CN103328044A - 用于建立辐照规划的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于建立辐照规划的方法（1），其中，计算（4）、评估、显示（7）和/或考虑（8）至少一个不精确性对辐照规划的影响。

Description

用于建立辐照规划的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于建立辐照规划的方法，此外本发明涉及一种用于建立辐照规划的装置。

背景技术

粒子射线目前被用于不同的技术领域。在此根据使用目的和可用预算而使用不同种类的粒子。例如，使用具有光子、电子、质子和重离子（例如氦离子、碳离子等）、π介子、介子等的粒子射线。部分地也使用由不同粒子组成的混合物。视粒子种类和所需能量而定，为产生粒子射线所需的加速器不同地构造并且部分相当复杂。

一个其中粒子射线部分地自从多年来被成功采用的技术领域位于医学技术的范围。在此例如自从数十年来就已经将光子辐射（特别是X射线辐射）用于癌症治疗。

特别地，在近年来已经开始了利用重离子-粒子射线的癌症治疗，在医学技术中作为固定的巨制建立。具有强子、特别是重离子的粒子射线的一个大的优点是，它们具有突出的布拉格峰。这就是说，相应的粒子在穿过物质时不是沿着其到穿过的组织的路径均匀地输出其运动能量，而是能量输出的最大部分在重离子情况下集中于相对短的区域，就在粒子在穿过的组织中“被卡住”之前。该特性使得可以在目标体积区域中（特别是也在平行于粒子射线的z方向上）有针对地沉积特定的能量剂量，而不会向周围的组织区域（也就是例如位于目标区域前面或后面的组织区域）施加（较高的）剂量。特别地该特性使得可以实现特别有效的并且对于患者来说是体贴的癌症治疗。

在目前的治疗方法中，在此越来越多地应用扫描方法（特别地还有格栅扫描方法，包括强度调制的格栅扫描方法）。在此使用笔尖细的粒子射线（所谓的铅笔射线），以便连续地依次扫过待治疗的组织。这样的扫描方法的大的优点是，可以治疗几乎任何治疗形状。

在实践中利用重离子射线的治疗特别地在使用所谓的“辐照规划”的条件下运行。这是因为在粒子射线的重离子和组织之间发生大量不同的相互作用，其计算地考虑是非常开销大的。在数值地处理该问题时例如即使是目前可用的快速计算机也需要在从分到小时的范围内的计算时间。

在治疗的开始首先由医生为患者推荐（起生物作用的）剂量分布。剂量分布在此取决于患者身体中的相应的体积区域。简单来说，起作用的剂量在肿瘤的区域中必须超过损伤边界值，从而可以摧毁肿瘤组织。相反在周围组织中遭受尽可能少（在理想情况下根本没有，但是这通常在技术上是不可行的）。特别地当关键组织区域，例如所谓的OAR（英语“Organ At Risk”，风险器官）与肿瘤组织相邻时，在此通常确定一个上边界值，其不允许被超过，由此不发生该关键组织区域的损伤。这些关键组织例如可以是主血管、神经节或脊髓。

从由医生推荐的剂量分布出发，然后建立辐照规划。在此，粗略来说，由医生推荐的（起生物作用的）剂量分布被换算为可以由辐照装置使用的格式（控制参数组）。在实践中这一点通过如下进行，即，计算，从一个或从多个方向以特定的（三维）运动模式（在扫描方法中）被引入到目标身体的目标体积区域中的细的粒子射线引起哪些生物效应。将这样计算的生物效应与由医生推荐的起生物作用的剂量分布比较。通过优化方法试图将在推荐的剂量分布和按照计算引入的起生物作用的剂量分布之间的差最小化。

在辐照规划的范围内，特别地也考虑将粒子射线引入到其它体积区域中（例如到单个的格栅点中）的剂量份额。在此通常在“当前的”体积区域（格栅点）后面（远侧）的剂量份额非常小（从而这通常也可以被忽略），而在射线方向上来看在“当前的”体积区域（格栅点）前面（近侧）可以进行彻底相关的剂量输入。特别是在重离子-粒子射线的情况下，此外要考虑，所谓的相对生物作用（RBE，英语“Relative Biological Effect”）按照复杂的和非线性的方式取决于物理参数。例如典型地在沉积的物理剂量（相应于粒子射线的能量损耗）和组织损伤（也就是起生物作用的剂量）之间的关系，取决于粒子能量。此外，特别地又是在重离子-粒子射线的情况下，可以通过衰减的重离子出现所谓的二次射线。这也带来非线性的生物效应。此外，引入的剂量（物理的以及起生物作用的剂量二者）随着组织类型改变，从而在辐照规划中（除了别的之外）将骨、肌肉组织、血管、空腔等不同地加权。关于在建立辐照规划时该问题的概览例如可见于M.

O.

G.Haberer,G.Kraft,D.Schardt和O.Weber在Phys.Med.Biol.,2000年度,Vol.45，第3.299至3.317页的文章“Treatment Planning forHeavy Ion Radiotherapy:Clinical Implementation and Application”以及M.

和M.Scholz在Phys.Med.Biol.,2000年度,Vol.45，第3.319至3.330页的文章“Treatment Planning for Heavy Ion Radiotherapy:Calculation and Optimisation ofBiologically Effective Dose”。

目前通常的辐照规划中的大的问题在于，所述辐照规划通常从固定的参数数据组出发。这样的参数例如是加速设备的运行参数、肿瘤分布、不同的组织类型的分布、粒子射线大小和能量、患者相对于加速设备的位置、肿瘤在患者内部的方位、射线轮廓，由于呼吸、心跳和患者的其它内部运动导致的患者的运动以及肿瘤区域的运动等。这些（分别假定为固定的）参数被用于建立辐照规划。

但是正如在该技术中一般情况的那样，目前也出现例如由设备波动、测量不精确性等引起的不精确性。现在已经证明，在建立辐照规划时特定参数的波动对得到的辐照规划和有效引入的起生物作用的剂量会具有非常大的影响。由此会出现，理论上产生非常好的剂量分布的辐照规划在实践中是高度有缺陷的，因为其对于仅非常轻微的参数波动也会非常敏感地以大的剂量分布改变来响应（也就是说不是鲁棒的）。在辐照规划相对于参数值的波动的“鲁棒性”评估中目前大多采用建立辐照规划的人（通常是医生和/或医学物理家）的经验和感觉，而没有进行对辐照规划的鲁棒性的“真正的”、特别是定量的评估。

但是，对辐照规划的鲁棒性的这样的（尽可能也是定量的）评估是值得期望的，以便能够产生改进的剂量分布和由此最终更好的治疗结果。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，建议一种相对于现有技术改进的用于建立辐照规划的方法。本发明要解决的另一个技术问题是，建议一种相对于现有技术改进了的用于建立辐照规划的装置。

本发明解决了上述技术问题。

建议这样进行用于建立辐照规划的方法，使得至少临时和/或至少局部地计算、评估、显示和/或考虑至少一个不精确性对辐照规划的影响。以这种方式可以至少定性地、但是优选也定量地采集通过在实践中不可避免的加速装置、测量传感技术或患者的错误假设、测量误差或参数波动（等）形成的不精确性。该不精确性在此优选自动被考虑。特别地可以的是，通常从额定的参数值出发，将特定的波动或波动模式应用于各自的“开始值”。在此，被应用的波动的大小或波动模式的类型在此基于实际发生的波动或现实地预计的波动来确定。此外自动化的考虑在此不排除，（特别地直到一定的程度）可以进行手动介入或通过手动规定可以选择不同的自动化的波动模式。这样的（部分）自动化地考虑至少一个不精确性可以完全一般地在所建议的方法的范围内被证明是有利的，特别是也关于以下提到的所建议的方法的可能的扩展来说。辐照规划过程的结果由此可以变得更好和特别是更鲁棒。另一个优点是，有利的辐照规划通常也可以明显不取决于涉及辐照规划的人的能力、经验度、“感觉”等。由此例如可以的是，与目前相比为了激励辐照规划可以采用更少的高资格的专业人员。一个不精确性（或多个不精确性、特别是更大数量的相关的不精确性、特别地基本上全部和/或全部相关的不精确性）对辐照规划的结果的影响，在此可以按照任意方式被计算、评估、显示和/或考虑。计算例如可以如下进行，即，仅内部地计算这些值。但是有意义的是，例如也以计算的值“开始”。特别地证明有意义的是，进行（暂时的）辐照规划的评估，特别是由辐照规划装置本身进行的对（暂时的）辐照规划的评估。例如这可以通过如下进行，即，当不精确性的影响太大并且特别地高于特定的边界值时，禁止或不输出辐照规划。当其特别地低于特定的边界值时，也可以建立和/或许可“允许”的辐照规划。然而有利的还是，不精确性的影响例如至少临时和/或至少部分定性地和/或定量地显示给建立辐照规划的人（或建立辐照规划的多个人）。相应的人于是可以（例如基于其经验）这样来优化辐照规划，使得所述不精确性的影响例如也特别小和/或以其它的方式是有利的（换言之也就是特别鲁棒的）。然而特别有利的可以是，至少一个不精确性的影响在辐照规划的范围内至少临时和/或至少部分地（自动化地）被考虑。例如优化算法可以也关于至少一个不精确性的影响自动进行优化（换言之关于辐照规划的鲁棒性进行优化），使得由此例如可以实现（局部）最小。不精确性的影响特别地理解为在待辐照的体积内或在待辐照的（或不待辐照的）体积的部分内剂量分布的波动。特别地可以涉及（根据可能性来避免的）在待治疗的肿瘤的区域内的欠剂量和/或在健康组织内，特别是在其中存在敏感组织（如OAR）的区域内的过剂量。

有利的是，在该方法中至少一个不精确性至少临时地和/或至少部分地表示至少一个参数的波动，特别是在典型的和/或最大预计的范围内至少一个参数的波动。就此而论，自动化地考虑不精确性也是有利的。特别地可以以（部分）自动化的方式将围绕参数的额定“起始值”的波动施加到该参数。为此所使用的波动的大小和种类在此优选地面向现实或“预计的现实”。也就是例如可以计算多个辐照规划，并且然后将其互相比较。该计算在此可以这样进行，即，对于涉及的参数具有其额定值的情况计算辐照规划，对于涉及的参数取其典型的最大值的情况计算辐照规划，对于涉及的参数具有在其实际的运行中最大预计的值的情况计算辐照规划，对于涉及的参数取其典型的最小值的情况计算辐照规划，和/或对于涉及的参数取其最小的、在实际的运行中预计的值的值计算辐照规划。附加地或替换地，也可以计算（其它）中间值。这些中间值例如可以这样来选择，使得它们合适地统计地分布，例如这样，即，它们与现实地关于时间预计的参数值相应（优选地在此可以设置合适的统计加权）。在存在多个参数的情况下原则上以任意方式可以的是，分别“一维地”改变所涉及的参数，或者以n维空间的形式进行n个参数的改变。当然在这两个极端之间的策略也是可以的并且可能是有意义的和优选的。然后可以将分别获得的辐照规划互相比较。例如可以的是，将分别获得的辐照规划“仅”显示给建立辐照规划的人。也可以的是，通过应用数学拟合方法显示特定的趋势和/或在至少有限的空间内进行自动的优化。特别地应对例如按照经验对辐照规划的结果具有特别大的影响的这些参数进行计算。相反例如按照经验对辐照规划仅具有小的或（几乎）没有影响的参数，由于计算时间的原因不应当被考虑或者仅以小的“分辨率”（计算点密度）来考虑。当对于各自的参数的计算点的密度反映了其对辐照规划的（例如按照经验预计的）影响时，可以是特别有利的。

原则上作为不精确性和/或作为参数，可以使用对于辐照规划具有作用/影响的所有值，特别是，对辐照规划具有不可忽略的、较大的和/或明显影响的那些。特别优选的是，至少一个不精确性和/或至少一个参数的至少一个波动和/或至少一个参数，至少临时地和/或至少部分地从包括了患者定位、运动采集、射线有效范围、射线轮廓、射线方位和组织类型的组中获悉。已经表明，特别是提到的参数对辐照规划具有通常特别大的影响。作为“患者定位”，在此特别地理解为患者的安置不精确性。典型地，借助固定系统或患者定位系统来安置患者，其中可能出现在典型的毫米的范围内的安置不精确性。对患者定位的考虑例如可以作为对称中心的移动和/或作为射线进入通道的旋转在剂量计算时被考虑。“运动采集”特别地理解为由于在患者的或患者的部分的运动采集时的偏差而发生的参数。例如，患者的呼吸可以借助拉伸测量带、成像方法（例如CT和/或借助摄像机的监视）来跟踪并且在此基础上推导出运动的目标体积区域的当前方位（例如在肺组织中的肿瘤）。在此，可以发生例如可能通过测量装置的采集误差（例如摄像机的图像误差、拉伸测量带的测量误差等）、通过在将测量值和目标体积区域的位置之间进行相关时的误差、通过相位误差、通过在运动代替物和实际的运动之间的等待误差等引起的不精确性。这样的误差例如可以在4维剂量计算的范围内通过操纵目标体积区域的运动轨迹来考虑。“射线轮廓”（侧边的以及纵向的二者）特别地理解为由于技术局限或缺陷引起的关于粒子射线的造型的缺陷（通常力求具有高斯轮廓的圆形射线轮廓形状）。“射线方位”（侧边的以及纵向的二者）特别地理解为可能通过粒子能量调制装置、通过侧边的粒子偏转系统（例如磁场线圈）的误差等形成的定位误差。这样的不精确性特别地可以通过技术局限或缺陷形成。它们可以通过改变对称中心和/或旋转射线进入通道来考虑。“射线有效范围”特别地可以理解为由于患者中的不同的组织类型的不同的衰减作用导致的粒子射线的有效范围。例如可以从CT数据组中读出的所谓的豪恩斯弗尔德单位必须为了粒子加速装置的控制而被换算为水当量的有效范围。这例如可以借助表格进行。但是这样的表格仅具有有限精度。射线有效范围中的不精确性例如可以通过操纵豪恩斯弗尔德单位有效范围表格和/或通过全局移动而达到。“组织类型”特别地理解为如下值，该值考虑了关于（测量的）组织类型，和由此关于不同的衰减作用的不精确性和/或粒子射线对相应的组织的生物效用。这例如可以通过如下来考虑，即，组织边界和/或组织特性被改变。

有利地，可以这样实施该方法，使得至少一个不精确性的影响至少临时和/或至少部分地通过比较至少两个、优选多个辐照规划结果来计算、显示和/或考虑。特别地，多个辐照规划结果的比较和/或对两个或多个不精确性的考虑可以特别优选地（至少部分地）自动化地进行。就此而论，当然也可以考虑（部分）手动的用户介入和/或手动的用户调整。特别地在此可以利用通过至少临时和/或至少部分的改变或通过至少一个参数的波动而确定的辐照规划结果。（优选通过至少一个参数的波动、但是也可能以其它方式确定而）获得的辐照规划结果（如上所述）可以“仅”显示给建立辐照规划的人，和/或自动化地、例如在使用本身公知的数值优化策略的条件下被使用来得到最终改善的、特别是更鲁棒的辐照规划。

特别有利的是，至少临时和/或至少局部地计算、评估、显示和/或考虑多个不精确性。优选地，在此特别地考虑对辐照规划具有较大的、相关的、明显的和/或不可忽视的影响的这些不精确性（及其影响）。特别有利的是，考虑（基本上）全部这样相关的参数。然而已经证明为有利的是，仅考虑单个不精确性和/或一定数量的不精确性（特别是子集）。

特别地建议，这样进行该方法，使得至少临时和/或至少部分地可视地、特别是图形地显示至少一个不精确性的影响。已经表明，人眼特别适合于在短时间内处理大量图形显示的信息。以这种方式，对于建立辐照规划的人特别舒适、快速和通常直观使用该方法是可能的。典型地也可能实现辐照规划的特别好的结果。此外要指出的是，在用于建立辐照规划的目前方法中通常已经存在对于建立辐照规划的人的可视化界面。就此而言，该方法有利地可以在已经存在的硬件上进行（或者以小的、合理的开销进行适当的硬件改变）和/或建立辐照规划的人在其能够使用该方法之前不必麻烦地重新学习。

有利地可以是，这样进行该方法，即，至少一个不精确性的影响至少临时和/或至少部分地作为绝对值、作为绝对波动、作为相对波动、作为边界值近似和/或作为标记显示输出。作为绝对值的显示例如可以显示计算的最大值或最小值（例如作为沉积的剂量的说明的输出）。以相对波动形式的显示也是可以的，也就是例如通过如下来显示，即，超过或低于“实际上”要沉积的剂量的多少百分比。也可以给出绝对波动，其例如按照沉积的剂量的单位显示潜在超出或低于期望的剂量（额定剂量）。另一种显示形式是，多接近边界值，或者已经超过该边界值多少（例如以相对和/或绝对显示的形式）。也可以考虑标记显示，其例如二元地显示，是否尚处于允许的波动宽度内（或在选择的测试波动宽度内），还是已经离开该波动宽度。有利地特别是，显示的方式是可变的和/或可以在不同的显示形式之间更替。还有利的是，所述改变或更替可以由执行辐照规划的人进行。特别地在第一试验中已经表明，多种显示形式的使用通常可以得到辐照规划的特别好的结果。特别地，在建立辐照规划时通常在不同的时刻的不同的显示形式是期望或有意义的。

特别有利的可以是，在该方法中至少临时和/或至少部分地进行闪烁显示、颜色编码显示、灰度级显示、等值线显示、Washing显示和/或符号显示。特别地有利的是，显示的方式是可变的和/或可以更替的，特别是取决于建立辐照规划的人的特殊意愿。在此，也可以通过使用特别地多个显示方式通常实现特别高的用户舒适度和/或特别有利的辐照规划。符号显示例如可以通过数值的显示、但是也可以通过叉或对勾的显示（对于“位于附加的边界值外部”或“位于附加的边界值内部”）来进行。颜色编码的显示、灰度级显示、等值线显示和Washing显示通常对于建立辐照规划的人是特别直观的。特别地这样的显示部分地已经为了建立辐照规划而使用了，从而可以特别快速地学习所建议的方法。特别地，闪烁显示是特别有利的，因为按照时间顺序不同的图像先后被显示。在此例如可以通过“时间轴”实现附加的、待显示的维度。闪烁显示特别地与其它的精确建议的显示方式，但是也可以与任意的其它显示方式一起是特别有利的。图像更替的频率在闪烁显示的情况下可以这样来选择，使得所述更替尚可以由人眼识别。但是也可以，图像更替的频率选择为这样高，使得图像更替本身不再可以被识别，而是对于人眼来说从不同的图像形成一幅具有“混合的颜色的”图像。

该方法的另一个有利扩展是，辐照规划至少临时和/或至少部分作为三维辐照规划和/或作为四维辐照规划进行。在此，三维辐照规划特别地适合于基本上固定的目标体积区域（必要时也适合于借助“门控”辐照方法被辐照的运动的目标体积区域）。当要辐照运动的目标体积区域时，特别是当主动地“跟踪”运动的目标体积区域，例如特别是借助所谓的“跟踪”辐照方法（通常作为扫描方法、点扫描方法、连续扫描方法、格栅扫描方法和/或强度调制的格栅扫描方法进行）时，四维辐照规划特别地是有利的。

此外，建议了一种用于建立辐照规划的装置，其构造为执行具有前面描述的特征的方法。相应的装置于是类似地具有前面描述的特征和优点。装置特别地可以是“经典的”、软件控制的电子计算机。当然计算机可以由多个例如通过电子网络互相关联的单计算机组成。在此，以任意方式可以是所谓的工作站庄园或者也可以是分布的计算机网络，其中计算机不是布置在单个地点，而是空间上互相远离，并且例如通过因特网、虚拟私人网络（VPN）等互相耦合（例如所谓的“分布的计算”）。特别地，该方法可以在为了建立“经典的”辐照规划而已经使用的装置上进行。由此可以特别快速地使用所建议的方法，或可以特别快速地迁移到所建议的方法。

最后还要求保护一种存储装置，其包含至少一个至少临时和/或至少部分地按照前面描述的方法建立的辐照规划。存储装置可以是任意的电子存储装置，例如电子计算机的存储区域（RAM、硬盘等）。特别地也可以是数据载体装置，例如按照目前的现有技术是软盘、CD、DVD、蓝光盘、USB棒、可换磁盘、磁光数据载体等。

附图说明

以下根据实施例并且借助附图详细解释本发明。其中，

图1示出了用于建立辐照规划的方法的示意性流程图，

图2以示意性透视图示出了用于建立辐照规划的装置，

图3示出了不精确性对辐照规划的影响的显示可能性的第一示例，

图4示出了不精确性对辐照规划的影响的显示可能性的第二示例。

具体实施方式

图1示出了用于建立辐照规划的方法的示意性流程图，其中不精确性对辐照结果的影响在辐照规划的范围内被考虑。

用于建立辐照规划1的方法以步骤2开始。在此提供对于建立辐照规划的起始数据。作为起始数据例如读入关于待治疗的肿瘤的地点、方位、伸展、组织类型等的数据。此外，提供关于周围的组织和其辐射阻力的信息、特别是关于对于较高地施加剂量特别敏感地反应（所谓的OAR=“Organ At Risk”）的关键组织的信息。此外，在该方法1的步骤2提供由医生建议的额定剂量分布。在该建议中例如限定，应当以何种射线负荷施加到肿瘤组织。必要时也存在关于周围组织的（部分）的最大剂量的说明。

基于在开始步骤2中提供的信息，在接下来的步骤3中构建肿瘤、风险结构和可能的其它组织区域。也就是说，将肿瘤和风险结构的地点和伸展换算为在其上建立辐照规划的装置（例如非常高性能的计算机）的“数值格式”。例如相应的组织区域可以利用边界线直观地易于理解地显示。

此时呈现全部数据，用于在接下来的步骤4中建立和优化初始的辐照规划。初始的辐照规划在此利用额定的参数来建立/优化。这就是说，首先假定，全部的输入数据，例如关于各自的组织的方位的说明，完全是正确的，也就是不出现测量误差或其它改变。同样假定，全部机器参数等是没有错误的，也就是特别地不发生射线方位误差、射线能量误差、射线形状误差等。这一点相应于迄今为止的按照现有技术进行的辐照规划（忽略一次建立辐照规划的人的“感觉”）。仅为完整性起见指出，辐照规划通常直观地进行并且部分地要求多次通过建立辐照规划的人开始的起始试验（所述起始试验必要时利用按照“感觉”建立的手动的规定来开始）。

容易理解的是，理想数据的假设在实践中是不准确的。在实践中全部的起始数据（例如肿瘤组织的方位）始终与一定的误差相连。这些误差一方面可以通过测量设备引起（例如在利用计算机断层造影仪（=CT）或其它采集系统采集时）。特别地在四维辐照方法中（也就是在用于辐照运动的肿瘤的方法中），在辐照期间采用CT是不现实的或不期望的。在这些情况下由此在利用CT采集数据期间通常同时记录所谓的运动替代物。在此可以是利用摄像机采集运动，围绕胸廓放置的拉伸测量带，等等。然后可以在实际的治疗期间从运动替代物推导出CT数据并且由此推导出待治疗的目标体积区域的实际的方位。但是也可以形成非技术本性的误差。例如在CT测量和实际的治疗之间可能有数小时和/或数天（例如用于建立辐照规划）。在该时间段中由于生物效应可能出现肿瘤组织的位置改变、密度改变和/或大小改变。由此也产生误差，所述误差不（完全）可掌握。其它误差可以通过装置本身形成。由于技术边界值因此产生的粒子射线不是任意精确的，由此例如可能容易出现粒子能量、粒子方位和粒子几何方面的偏差。这些误差虽然原则上可以是相对小的，但是尽管其与额定值的可能较小的差异仍对辐照规划具有绝对明显的效应。因此特别是在组织过渡区域和/或在特殊的组织区域中完全可能出现最终应用的剂量的不可接受的改变。

为了检查在步骤4中计算的和优化的辐照规划的鲁棒性，在所建议的方法1中进行另一个步骤5，在该步骤中改变多个（相关的）参数。在数量n个参数的情况下由此形成n维参数空间。对在n维参数空间中的每个参数组目前计算每参数组得到的剂量分布。（多个）（相关）参数的变化在此在本实施例中自动地进行。变化的大小在此例如通过辐照装置（对于所述辐照装置计算辐照规划）的参数，通过在待治疗的患者中的组织分布等来确定。相应的值此外可以在开始步骤2的范围中（一起）被读入。当然可以在建立辐照规划时关于参数的变化进行手动的用户介入。这特别地包括不同的计算模式/不同的计算算法的使用（其中各自的计算然后又可以尽可能自动化地进行）。

在所示出的实施例中被改变的参数（其中可以省去一些参数和/或考虑附加的参数）的例子是可以由所使用的固定系统或患者定位系统实现的患者定位的精度。患者定位中的不精确性可以通过应用的粒子射线的对称中心的移动和/或通过射线进入通道的旋转来考虑。另一个可以被考虑的参数（特别是在四维辐照方法中）是例如在使用运动替代物的情况下可以被考虑的运动采集。在运动采集中不精确的测量值可以通过不精确的幅值、不精确的相位和/或在运动替代物和实际的运动之间的滞后（也就是一种相位偏移）来呈现。这些不精确性在计算时可以通过合适的操纵在对于四维剂量计算使用的、目标体积区域的运动轨迹上模拟。另一个参数的另一个例子是射线有效范围。对于辐照规划的初始基础是三维CT数据组或四维CT数据组。在CT数据组中出现的“色彩”（组织强度）不相应于水当量的有效范围，如从粒子射线“来看”。（按照豪恩斯弗尔德单位（HU）测量的）“CT数据”到水当量的有效范围的换算通过合适的换算表格以及入射方向的参数进行。因为这样的表格仅具有有限的精度（但是通常也由于其它原因），通常发生射线有效范围中的相应不精确性。这在该计算中可以通过豪恩斯弗尔德单位有效范围表格的操纵或全局移位来考虑。另一个例子是射线轮廓（侧边的和纵向的）方面的不精确性，其可能通过技术限制或在加速过程/射线引导过程中的不精确性出现。相应的不精确性可以通过相应修改的、每组织体积单位（格栅点）的物理剂量输入来考虑。再一个例子是为了建立辐照规划而使用的生物模型的不精确性。这样的不精确性可以通过修改的生物模型参数来考虑。

在方法步骤5中有利地这样进行参数的变化，即考虑特定数量的中间点。特别地在其中得到的剂量分布特别强地改变（也就是参数波动的影响特别大）的区域中可以提高中间点的密度。由此提高了尽可能完全采集局部最大值或局部最小值的概率。参数的变化此外还应当在选择为覆盖了所有典型出现的参数变化和/或所有在实际运行中最大预计的参数变化的区域中进行。有意义的也可以是，除了提到的值，还提高一定的安全余量，从而例如超过实际运行中预计的参数波动50%地计算（从在额定值和最大在运行中预计的波动值之间的距离出发）。

因为要计算可能更大数量的参数和参数变化，所以方法步骤5要求更长的计算时间。特别地可以要求计算数百或数千个剂量分布。

在接下来的步骤6中确定每体积单位的剂量不精确性或其它统计波动。这些不精确性可以按照合适的格式存储，例如在相应维数的矩阵中存储。例如在该步骤中可以计算和存储与额定剂量的绝对偏差、与额定剂量的相对偏差、引入的绝对剂量、二元数据（它们例如说明，剂量是否尚在允许的剂量间隔内部）等。此外可以进行继续的计算，特别是相加或积分。当例如要显示直方图等时这样的计算特别地是有意义的（并且通常在一个特定的（即使稍后的）时刻进行）。就此而论，要指出，正是在检查辐照规划的范围内的医学人员愿意援用所谓的“剂量-体积直方图”。如果在该建议的“误差评估显示”的范围内也可建立这样的剂量-体积直方图，则相应地可以实现在医学人员方面更高的可接受性。

然后，在方法步骤7中显示剂量变化（剂量不精确性）。例如可以通过如下进行，即，额定的剂量分布（额定剂量分布）与不精确性分布重叠地显示。该显示例如可以作为所谓的闪烁图进行，其中额定的剂量分布和不精确性分布以相对高的频率交替地先后被显示。按照经验，眼睛对运动相对敏感地反应，从而借助这样的闪烁图可以通过人进行定性和/或定量的良好分析。

作为额定的剂量分布的替换或附加（特别地与额定剂量分布交替地），例如可以从不精确性分析（方法步骤6）中显示最大剂量和/或最小剂量。同样附加地或替换地，可以显示二元的数据组，其例如按照绿色或红色显示，是否达到了规定的接受间隔。同样附加地或替换地，可以按照互补的颜色闪烁地显示对不精确性进行量化的分布（例如置信度分布）。不精确性特别地可以这样来度量，使得当不精确性是小的和/或是可容忍的时，其从颜色上等于各自的体积区域的剂量值，否则作为其互补的颜色显示。这些体素然后例如可以看起来为灰色（特别是在高频闪烁时）。同样可以替代闪烁而以一定的透明度（例如50%透明度）静态地置于额定分布之上显示（例如使用与额定分布互补的颜色）。透明度可以用于确保具有小的不精确性的剂量值例如按照灰度级显示。而较大的偏差可以通过颜色显示（在闪烁显示以及在透明的或其它显示中）来突出颜色地显示。颜色在此可以是偏差的程度。

另一种可能性在于，每个体积区域在显示的图像中（特别是在截面图中）例如与符号重叠地显示，该符号显示，是否遵守置信度间隔。例如对勾符号可以表示，不精确性位于可容忍的间隔内部，而叉则表示超过了边界。在此量化的显示颜色可以的，例如通过显示或多或少填充的矩形框（直方图形式的显示）。

此外，作为轮廓图的显示也是可以的。特别地，显示可以置于CT数据上方进行。在此特别地可以根据“实际可见的结构”通过辐照规划的建立者进行特别直观的定量和/或定性的评估。

另一种显示可能性基于正是由医学人员目前通常使用的剂量-体积直方图。在此出现的不精确性的显示可以按照置于剂量-体积直方图上方的误差条的形式进行。当然也可以考虑借助灰度阴影和/或颜色和/或以其它方式的显示。

基于在步骤7中产生的显示，在接下来的步骤8中评估在方法1中（迄今为止）建立的辐照规划的质量和特别是鲁棒性。根据辐照规划的品质和/或鲁棒性是否被认为是足够的，要么跳转回9到方法步骤4、要么进一步跳转10到下一个方法步骤11。在方法步骤11中将建立的辐照规划例如存储在数据载体（DVD、CD等）上。由此结束12方法1。

当然可以不是（仅仅）由人来进行该评估8，而是可以例如附加地或替换地进行自动化的评估过程。

在图2中示出了规划装置13的示意图，在该规划装置上例如可以执行在图1中示出的用于建立辐照规划的方法1。规划装置13在此基于程控的电子计算机14。为了提高计算机14的计算能力，计算机可以具有多个处理器和/或构造为所谓的簇。计算机14具有内部存储器16（例如硬盘），其上存储了执行方法1的相应程序代码。在此完全可以的是，在内部存储器16中存储的程序代码为了执行而例如被加载到易失性工作存储器（所谓的RAM）中。

此外计算机14具有数据输入/输出单元，其在该示出的实施例中构造为DVD驱动器15。通过DVD驱动器15例如可以将患者数据、机器参数、指定的剂量分布等读入到计算机14中。同样可以通过DVD驱动器15输出并存储建立完成的辐照规划。DVD驱动器15例如可以是通常可购得的DVD刻录机，其不仅可以从CD或DVD读取数据，而且也可以向CD刻录盘或DVD刻录盘写入数据。当然也可以设置多个DVD驱动器15。

计算机14的操作通过本身公知的数据输入单元诸如键盘17、鼠标18和/或电子手写板19进行。辐照规划以及其不精确性的输出在此通过一个或多个监视器20进行。

在图3中示出了在使用用于建立按照图1的辐照规划（或者按照辐照规划的另一个实施例）的方法1的条件下建立的数据输出的第一例子。

在此，示例性选择位于患者的头部22内部的待治疗的肿瘤区域21（脑瘤）。如通常的那样对肿瘤区域21（其必要时由一定的小的安全边缘包围）提供辐射剂量，使得位于肿瘤区域21中的组织细胞被强烈损坏或杀死。相反，对位于肿瘤区域21外部的组织应当尽可能不施加辐射或尽可能少地施加辐射。在示出的实施例中圆形画出肿瘤区域21。在实践中其通常具有偏差的形状；然而为了解释本实施例，肿瘤区域21的精确造型是无关紧要的。此外，在显示23中画出了组织轮廓24，其用于使得规划装置13的用户确定方向-并且由此特别是用于减轻工作。显示23例如可以通过由用户在规划装置13的监视器20上相应选择来显示和必要时改变。

在图3中示出的显示中，在输入参数变化情况下在建立辐照规划的范围内（比较图1）计算并以不同的灰度级形式显示剂量分布的波动（变化）。在此在计算该剂量波动的范围内以特定的精度（格栅分辨率）选择特定的格栅25，其中可以识别以图3中的细线形式的格栅25。格栅25的分辨率当然可以根据要求来更细或更粗地选择。也可以考虑在不同的空间方向上的不同的格栅分辨率和/或在显示23的不同的区域中的不同的格栅分辨率（例如在肿瘤区域21中或临近的体积区域中更细的格栅分辨率）。

如在实际的辐照中通常的那样，在计算中输入参数的（例如设备参数等的）波动在远离肿瘤区域21的区域26中由此导致在涉及的组织区域26中的沉积的剂量的小的（或最好的情况下导致最小的）改变。相应地在该远离的组织区域26中不能识别（显著的）灰度颜色。

然而如果在位于与肿瘤区域21相邻的区域中，则灰度颜色明显增加，这在图3中可以很好看出。灰度颜色越强，则在输入参数变化的情况下沉积的剂量越强烈波动。

在图3中示出的实施例中头部22的大多数组织区域中的波动在很合理的波动范围中。灰度分级仅弱地上色。对于在图3中要识别的问题区域27则不同，在那里输入参数的变化导致沉积的剂量的强烈变化。由于该原因，利用非常强的灰度颜色填充问题区域27。对于规划装置13的用户来说，这一点是他应当建立新的、改变的辐照规划的预兆，该新的、改变的辐照规划在整个头部区域22中在参数值变化的情况下不呈现这样的强的剂量变化。换言之，规划装置13的用户试图达到一种辐照规划，在该辐照规划中剂量变化的显示23在整个区域上仅具有带有小的灰度色调的格栅点。这一点当（特别）关键的组织区域（例如具有重要功能和/或具有血管的脑区域）位于问题区域27中时在特别的程度上成立。在这样的情况下，如果虽然存在问题区域27但是该（和其它）关键的组织区域位于问题区域外部，则必要时就已经呈现可接受的辐照规划。如可以从图3中看出的那样，在那里示出的例子里在问题区域27中不存在关键的组织区域。

为了进一步提高规划装置13的用户的舒适度，当然也可以替代灰度标尺而附加地或替换地应用色标。

在图3中示出的、剂量波动的显示23的一个扩展是在图4中示出的、剂量波动的显示28。如可以看出的，在图4中示出的显示28很大程度上与图3中示出的显示23相似。但是作为规划装置13的用户的附加辅助措施，附加地还画出以对勾29或叉30形式的标记值。对勾29在此意味着，没有超过由医生指定的最大剂量波动（也就是，既不超过例如由医生对于特定的组织区域预先给出的最高剂量，也不低于再一个由医生对于特定的组织区域预先给出的最小剂量），从而由此可以避免过剂量或欠剂量。相应地叉30意味着，出现输入的剂量的、由医生作为不允许来解释的、太强的波动。相应地在图4中可以识别的、剂量波动的显示28由于在问题区域27中可识别的叉而可以丢弃。

为了使得显示28对于规划装置13的用户来说负担不至过重，在其中剂量波动特别小的组织区域中（特别是在远离的组织区域26中），不作标记显示。也就是在那里既不显示对勾29也不显示叉30。这不仅减轻了概览性，而且对于用户也是一种对于特别低的剂量波动的“第三标记”。

此外也可以的是，由医生作为允许的来解释的波动值通过规划装置13的用户通过相应的用户输入来“清晰化”。由此对于规划装置13的用户来说可以的是，以特别简单和舒适的方式能够建立特别鲁棒的辐照规划。

在图5至8中示出了剂量波动的其它显示31、32、33、34。这些显示31、32、33、34在此依据所谓的剂量-体积直方图，如目前对于辐照目的已经使用的那样（并且特别是在医学人员中受欢迎）。在显示31、32、33、34中分别沿着横坐标35示出了剂量（按照百分比），而沿着纵坐标36示出了体积（同样按照百分比）。

在显示31（图5）中既画出了对于目标体积的（CTW表示Clinical TargetVolume，临床目标体积）的相应的剂量-体积曲线37也画出了对于关键的组织区域（OAR表示Organ At Risc，风险器官）的剂量-体积曲线38。除了本来的曲线37、38还画出了误差条39，其根据输入参数中的波动显示各自的曲线37、38的变化。显示的误差条39的精确定义在此（例如根据特殊的用户需求）变化。误差条39例如可以示出5%-95%的间隔。当然也可以考虑其它间隔边界或其它含义。

在图6中示出了相对于图5改变了的显示32。在该显示32中示出了对于多个不同的阶段I、II、III、IV和V（分别通过不同的“线段种类”画出）的情形。由此特别地在运动的目标体积（四维辐照方法）的情况下可以进行辐照鲁棒性的特别有利的评估。示出的误差条39在此可以“累积地”对于不同的阶段示出，或者分别单独地对每个阶段I、II、III、IV和V示出。当然也可以考虑（例如根据用户意愿）更替。误差条39此外不仅可以垂直地，而且也可以附加地或替换地水平地画出，这在图7中的显示33中示出。

在图8中最后还示出了基于剂量-体积直方图的另一个显示可能性34。可以基于灰度级或颜色40（其中灰度级或颜色40目前通过不同的阴影40表示）的该显示可以简单和快速可采集地显示对于不同的“误差条”不同的间隔边界。除了不同的灰度级/颜色40在图8中示出的显示34中还画出了中线41。

仅为了完整性起见要指出的是，在按照图6至8的显示32、33、34中（与图5的显示31中类似）附加地还可以画出对于关键的组织区域的剂量-体积曲线38。

附图标记列表：

1.用于建立辐照规划的方法

2.开始步骤

3.构建组织结构

4.建立辐照规划

5.参数变化和计算剂量分布

6.确定剂量不精确性

7.显示建立不精确性

8.评估

9.跳回

10.继续

11.存储辐照规划

12.结束方法

13.规划装置

14.计算机

15.DVD驱动器

16.内部存储器

17.键盘

18.鼠标

19.电子手写板

20.监视器

21.肿瘤区域

22.头部

23.剂量波动的显示

24.组织轮廓线

25.格栅

26.远离的组织区域

27.问题区域

28.剂量波动的显示

29.对勾

30.叉

31.剂量波动的显示

32.剂量波动的显示

33.剂量波动的显示

34.剂量波动的显示

35.横坐标

36.纵坐标

37.对于目标体积的剂量-体积曲线

38.对于关键的组织区域的剂量-体积曲线

39.误差条

40.灰度级/颜色

41.中线

Claims (11)

1.一种用于建立辐照规划的方法（1），其特征在于，至少临时和/或至少局部地计算（4）、评估、显示（7）和/或考虑（8）至少一个不精确性对辐照规划的影响。

2.根据权利要求1所述的方法（1），其特征在于，所述至少一个不精确性至少临时地和/或至少部分地表示至少一个参数（4）的波动，特别是在典型的和/或最大预计的范围内至少一个参数的波动。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，至少一个不精确性和/或至少一个参数的至少一个波动和/或至少一个参数，至少临时地和/或至少部分地从包括了患者定位、运动采集、射线有效范围、射线轮廓、射线方位和组织类型的组中获悉。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，至少一个不精确性的影响至少临时和/或至少部分地通过比较至少两个、优选多个辐照规划结果来计算（4）、显示（7）和/或考虑（8）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，至少临时和/或至少局部地计算（4）、评估、显示（7）和/或考虑（8）多个不精确性。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，至少临时和/或至少部分地可视地、特别是图形地显示（7）至少一个不精确性的影响。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，至少一个不精确性的影响至少临时和/或至少部分地作为绝对值、作为绝对波动、作为相对波动、作为边界值近似和/或作为标记显示来输出（7）。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，至少临时和/或至少部分地进行闪烁显示、颜色编码显示、灰度级显示、等值线显示、Washing显示和/或符号显示。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法（1），其特征在于，所述辐照规划至少临时和/或至少部分作为三维辐照规划和/或作为四维辐照规划进行。

10.一种用于建立辐照规划的装置（13），其特征在于，所述装置构造为执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种存储装置（15），特别是数据载体装置，其包含至少一个至少临时和/或至少部分地按照权利要求1至9中任一项所述的方法（1）建立的辐照规划。

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