing them to all grid points considered. This step can also be performed taking into account the physical properties of the patient's anatomy, for example based on medical images acquired for planning purposes.

[0068] L’objectif du procédé de planification inverse est de trouver le nombre minimal de poids s, non nuis afin que les contraintes imposées par l’utilisateur à l’étape 20 soient satisfaites.The purpose of the reverse planning method is to find the minimum number of weights, not harmful so that the constraints imposed by the user in step 20 are met.

[0069] On peut calculer la distribution de dose complète d en un nombre prédéfini de points dans l’espace 3D, par ex. sur une grille G prédéfinie de P points.We can calculate the complete dose distribution d in a predefined number of points in the 3D space, e.g. on a predefined G-grid of P points.

[0070] Cette distribution de dose d peut être représentée par un vecteur f de dimension P qui peut être défini parThis dose distribution d can be represented by a vector f of dimension P which can be defined by

où A est une matrice P χ N dont les colonnes sont la valeur de la dose administrée par chaque atome en chaque point de la grille G et s est un vecteur des poids des atomes, de dimension N.where A is a matrix P χ N whose columns are the value of the dose administered by each atom at each point of the gate G and s is a vector of the atom weights, of dimension N.

[0071 ] Selon l’invention, s doit être creux, c.-à-d. le nombre K de coefficients non nuis de s doit être beaucoup plus petit que N. Dans un exemple typique, N peut être de l’ordre de 100 000 ou plus, alors que K peut être aussi petit que 50 ou moins.According to the invention, s must be hollow, i.e. the number K of undesirable coefficients of s must be much smaller than N. In a typical example, N can be on the order of 100,000 or more, while K can be as small as 50 or less.

[0072] Les positions des éléments non nuis dans s déterminent quels atomes dans le dictionnaire seront utilisés dans le traitement, c.-à-d. qu’ils déterminent les formes réelles des tirs et leur emplacement.The positions of the non-deleterious elements in s determine which atoms in the dictionary will be used in the processing, i.e. that they determine the actual shapes of the shots and their location.

Les valeurs de s déterminent les poids du tir.The values of s determine the weight of the shot.

[0073] Une fois bâti le dictionnaire A (étape 10 sur la fig. 2), on calcule un vecteur s avec un nombre minimal d’éléments non nuis en satisfaisant aux contraintes de dose définies par l’utilisateur à l’étape 20.Once the dictionary A has been constructed (step 10 in Fig. 2), a vector s is calculated with a minimum number of non-harmful elements by satisfying the user-defined dose constraints in step 20.

[0074] Il faut comprendre que, même si les contraintes de dose sur la fig. 2 sont saisies par l’utilisateur après le pré-calcul du dictionnaire, cette saisie peut être effectuée avant l’étape 10 de pré-calcul.It should be understood that even if the dose constraints in FIG. 2 are entered by the user after the pre-calculation of the dictionary, this input can be performed before step 10 of pre-calculation.

[0075] Un critère d’optimisation est de trouver un plan qui réduise au minimum une norme L1 pondérée du vecteur s (c.-à-d. la somme des éléments du vecteur s) et qui réponde à toutes les contraintes de dose. La norme L1 pondérée de s est étroitement liée à la durée du traitement. Ce problème d’optimisation peut avantageusement être formulé comme un problème d’optimisation convexe (étape 50), car seuls les poids des tirs individuels de doses sont optimisés (en fait optimiser simultanément les emplacements, les dimensions, les formes et les poids des tirs individuels de doses afin de garantir une contrainte de dose entraînera un problème d’optimisation non convexe). Dans un autre mode de réalisation, il faut trouver un plan qui réduise au minimum une norme LO pondérée du vecteur s (c.-à-d. le nombre des éléments du vecteur s qui sont différents de zéro) et qui réponde à toutes les contraintes de dose. Dans un autre mode de réalisation, il faut trouver un plan qui réduise au minimum une norme L2 pondérée du vecteur s et qui réponde à toutes les contraintes de dose. Désignons par T l’ensemble des indices du vecteur / correspondant à des points qui appartiennent à la zone cible, désignons par R ceux qui appartiennent à des zones sensibles à protéger et par Q l’ensemble des indices restants. Désignons aussi par a, la ième rangée de la matrice A. Le ièmeAn optimization criterion is to find a plane that minimizes a weighted L1 standard of the vector s (i.e., the sum of the elements of the vector s) and that responds to all dose constraints. The weighted L1 standard of s is closely related to the duration of treatment. This optimization problem can advantageously be formulated as a convex optimization problem (step 50), since only the weights of the individual dose shots are optimized (in fact simultaneously optimize the locations, the dimensions, the shapes and the weights of the shots). individual doses to ensure a dose constraint will result in a non-convex optimization problem). In another embodiment, a plan must be found that minimizes a weighted LO standard of the vector s (i.e., the number of vector elements s that are different from zero) and that responds to all dose constraints. In another embodiment, a plan must be found which minimizes a weighted L2 standard of the vector s and satisfies all dose constraints. Let T denote the set of indices of the vector / corresponding to points which belong to the target zone, denote by R those belonging to sensitive zones to be protected and by Q the set of remaining indices. Also denote by a, the ith row of matrix A. The ith

composant du vecteur / peut s’exprimer par la formule c.-à-d. le produit intérieur de la ième ligne du dictionnaire A et du vecteur s. Ainsi, on calcule le plan optimal en résolvant le problème convexe suivant:component of the vector / can express itself by the formula i.e. the inner product of the ith line of the dictionary A and the vector s. Thus, we calculate the optimal plane by solving the following convex problem:

désigne la norme L1 pondérée du vecteur s avec des poids Wj > O, bmin est la dose minimale au niveau de la zone cible T, bmax est la dose maximale autorisée au niveau des régions sensibles R et s > O désigne la contrainte de positivité sur les valeurs de s.denotes the weighted L1 norm of the vector s with weights Wj> O, bmin is the minimum dose at the target zone T, bmax is the maximum dose allowed at the level of the sensitive regions R and s> O denotes the positivity constraint on the values of s.

[0076] On peut ajouter à l’étape 20 des contraintes supplémentaires à la formulation sous forme de contraintes d’égalité ou d’inégalité. Cela peut par exemple être liée à un indice souhaité de gradient de dose, ou à différentes valeurs de la dose minimale administrée à différentes parties de la zone cible, ou à différentes valeurs de la dose maximale administrée aux zones à protéger. Ce problème d’optimisation peut alors être résolu par tout procédé d’optimisation convexe, par exemple par des algorithmes de programmation linéaire convexe.In step 20, additional constraints can be added to the formulation in the form of equality or inequality constraints. This may for example be related to a desired dose gradient index, or to different values of the minimum dose administered to different parts of the target area, or to different values of the maximum dose administered to the areas to be protected. This optimization problem can then be solved by any convex optimization method, for example by convex linear programming algorithms.

[0077] La norme L1 pondérée est une fonction convexe qui favorise des solutions éparses, c.-à-d. que résoudre ce problème de minimisation sous contrainte va déterminer le vecteur s le plus creux qui réponde à toutes les contraintes de dose.The weighted L1 standard is a convex function that favors scattered solutions, i.e. that solving this problem of minimization under stress will determine the most hollow vector s that meets all the constraints of dose.

[0078] Réduire au minimum le nombre de faisceaux et la somme de leurs poids s’apparente à réduire au minimum le temps de traitement. On peut employer d’autres types de pénalités convexes qui favorisent la sparsity structurée, telles que les normes L0, L1 ou L2 qui favorisent sparsity de groupe. L’idée derrière cette approche est de tirer parti de la structure particulière d’une technique particulière de LINAC.Minimizing the number of beams and the sum of their weights is similar to minimizing the processing time. Other types of convex penalties that promote structured sparsity, such as L0, L1 or L2 standards that promote group sparsity can be used. The idea behind this approach is to take advantage of the particular structure of a particular LINAC technique.

[0079] Ce problème d’optimisation peut alors être résolu par tout procédé d’optimisation convexe, par exemple par des algorithmes de programmation linéaire convexe.This optimization problem can then be solved by any convex optimization method, for example by convex linear programming algorithms.

[0080] Le système selon l’invention propose alors un système de planification inverse de traitement dans lequel la distribution de dose complète est modélisée comme une combinaison linéaire creuse de tirs de doses uniques choisies dans un dictionnaire ou une bibliothèque pré-calculé de tirs de doses uniques pré-calculées.The system according to the invention then proposes an inverse treatment planning system in which the complete dose distribution is modeled as a hollow linear combination of shots of single doses chosen from a dictionary or a pre-calculated library of shots of pre-calculated single doses.

[0081] On utilise une procédure d’optimisation contrainte convexe pour déterminer le plan de traitement. On optimise les poids des tirs, sous contrainte de sparsity, pour garantir que les contraintes sur la distribution de dose sont satisfaites.A convex constrained optimization procedure is used to determine the treatment plan. The shot weight is optimized under sparsity stress to ensure that the constraints on the dose distribution are satisfied.

[0082] La procédure d’optimisation n’exige pas que l’utilisateur fournisse des emplacements initiaux du tir et la formulation d’optimisation convexe comprend des contraintes de dose appliquées à la fois à la zone cible et à d’autres zones telles que des structures sensibles à protéger contre un rayonnement à trop forte dose.The optimization procedure does not require the user to provide initial shot locations and the convex optimization formulation includes dose constraints applied to both the target area and other areas such as sensitive structures to protect against too much radiation.

[0083] La fig. 1 est un mode de réalisation d’un système 100 selon l’invention. Le système 100 de la fig. 1 peut être situé et/ou sinon fonctionner au niveau de tout nœud d’un réseau informatique qui peut comprendre à titre d’exemple clients, serveurs, etc. et n’est pas représenté sur la figure. Dans le mode de réalisation illustré sur la fig. 1, le système 100 comprend une structure de communication 102 qui assure des communications entre unité de processeur 104, mémoire 106, stockage persistant 108, unité de communications 110, unité d’entrée/sortie (E/S) 112 et affichage 114.FIG. 1 is an embodiment of a system 100 according to the invention. The system 100 of FIG. 1 can be located and / or otherwise work at any node of a computer network that can include customers, servers, etc. as examples. and is not shown in the figure. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the system 100 includes a communication structure 102 which provides communications between processor unit 104, memory 106, persistent storage 108, communications unit 110, input / output (I / O) unit 112, and display 114.

[0084] L’unité de processeur 104 sert à exécuter des instructions pour les logiciels qui sont chargées dans la mémoire 106. L’unité de processeur 104 peut être un ensemble d’un ou plusieurs processeurs ou peut être un cœur multiprocesseur, en fonction de la mise en œuvre particulière. En outre, l’unité de processeur 104 peut être mise en œuvre au moyen d’un ou plusieurs systèmes de processeur hétérogène dans lesquels on trouve un processeur principal associé à des processeurs secondaires sur une seule puce. Un autre exemple à titre indicatif: l’unité de processeur 104 peut être un système multiprocesseur symétrique contenant de multiples processeurs du même type.The processor unit 104 serves to execute instructions for software that is loaded into the memory 106. The processor unit 104 may be a set of one or more processors or may be a multiprocessor core, depending on of the particular implementation. In addition, the processor unit 104 may be implemented by means of one or more heterogeneous processor systems in which there is a main processor associated with secondary processors on a single chip. Another illustrative example: the processor unit 104 may be a symmetrical multiprocessor system containing multiple processors of the same type.

[0085] Dans certains modes de réalisation, la mémoire 106 représentée sur la fig. 1 peut être une mémoire à accès aléatoire ou n’importe quel autre dispositif de mémoire volatile ou permanente approprié. Le stockage persistant 108 peut prendre diverses formes en fonction de la mise en oeuvre particulière. Par exemple, le stockage persistant 108 peut contenir un ou plusieurs composants ou dispositifs. Le stockage persistant 108 peut être un disque dur, une mémoire flash, un disque optique réinscriptible, une bande magnétique réinscriptible ou une combinaison de ce qui précède. Les supports utilisés par le stockage persistant 108 peuvent aussi être amovibles tels que, mais pas seulement, un disque dur amovible.In some embodiments, the memory 106 shown in FIG. 1 may be a random access memory or any other suitable volatile or permanent memory device. Persistent storage 108 may take various forms depending on the particular implementation. For example, the persistent storage 108 may contain one or more components or devices. Persistent storage 108 may be a hard disk, a flash memory, a rewritable optical disk, a rewritable magnetic tape, or a combination of the foregoing. The media used by the persistent storage 108 may also be removable such as, but not limited to, a removable hard disk.

[0086] L’unité de communications 110 représentée sur la fig. 1 assure les communications avec d’autres systèmes ou dispositifs de traitement de données. Dans ces exemples, l’unité de communications 110 est une carte réseau. Modems, modems câble et cartes Ethernet sont juste quelques-uns des types d’adaptateurs d’interface réseau actuellement disponibles. L’unité de communications 110 peut établir des communications au moyen de liaisons téléinformatiques physiques et/ou sans fil.The communications unit 110 shown in FIG. 1 provides communications with other data processing systems or devices. In these examples, the communications unit 110 is a network card. Modems, cable modems and Ethernet cards are just a few of the types of network interface adapters currently available. The communications unit 110 may establish communications using physical and / or wireless teleinformatic links.

[0087] L’unité d’entrée/sortie 112 représentée sur la fig. 1 permet l’entrée et la sortie de données avec d’autres dispositifs qui peuvent être raccordés au système 100. Dans certains modes de réalisation, l’unité d’entrée/sortie 112 peut fournir une connexion pour des entrées de l’utilisateur grâce à un clavier et une souris. En outre, l’unité d’entrée/sortie 112 peut envoyer des sorties vers une imprimante. L’affichage 114 fournit un mécanisme pour afficher des informations à un utilisateur.The input / output unit 112 shown in FIG. 1 allows input and output of data with other devices that can be connected to the system 100. In some embodiments, the input / output unit 112 can provide a connection for user inputs through to a keyboard and a mouse. In addition, the input / output unit 112 may send outputs to a printer. The display 114 provides a mechanism for displaying information to a user.

[0088] Les instructions pour le système d’exploitation et les applications ou programmes sont situées sur le stockage persistant 108. Ces instructions sont chargées dans la mémoire 106 pour être exécutées par l’unité de processeur 104. Les processus des différents modes de réalisation peuvent être effectués par l’unité de processeur 104 au moyen d’instructions mises en œuvre par ordinateur, qui se trouvent dans une mémoire, telles que la mémoire 106. Ces instructions sont connues sous le nom de code de programme, code de programme utilisable par ordinateur ou code de programme lisible par ordinateur et sont lues et exécutées par un processeur dans l’unité de processeur 104. Le code de programme dans les différents modes de réalisation peut être intégré sur différents supports lisibles par ordinateur physiques ou tangibles, tels que la mémoire 106 ou le stockage persistant 108.The instructions for the operating system and the applications or programs are located on the persistent storage 108. These instructions are loaded into the memory 106 to be executed by the processor unit 104. The processes of the various embodiments can be performed by the processor unit 104 by means of computer-implemented instructions, which are in a memory, such as the memory 106. These instructions are known as program code, usable program code by computer or computer readable program code and are read and executed by a processor in the processor unit 104. The program code in the various embodiments can be integrated on different physical or tangible computer readable media, such as the memory 106 or the persistent storage 108.

[0089] Le code de programme 116 se trouve dans une forme fonctionnelle sur le support 118 lisible par ordinateur qui est sélectivement amovible et peut être chargé sur le système 100 ou transféré vers celui-ci pour être exécuté par l’unité de processeur 104. Dans ces exemples le code de programme 116 et le support 118 lisible par ordinateur constituent un produit-programme informatique 120. Dans un exemple, le support 118 lisible par ordinateur peut être sous une forme tangible, telle que, par exemple, un disque optique ou magnétique qui est introduit ou placé dans un lecteur ou un autre dispositif qui fait partie du stockage persistant 108 pour être transféré sur un périphérique de stockage, tel qu’un disque dur qui fait partie du stockage persistant 108. Sous une forme tangible, le support 118 lisible par ordinateur peut aussi prendre la forme d’un stockage persistant, tel qu’un disque dur, une clé USB ou une mémoire flash qui est raccordé au système 100. On désigne aussi la forme tangible de support 118 lisible par ordinateur par support de stockage inscriptible par ordinateur. Dans certains cas, le support 118 lisible par ordinateur peut ne pas être amovible.The program code 116 is in a functional form on the computer readable medium 118 which is selectively removable and can be loaded onto the system 100 or transferred thereto for execution by the processor unit 104. In these examples the program code 116 and the computer readable medium 118 constitute a computer program product 120. In one example, the computer readable medium 118 may be in a tangible form, such as, for example, an optical disk or magnetic which is introduced or placed in a drive or other device that is part of the persistent storage 108 to be transferred to a storage device, such as a hard drive that is part of the persistent storage 108. In a tangible form, the support Computer-readable 118 may also take the form of persistent storage, such as a hard drive, USB flash drive, or flash memory that is connected to the system. The tangible form of computer readable medium 118 is also referred to as a computer writable storage medium. In some cases, the computer-readable medium 118 may not be removable.

[0090] En variante, le code de programme 116 peut être transféré au système 100, du support 118 lisible par ordinateur à l’unité de communications 110 via une liaison téléinformatique et/ou à l’unité d’entrée/sortie 112 via une connexion. Dans les exemples à titre indicatif, la liaison téléinformatique et/ou la connexion peuvent être physiques ou sans fil. Le support lisible par ordinateur peut aussi prendre la forme de supports immatériels, tels que des liaisons téléinformatiques ou des transmissions sans fil contenant le code de programme.Alternatively, the program code 116 may be transferred to the system 100, from the computer-readable medium 118 to the communications unit 110 via a teleinformatic link and / or to the input / output unit 112 via a connection. In the exemplary examples, the telecommunication link and / or the connection can be physical or wireless. The computer readable medium may also take the form of intangible media, such as computer communications links or wireless transmissions containing the program code.

[0091] Les différents composants illustrés pour le système 100 de traitement de données ne sont pas censés apporter des limitations architecturales à la manière dont différents modes de réalisation peuvent être mis en œuvre. Les différents modes de réalisation à titre indicatif peuvent être mis en œuvre dans un système de traitement de données comprenant des composants en plus ou à la place de ceux illustrés pour le système 100 de traitement de données. On peut faire varier d’autres composants représentés sur la fig. 1 par rapport aux exemples illustratifs représentés. Par exemple, un périphérique de stockage dans le système 100 est tout appareil matériel qui peut stocker des données. La mémoire 106, le stockage persistant 108 et le support 118 lisible par ordinateur sont des exemples de périphérique de stockage sous une forme tangible.The various components illustrated for the data processing system 100 are not meant to provide architectural limitations to the manner in which different embodiments can be implemented. The various indicative embodiments may be implemented in a data processing system comprising components in addition to or instead of those illustrated for the data processing system 100. Other components shown in FIG. 1 relative to the illustrative examples shown. For example, a storage device in system 100 is any hardware device that can store data. The memory 106, the persistent storage 108, and the computer readable medium 118 are examples of a storage device in tangible form.

[0092] Selon un mode de réalisation, le système selon l’invention est mis en œuvre sur l’unité centrale (UC) d’un seul ordinateur. Dans un autre mode de réalisation, il est mis en œuvre sur un ordinateur multicœur, les cœurs fonctionnant en parallèle. Dans un autre mode de réalisation, il est mis en œuvre sur le processeur graphique (UTG) d’un ordinateur. Dans un autre mode de réalisation, il est mis en œuvre sur une pluralité d’ordinateurs qui fonctionnent totalement ou partiellement en parallèle.According to one embodiment, the system according to the invention is implemented on the central unit (CPU) of a single computer. In another embodiment, it is implemented on a multicore computer, the cores operating in parallel. In another embodiment, it is implemented on the graphics processor (UTG) of a computer. In another embodiment, it is implemented on a plurality of computers that operate totally or partially in parallel.

[0093] Selon une autre possibilité, le système selon l’invention peut être partagé dans les scénarios de formation innovants (comprenant formation par Internet et accompagnement à distance). Dans un mode de réalisation, la planification inverse interactive est fournie en téléservice, le système s’exécutant dans un centre de traitement auquel accèdent les utilisateurs sur des connexions Internet sécurisées.According to another possibility, the system according to the invention can be shared in the innovative training scenarios (including training via the Internet and remote support). In one embodiment, interactive reverse scheduling is provided by teleservice, the system running in a processing center accessed by users over secure Internet connections.

Numéros de référence utilisés sur les figures [0094] 10 Etape de pré-calculReference numbers used in the figures [0094] 10 Pre-calculation step

Claims

20 User input step (constraints) 30 Sparsity step 40 Association step 50 Optimization step 100 System 102 Data bus system 104 Processor unit 106 Memory 108 Persistent storage 110 Communication unit 112 I / O unit 114 Display 116 Program Code 118 Computer Readable Support Claims

A radiation treatment system, for example for a linear accelerator, comprising a radiation source configured to deliver individual shots of doses (a '), each individual dose shot having a predetermined location and angle of incidence at the same time. within and / or outside a target area, a size, a shape and a dose distribution, and an inverse radiotherapy planning system comprising: at least one data bus system (102), a memory (106) and a persistent storage (108) coupled to the data bus system (102), wherein instructions on the persistent storage (108) have been loaded into the memory (106), and - a processor unit (104) coupled to the data bus system (102), wherein the processor unit (104) is configured to execute said instructions to pre-calculate (10) a set of individual shots of possible doses (a ') , - associate (40) a weight (Sj) at each individual dose shot (aj), based on a plurality of stresses (20) that include dose constraints applied to the target area (T) and other areas of sensitive structures (R) to protect from radiation at too high a dose, characterized in that - said instructions comprise a criterion (50) of convex optimization, - the processor unit (104) is configured to execute said instructions in real time to find ( 30) the minimum number of individual shots of dose (aj) of undamaged weight so as to satisfy said constraints (20), whereby the inverse radiotherapy planning system is arranged to model a dose distribution adapted to be produced by said radiation source.

2. System according to claim 1, wherein the weight (Sj) associated with each individual dose shot (aj) possible comprises an irradiation time.

The system of claim 1, wherein the weight (Sj) associated with each individual dose shot (af) possible comprises a dose rate.

The system of claim 1, wherein the weight (Sj) associated with each individual dose shot (aj) possible comprises a dose profile.

The system of any one of claims 1 to 4, further comprising: - a first physical medium for said radiation source, - a second physical medium arranged to receive a patient, wherein the first physical medium and the second medium are arranged to be moved relative to each other and wherein the processor unit (104) executes said instructions to find (30) the minimum number of individual shots of dose (aj) of undamaged weight, to satisfy said constraints (20) whenever the first physical medium is moved relative to the second physical medium and / or whenever the second physical medium is moved relative to the first physical medium.

6. System according to any one of claims 1 to 5, wherein said system is configured to use medical images and / or sensors able to take into account the movements of the patient or those of one or more mobile organs of the patient. , and wherein the processor unit (104) is further configured to execute said instructions for finding (30) the minimum number of individual shots of dose (aj) of undamaged weight, in order to satisfy said constraints (s) ( 20) whenever a patient and / or an organ of the patient moves.

A system according to any one of claims 1 to 6, wherein the minimum number of individual shots of dose (aj) of weight (Sj) not damaged is at least 1 / 100th of the number of individual shots of doses (aj). precalculated contained in said set of shots individual doses (aj) possible.

The system of any one of claims 1 to 7, wherein the processor unit (104) executes said instructions to minimize a weighted L1 standard of the weight vector while satisfying said constraints (20), in order to to obtain an optimal subset of individual shots of doses corresponding to said minimum number of individual shots of dose (aj) of undamaged weight.

The system of any one of claims 1 to 8, wherein the processor unit (104) executes said instructions to minimize a weighted L2 standard of the weight vector while satisfying said constraints (20), in order to to obtain an optimal subset of individual shots of doses corresponding to said minimum number of individual shots of dose (aj) of undamaged weight.

The system of any one of claims 1 to 9, wherein the processor unit (104) performs said pre-calculation instructions for each individual dose shot (aj) possible at all possible locations of a three-dimensional grid (G).

The system of any one of claims 1 to 10, wherein the processor unit (104) is configured to execute said instructions to take into account the physical properties of the patient's anatomy during the pre-calculation of the the set of individual shots of doses (aj) possible.

The system of any one of claims 1 to 11, wherein said optimization criterion (50) comprises minimizing the processing time.

13. System according to any one of claims 1 to 12, wherein the radiation source is a linear accelerator.

The system of any one of claims 1 to 13, wherein the radiation source is a cobalt source or a proton beam.