CN103957995A - 用于多目标放射治疗的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据处理方法，其用于确定通过治疗设备来放射治疗至少两个空间分离的目标的治疗方案，该治疗设备构造为在治疗时段中通过一个或多个子光束对该至少两个目标进行治疗，一个或多个子光束构成了在治疗时段根据治疗方案将要穿过该至少两个目标的至少一个治疗束，治疗设备进一步构造成至少在治疗时段中的一时间间隔里允许由子光束中的至少两个子光束同时治疗该至少两个目标。

Description

用于多目标放射治疗的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种用于规划至少两个目标的放射治疗的数据处理方法，特别是通过治疗光束源和将治疗束引导至患者身体上或身体中的至少两个目标上的治疗束整形设备来进行放射治疗的数据处理方法。本发明涉及医学领域，具体说涉及通过数据处理方法来确定对患者进行放射治疗的治疗方案。本发明具体涉及放射治疗领域。
背景技术
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对至少两个目标的放射治疗方案的方法，其中通过治疗束来治疗至少两个目标。
现有技术中的问题可以通过任一项独立权利要求的主题来解决。本发明的优点、有利特征、有利实施例及有利方面均在下文中公开，并包含在从属权利要求的主题中。只要技术上合理且可行，便可以根据本发明对不同的有利特征进行组合。具体说，一个实施例的特征在具有与另一实施例的另一特征相同或类似的功能时，可以在特别情况下进行替换，而一个实施例的特征在可为另一实施例补充附加功能时，可被添加到另一实施例中。
根据本发明的方法具体而言是一种数据处理方法。所述数据处理方法优选使用具体说是计算机的技术手段来执行。特别地，所述数据处理方法由计算机执行或在计算机上执行。为了处理数据，特别是为了以电的方式和/或光的方式处理数据，该计算机具体说还包括处理器和存储器。所描述的计算步骤具体说通过计算机来执行。确定步骤或计算步骤具体说是在该技术性的数据处理方法框架内(特别是在程序框架内)对数据进行确定的步骤。计算机可以具体为任何种类的数据处理装置，尤其是电子数据处理装置。计算机可以是那些通常被认为是例如台式个人计算机PC、笔记本、上网本等的装置，但计算机也可以是任何可编程装置，例如移动电话或嵌入式处理器。计算机可特别地包括“子计算机”系统(网络)，其中每个子计算机代表其本身的计算机。术语“计算机”包含云计算机，特别是云服务器。术语“云计算机”包含云计算机系统，特别地包括具有至少一个云计算机的系统，特别是具有多个可操作式互连的云计算机(例如服务器场)的系统。优选地，云计算机与诸如万维网(WWW)的广域网连接。这种云计算机位于连接于万维网的计算机的所谓“云”中。这种基础设施用于云计算，所述云计算描述了不要求终端用户获知那些传送特定服务的计算机的物理位置及配置的计算、软件、数据访问和存储服务。特别地，术语“云”用来比喻互联网(万维网)。特别地，云提供作为服务(LaaS)的计算基础设施。云计算机可以用作用于执行本发明方法的操作系统和/或数据处理应用程序的虚拟主机。优选地，云计算机是由Amazon Web ServicesTM提供的弹性计算云(EC2)。为了接收或输出数据和/或执行模数转换，计算机特别地还包括接口。该数据特别地是可表示物理特性的数据和/或可从技术信号生成的数据。该技术信号特别地通过(技术性)探测装置(例如，用于探测标记符的装置)和/或(技术性)分析装置(例如，用于执行成像方法的装置)产生，其中所述技术信号具体说是电或光信号。技术信号具体说表示由计算机接收或输出的数据。
优选地是，本发明的方法至少部分地通过计算机来执行。也就是说，本发明方法的所有步骤或仅某些步骤(即少于总步骤数量的步骤)可以由计算机来执行。
表述“获取数据”具体说(在数据处理方法的框架内)包含数据是由数据处理方法或程序确定的情况。确定数据具体说包括：测量物理量，以及将所测量的值转换成具体说是数字数据和/或通过计算机来计算该数据，特别是在本发明的方法范围内计算该数据。“获取数据”的含义还特别地包含这样的情况，即通过数据处理方法或程序从例如另一程序、前一方法步骤或数据存储介质中接收或检索数据，进而特别地用于通过数据处理方法或程序进行进一步处理。因此，“获取数据”还可例如表示等待接收数据和/或正在接收数据。所接收的数据可例如经由接口来输入。“获取数据”还可指代数据处理方法或程序为了从数据源(主动)或经由接口(例如，从另一计算机或网络)接收或检索数据所执行的步骤，所述数据源例如为数据存储介质(例如，ROM、RAM、数据库、硬盘等)。数据可通过在获取步骤之前执行附加步骤的方式来实现“就绪”状态。根据附加步骤来生成数据，以用于获取。对数据(如通过分析装置)进行特定的探测或捕获。作为备选或附加，数据是根据所述附加步骤如通过接口来输入的。可在特定况下输入所生成的数据(如输入到计算机中)。根据附加步骤(其在获取步骤之前进行)，数据也可以通过执行将数据存储于数据存储介质(例如，ROM、RAM、CD和/或硬盘驱动器)的附加步骤的方式来提供，从而使数据在根据本发明的方法或程序的框架内就绪。因此，“获取数据”还可涉及操控设备以获得和/或提供待获取的数据。具体说，获取步骤不涉及侵入性步骤，侵入性步骤表示对身体进行实质上的生理干扰，其需要对身体采取专业医疗措施，并且即使采取了所需的专业医疗措施或护理，该身体还是会承受极大的健康风险。特别地，获取数据具体说是确定数据不涉及外科手术步骤，并且尤其不涉及使用外科手术或外科疗法来治疗人体或动物体的步骤。这也特别地适用于涉及确定数据的任何步骤。为了区分本发明的方法所使用的不同数据，数据被标记为(即简称为)“XY数据”等，并由其所描述的信息进行定义。
本发明还涉及控制治疗束的领域。治疗束对待治疗的身体部位进行处理，这在下文中称为“治疗患体部位”。这些患体部位具体说是患者身体的部位，即解剖学上的身体部分。优选地是，根据本发明的数据处理方法来确定对数据的控制，所述数据处理方法描述了通过本发明的放射治疗系统根据所确定的治疗方案对治疗束的控制。
本发明涉及医药领域，尤其涉及使用束具体说幅射束(也称为治疗束)来治疗患者的身体部位。治疗束对待通过治疗辐射来治疗的身体部位进行治疗，这种部位将在下文称为“治疗患体部位”。治疗辐射是与待治疗的身体部位相互作用的辐射。这些身体部位具体说是患者身体的部位，即解剖学上的身体部位。电离辐射特别地用作以治疗为目的的治疗辐射。具体说，治疗束包括电离辐射或由电离辐射构成。电离辐射包括或由粒子(例如，亚原子粒子或离子)或电磁波构成，所述粒子或电磁波的能量足以使电子从原子或分子中分离，由此对其进行电离。这种电离辐射的示例是X射线、高能粒子(高能粒子束)和/或从放射性元件发出的电离辐射。治疗辐射，特别是治疗束具体说用于放射治疗中，特别是用于肿瘤学领域中的放射治疗中。特别是针对癌症的治疗，使用了电离辐射对带有诸如肿瘤的病理结构或组织的身体部位进行治疗。由此，肿瘤作为治疗患体部位的示例。
优选地，对治疗束进行控制使其能穿过治疗患体部位。然而，治疗束会对治疗患体部位之外的身体部位造成负面影响。这些身体部位在本文称为“外部身体部位”。通常，为到达并由此穿过治疗患体部位，治疗束必须穿过外部身体部位。这里，治疗患体部位包括或特别地由至少两个空间上分离的目标构成。
针对背景技术A，可参考以下两个网页：
http://www.elekta.com/healthcare_us_elekta_vmat.php及
http://www.varian.com/us/oncology/treatments/treatment_techniques/rapidarc。
治疗患体部位可以通过一次或多次地从一个或多个方向发出的一个或多个治疗束来治疗。因此，这种通过至少一个治疗束进行的治疗遵循由治疗方案所描绘的空间模式和时间模式。为了说明通过至少一个治疗束进行治疗的空间和/或时间特性，使用术语“光束排布”(也称为“治疗束排布”)。因此，治疗方案优选通过所述治疗束排布来说明。治疗束排布是针对至少一个治疗束的布置。治疗束排布的相对位置优选相对于参考系统(特别地相对于治疗设备)、治疗室并优选相对于患者身体(具体说相对于至少两个目标)来说明。优选地是，所述至少两个目标处于描述了治疗束排布的位置的参考系统中。治疗束排布优选地也对相对位置进行了说明。至少两个目标的实际治疗优选按照根据本发明所确定的治疗束的布置来执行。因此，术语“治疗方案”优选对应于术语“治疗束排布”。
具体地，治疗束排布描述了治疗期间至少一个治疗束应采用的空间特征，并具体地改变应在治疗过程中采用的空间特征。特别地，空间特征包括由至少一个治疗束所采用的位置和/或至少一个治疗束的几何结构(大小和/或形状)，特别是包含在至少一个治疗束中并特别地构成至少一个治疗束的子光束的位置和/或几何结构。
光束位置描述了治疗束排布中的治疗束位置。光束位置的排布称为位置排布。光束位置优选由光束方向和附加信息进行定义，所述附加信息允许在特定的三维空间中向治疗束分配一具体位置，例如关于所定义的坐标系统中的坐标信息。该具体位置优选为直线上的一点。这条线称为“束线”并在光束方向上传播，例如沿着治疗束的中心轴传播。所定义的坐标系统优选相对于治疗设备或相对于患者身体的至少一部分进行定义，具体说相对于至少两个目标进行定义。位置排布包括至少一个光束位置(具体情况下由至少一个光束位置组成)，特别是包括多个光束位置，其中所述多个光束位置可包括一组离散的光束位置(如两个或多个不同的光束位置)或连续的多重(多样)光束位置。
在治疗过程中，一个或多个治疗束具体说采用由所述位置排布同时地或顺序地(后者具体说是在只有一个束源发出治疗束的情况下进行)定义的治疗束位置。如果存在若干个光束源，那么在治疗过程中，至少全部光束位置的子组也可同时地被治疗束所采用。特别地，治疗束的一个或多个子组可以根据预定顺序来采用所述排布的光束位置。一子组治疗束包括一个或多个治疗束。包括一个或多个治疗束并采用由位置排布所定义的所有光束位置的整组治疗束即为光束排布。
本发明还涉及一种程序，所述程序当运行在计算机上或者当加载到计算机上时使计算机执行本文所述的一个、多个或全部的方法步骤；和/或涉及一种存储有所述程序(特别是以非暂时性形式)的程序存储介质；和/或涉及一种运行所述程序的计算机或者其存储器加载有所述程序的计算机；和/或涉及一种携带了可表示所述程序(特别是上述程序)的信息的信号波，特别是数字信号波，所述程序具体说包括适于执行本文所述的任意或全部的方法步骤的代码装置。
在本发明的框架内，计算机程序单元可通过硬件和/或软件(这包括固件、驻留软件、微代码等)来实施。在本发明的框架内，计算机程序单元可采取通过计算机可用、特别是计算机可读的数据存储介质来实施的计算机程序产品的形式，具体说可采取所述数据存储介质中包含的指令执行系统上采用的或与之结合使用的计算机可读的程序指令、“代码”或“计算机程序”的形式。这种系统可以是计算机；计算机可以是包括用于执行根据本发明的计算机程序单元和/或程序的装置的数据处理设备，特别是包括执行计算机程序单元的数字处理器(中央处理单元，即CPU)以及可选地包括用于存储执行计算机程序单元所使用的和/或产生的数据的易失性存储器(具体说是随机存取存储器，即RAM)的数据处理设备。在本发明的框架内，计算机可用、特别是计算机可读的数据存储介质可以是任何数据存储介质，其可以包含、存储、传送、传播或传输那些指令执行系统、装置或设备上使用或与之结合使用的程序。计算机可用、特别是计算机可读的数据存储介质例如可以是，但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、仪器或设备，或者是诸如互联网的传播介质。计算机可用或计算机可读的数据存储介质甚至可以是例如可打印所述程序的纸或其他合适介质，因为程序可以通过电的方式而获取，例如通过光学扫描该纸或其他合适介质，然后再编译、解码或以适当方式另行处理。优选地，数据存储介质是非易失数据存储介质。本文所述的计算机程序产品以及任何软件和/或硬件形成用于执行本发明的示例性实施例中的功能的各种装置。计算机和/或数据处理设备可特别地包括具有可输出引导信息的装置的引导信息设备。引导信息可例如通过视觉指示装置(如监视器和/或灯)可视地输出给用户，和/或通过听觉指示装置(如扬声器和/或数字语音输出装置)可听地输出给用户，和/或通过触觉指示装置(如振动元件或并入到仪器中的振动元件)可触摸地输出给用户。
本发明还涉及一种如权利要求所述的放射治疗系统。
剂量标准数据可描述通过治疗束和/或最小剂量水平对所述至少两个目标中的各个目标进行覆盖的所需覆盖水平。而且，剂量标准数据可描述针对目标之外的部位中的剂量分布所需的均匀度。剂量标准数据可描述针对每个目标的最小剂量限制。剂量标准数据可描述针对目标之外的部位的最大剂量限制，特别是针对关键身体部位(具体说是那些功能重要且不应受辐射影响的身体部位，像大脑中的视觉中枢)的最大剂量限制。
如上所述，本发明特别地涉及放射治疗，特别是涉及一种可用于规划放射治疗的数据处理方法。这种放射治疗方案具体说描述了治疗束的排布。以上对治疗束和治疗束的排布进行了说明。放射治疗用于目标的放疗。目标表示要由治疗辐射进行治疗的身体部位。这里，这种身体部位称为“治疗身体部位”。治疗身体部位具体说是多个病变或病变的排布(特别是肿瘤或肿瘤的排布)，具体说是已通过外科治疗切除的部位的某些特定病变/肿瘤。
根据本发明，提供一种数据处理方法，其优选用于为目标的放射治疗来确定治疗方案。这些目标特别地是空间上分离的目标。治疗优选通过治疗设备来执行。治疗设备优选构成为对目标(特别是两个或多个目标，特别是三个或多个目标，特别是四个或多个目标)进行治疗，特别是同时进行治疗。在治疗时段(其特别对应于放射治疗疗程(session)的时段)，治疗通过由治疗设备发出的至少一个治疗束来进行。更详细地说，目标优选由包含在所述至少一个治疗束中的一个或多个子光束来治疗。特别地，对子光束中的各个光束进行分配以治疗各个目标。治疗根据上述治疗方案(治疗束排布)来执行。优选地，子光束中的一个光束根据治疗方案专门用于治疗目标中的一个目标。优选地，为了允许至少在治疗时段中的一时间间隔中进行同时治疗，治疗设备构造成同时发出至少两个子光束，从而能够使治疗时间缩短。特别地，治疗设备构造为允许至少在治疗时段中的一时间间隔里通过子光束中的至少两个光束，能够同时治疗所述至少两个目标中的至少两个目标。治疗设备具体构造成发出在空间上分离的子光束以用于同时治疗目标。特别地，治疗方案的确定可包括确定一组至少两个目标。该目标组可包括所有治疗目标或少于所有治疗目标的目标，并且如下文更详细描述的那样，该组内的目标数目可在治疗时段中变化。所确定的治疗方案具体地说明了对一组目标的治疗(参见下文)。
治疗方案的确定优选基于目标数据、治疗束约束数据和治疗束标准数据，这将在下文描述。特别地，确定治疗方案，以满足由治疗束约束数据所描述的约束和由治疗束标准数据所描述的标准。本文到此，对子光束的几何结构(尺寸和/或形状)进行了说明，特别是截面区域的几何形状，这特别指代子光束在患者体内(特别是当穿过光束整形设备之后)所具有的形状。
上述目标数据描述了关于特别是在患者体内空间上分离的至少两个目标的空间信息。该空间信息具体说描述了目标的几何结构(尺寸和/或形状)和/或目标的位置。
目标数据具体说提供了有关空间体积(其必须吸收辐射以治疗目标)的空间信息。优选地是，目标位置被描述为在其中具有潜在治疗束排布(即，可通过治疗设备来实现的治疗束排布)的参考系统中，该位置特别地是相对于治疗设备来描述的。目标位置也可以描述在其他参考系统中。例如，目标位置可以描述在目标所处的参考系统中。在这种情况下，治疗方案(治疗束排布)优选地描述在目标所处的参考系统中。当然，不同参考系统之间的变换可通过目标数据来执行并具体地由目标数据来说明。
如上所述，治疗束排布可包括一个或多个治疗束，所述治疗束在治疗时段中的至少一时间间隔里又可包括至少一个、优选为两个或多个空间分离的子光束。应当注意，与连续治疗单个目标相比，通过多个子束进行的针对多个目标的同时治疗允许治疗时间显著下降。因此，根据本发明，优选地具有包含了允许同时治疗至少两个目标的至少两个子光束的治疗束。所述至少两个子光束中的两个光束可以由单个治疗光束源发出的光束产生，特别是通过借助光束整形设备(例如多叶式准直仪)来阻挡部分光束的方式产生，和/或通过使用两个不同的子治疗光束源且每一个子治疗光束源均发出所述两个子光束中的一个子光束的方式产生(换言之，治疗光束源包括两个子治疗光束源(其具体说可以独立方式或依赖方式移动))。治疗束可包括或者具体说由一个或多个子光束组成。优选地，治疗光束源是可移动的，以便根据治疗方案产生(特别是在与光束整形设备结合的情况下)治疗辐射(其具有空间和/或时间特征)，即治疗束排布(其根据本发明来确定)，从治疗光束源的方向看去目标可以在光束源移动过程的一定时段中“重叠”，指向这些目标的始终空间上分离的子光束随后可以在那个时段合并。由先前分别专门用于治疗单一目标的合并的子光束所产生的子光束具体而言治疗多于一个目标，即由合并的子束先前单独治疗的所有目标。因此，治疗束可包括至少两个(整合的)子光束，其在治疗时段中空间上分离至少一时间间隔，并且可以在治疗过程中合并一定时间间隔。本发明具体说涉及确定借助子光束来对空间分离的目标进行优化的治疗束排布。
通过本发明的数据处理方法，确定出针对同时治疗一组至少两个目标的治疗方案(治疗束排布)。也就是，优选地至少在治疗期间的一时间间隔中，至少两个目标同时通过至少两个子光束来治疗。(放射疗法)治疗在称为“治疗时段”的期间执行，并且特别与在该治疗时段中执行的治疗疗程(也称为“片段”)相对应。由于用于同时治疗上述至少两个目标的组的治疗束排布具体说取决于该至少两个目标的组，反之亦然，本发明的方法特别地包括确定所述至少两个目标的组，治疗束排布可针对所述至少两个目标的组来确定(这满足了由治疗束约束数据所描述的约束和由治疗束位置数据所描述的标准)。根据一个或多个潜在的治疗束排布，该至少两个目标特别地仅包括那些在整个治疗时段能够(可能)同时被治疗的目标。
该组待由治疗束治疗的目标可以是时间的函数。换言之，所述至少两个目标中的一个或多个目标可以在至少治疗中的一时间间隔/时段中从该组目标中“忽略”。如下文将要描述的那样，那些由于技术约束(治疗束约束数据)和医疗标准(治疗束标准数据)而无法与其他目标同时治疗的目标可以在至少那些约束和标准不允许同时治疗该目标的时间间隔中从所述至少两个目标中忽略。因此，该组目标，特别是所述至少两个目标中由治疗辐射覆盖的单个目标可以随时间改变。这里，上述技术性约束由上述“治疗束约束数据”来描述，上述医疗标准则由上述“治疗束标准数据”来描述。具体而言，该组目标在治疗时间的时间间隔(即，一部分治疗时间)内可以包括所有目标、少于所有的目标、一个或多个目标或者零个目标。该组目标至少在治疗时间的一时间间隔中特别地包括一个或多个目标，但少于至少两个目标的所有目标。
特别地，治疗光束源可以相对于目标移动，其中从光束源的方向看去，所述目标可以改变几何形状，特别是改变轮廓。治疗束设备优选构造成当治疗光束源移动时可改变指向这种目标的子光束截面区域的“几何形状”，具体说以确保从治疗光束源指向目标的每个方向上目标都能够在整个截面区域上吸收治疗束。优选地，以如下方式对光束整形：如果所述至少两个目标投影到与空间分离的一个或多个子光束的光束方向垂直的平面(投影平面)上，以及如果空间分离的子光束的截面区域投影到该平面上，则存在不超过所述至少两个投影的空间分离的目标中的一个目标在投影截面区域内在具体说至少不长于预定时间的时间里空间分离。该标准(称为“不多于一个目标”标准)作为下文将进一步说明的辐射减少准则的示例。
具体而言，治疗束约束数据描述了针对可能的(潜在)治疗束排布的约束，特别是描述了关于具体说在治疗设备所处的参考系统中的可能的治疗束排布的空间信息。该约束具体而言是描述了在光束源与患者(特别是目标)之间可能的相对位置的技术约束，所述相对位置通过治疗设备实现。治疗束约束数据描述了具体说关于光束整形设备(具体而言为对光束的截面形状进行整形的准直仪，尤其是多叶式准直仪)的可能配置和/或位置的信息，和/或关于光束源相对于所述至少两个目标的可能位置的信息(例如，由于光束源例如沿路径的有限移动范围，和/或患者所在的躺椅的有限移动范围)。换言之，这种约束是关注于产生治疗束排布的可行的“技术性”约束。这里，可行的治疗束排布称为“潜在治疗束排布”。换言之，潜在治疗束排布是那种可以通过治疗设备来实现但可能违反或可能不违反医疗标准的排布。应当理解，形成由光束源产生的光束的截面形状的每个光束整形设备在治疗过程的至少一时间间隔中要受制于某些技术限制。例如，可用作光束整形设备的多叶式准直仪无法产生如下这样的分离子光束，即，至少一部分子光束与多叶式准直仪的叶片的移动方向平行。而且，至少一个治疗束的排布特征的约束可包括关于光束源相对于所述至少两个目标的可能位置的信息。例如，一个或多个目标可位于由治疗光束源在相对于目标/多个目标的某个位置(坐标和/或方向)中产生的治疗束所覆盖的区域之外，其中当治疗光束源移动到另一位置时，所述目标或多个目标位于该治疗束所覆盖的区域内。
治疗束标准数据具体而言涉及针对治疗空间分离的目标的医疗标准。这些标准特别地描述了目标之外的部位(称为“外部身体部位”)由于根据治疗束约束数据的可用的有限选择优选不受治疗辐射的影响。根据本发明，为了确定治疗方案，采用下面描述的治疗束标准数据。治疗束标准数据具体说描述了称为“辐射减少准则”的标准，根据该标准，如果可以的话(特别是当减少超过预定程度的情况下)，通过执行非同时治疗而不是同时治疗所述至少两个目标来减少外部身体部位在辐射中的暴露(下文中也称为“暴露”)。也就是，减少辐射(特别是减少至预定程度或更大的程度)在治疗过程中具有比所有的至少两个目标的同时治疗更高的优先级。“允许确定非同时治疗方案”具体说意味着在确定(最优)治疗方案时赋予减少暴露(外部身体部位的暴露具体说减少至少预定程度)的优先级高于同时治疗至少两个目标的优先级。减少暴露具体说意味着如果这种减少能够通过由非同时治疗取代同时治疗的方式来实现并且这种减少等于或大于预定程度，那么受到治疗辐射的体积(由外部身体部位填充且不包括所述至少两个目标的体积，其也称为“健康体积”)将减少。这种健康体积特别是指或包括至少两个目标中的两个或多个或全部目标之间的体积。健康体积可特别地是两个目标之间的间隙内的体积，该间隙内的体积在两个目标同时由子光束(只有一个在空间上分离的子光束)治疗的情况下受到治疗辐射。如果想在治疗期间(即总治疗时间)同时治疗至少两个目标中的所有目标，那么由于治疗束约束数据所描述的约束，他/她可能不可避免地要使目标之间的健康体积遭受治疗辐射。然而，期望减少遭受辐射的健康体积。根据辐射减少准则，如果这种非同时治疗使得暴露减少具体说是受到至少一个治疗束的治疗辐射的健康体积(该体积由外侧身体部位填充)减少具体说至少减少至预定程度，那么允许(即在特别情况下允许、特别情况下优选、或者在特别情况下必须)确定出描述了非同时治疗的治疗方案(称为“非同时治疗方案”)。造成减少的非同时治疗方案也称为非同时减少治疗方案。“允许”一词具体指，非同时减少治疗方案表示由治疗方案确定步骤所确定的可能的候选治疗方案，而并不排除可能的候选(最优)治疗方案。根据一实施例，因为剂量标准数据要求外部身体部位较低地暴露于治疗辐射，因此与同时治疗方案(其导致较高的暴露)相比，这种允许标准(allowance)使得更倾向于非同时减少治疗方案。根据另一实施例，“允许”一词包含了：非同时减少治疗方案优先于导致了较高暴露的同时治疗方案，或者说有义务(必须)选择非同时减少治疗方案而非同时治疗方案(其导致较高的暴露)。特别地，剂量标准数据描述了如下这样的标准，即当目标暴露于至少预定剂量的治疗辐射时，必须确定可使得外部身体部位最低可能暴露于治疗辐射的可能治疗方案之一。通过这种方式，如果非同时治疗方案是非同时减少治疗方案的话，那么这种确定非同时治疗方案的允许标准导致确定采用非同时治疗方案而非同时治疗方案。
具体而言，当同时治疗方案和非同时治疗方案二者均满足剂量标准数据所描述的标准时，与至少两个目标的所有目标在治疗时段均同时接受治疗辐射的情况相比，具体说实现了以上所述的辐射减少。特别地，至少两个目标在根据非同时治疗方案进行治疗的情况下要比在根据同时治疗方案进行治疗的情况下受到的治疗放射剂量更高或与之相同。非同时兼同时治疗方案具体说是多个可能的同时治疗方案中最佳满足剂量标准数据的一个方案，即，具体说是最优同时治疗方案。如果没有使得暴露(具体是受到治疗辐射的健康体积)减少至少预定程度的非同时治疗方案，则辐射体积减少标准可以通过同时治疗方案来满足。如果非同时治疗方案使得暴露(具体是受到治疗辐射的健康体积)减少至预定程度，则辐射体积减少标准可以通过非同时治疗方案来实现。换言之，如果非同时治疗方案使得暴露(具体是受到治疗辐射的健康体积)减少至少预定程度，则认为辐射体积减少标准可通过非同时治疗方案来满足。如果没有使得暴露(具体是受到治疗辐射的健康体积)减少至预定程度的非同时性治疗方案，则认为辐射体积减少标准可通过同时性治疗方案来满足。尽管存在可导致更少的暴露(具体是受到治疗辐射的健康体积)(至少低至预定程度)的非同时性治疗方案，但是违反辐射体积减少标准具体而言意味着：所确定的治疗方案是同时治疗方案。
非同时治疗方案描述了在整个治疗时段里不是所有的目标都进行治疗。也就是，可以至少在治疗期间的一时间间隔里忽略至少两个目标中的一个或多个目标忽略。然而，优选地是，在治疗期间的至少一个时间间隔里对每个目标进行治疗。与此相反，同时治疗方案描述了在整个治疗时段对所有目标进行同时治疗。具体地，为了满足辐射减少标准，受到治疗辐射的健康体积优选减少(具体说是必须减少)至少预定程度。换言之，如果减少小于预定程度，那么所有目标同时受到辐射。因此，预定程度表示触发同时治疗方案与非同时治疗方案之间的切换的阈值。该预定程度可以是相较于根据治疗方案对至少两个目标中的所有目标同时治疗的情况而言针对健康体积的剂量减少的预定百分比，或者可以是由健康体积所吸收的剂量的预定剂量减少量，或者可以是健康体积受到治疗辐射的时间减少量，或者可以是用减少的体积除以整个健康体积来定义的预定百分比，其中减少的体积是在从同时治疗方案切换到非同时治疗方案的情况下不受治疗辐射的健康体积。当然，还有其他用于定义预定程度的示例。如上所述，健康体积可以定义为至少两个目标中的所有目标之间的健康体积。健康体积可例如通过包含了至少两个目标中的所有目标、且特别是在患者体内的几何体来定义，该几何体可以例如是球体或立方体，并可具体定义为：出自多个可能的几何体(具有一种或更多种类型)的、具有最小体积但却包含了至少两个目标中的所有目标的一个几何体。健康体积也可以定义为患者体内除去由至少两个目标所占据的体积以外的受到辐射的总体积。
辐射体积减少标准具体说定义为：如果非同时治疗方案产生比同时治疗方案更少(至少减少至预定程度)的暴露(具体说是受到治疗辐射的健康体积)的话，则要求通过确定为非同时治疗方案而非同时治疗方案来减少患者身体受辐射的健康体积。特别地，如果非同时治疗方案造成更少(至少减少至预定程度)的暴露(具体是受到治疗辐射的健康体积)，那么为了满足辐射体积减少标准，至少一个治疗束至少在治疗期间的一时间间隔里无法同时穿过至少两个目标中的所有目标。特别地，辐射体积减少标准要求：如果待确定的治疗方案描述了非同时治疗，那么治疗方案(待确定的)则描述至少在治疗期间的一时间间隔里至少两个目标的非同时治疗，根据该非同时治疗方案，与根据另一治疗方案(其描述了在治疗期间至少两个目标的同时治疗)进行治疗的情况相比，更少的暴露(具体说至少为预定程度)会受到治疗辐射，特别是患者身体中更少的健康体积会受到治疗辐射。
预定程度可以是上述示例的组合，也可以是其他示例。具体地说，预定程度可以是与同时治疗方案(其描述同时治疗)相比由非同时治疗方案(其描述非同时治疗)所引起的增加的治疗时间的函数。特别地，如果选择以非同时治疗方案取代同时治疗方案，所需的预定程度可以更高，其越高则治疗时间增加越多。同时治疗方案在同时治疗至少两个目标中的所有目标的同时，具体说通过尽最大可能地减少受治疗辐射的健康体积的量来确定。针对最小化，可参考2010年8月出版的医学物理学报37(8)中的文章“A method for optimizing LINAC treatmentgeometry for volumetric modulated arc therapy of multiple brain metastases”；Med.Phys.37(8),August2010。
通过参考一个或多个子光束，优选描述并具体提供了上述体积减少标准。特别地，如果通过与其他子光束空间上分离的子光束中的一个子光束来治疗的目标不多于一个，那么上述暴露(具体说是受到辐射的健康体积的量)可以减少和/或视为减少。更详细地说，这意味着如果从空间分离的子光束的角度来观察，不应当存在由空间分离的子光束所覆盖的空间分离的目标，但优选地仅有一个目标由空间分离的子光束所覆盖。换言之，如果将所述至少两个目标投影到与所述一个或多个子光束中的一个空间分离的光束(的光束方向)相垂直的平面上，并且如果将空间分离的子光束的截面区域投影到该同一平面上，那么在所投射的截面区域内，优选具有不多于一个的彼此空间分离的至少两个投影的空间分离的目标。另一方面，如果所投射的截面覆盖了平面(称为“投影平面”)中空间分离的两个或多个投影目标，那么暴露具体说是受到治疗辐射的健康体积增加。在此情况下，两个或多个目标之间的体积受到治疗辐射。术语“空间分离的子光束”是指子光束是完整的、具体说不与其他子光束接触，特别是空间分离的子光束的投影截面区域不与另一子光束的投影截面区域重叠。特别地，如果根据治疗方案在治疗过程中两个或多个子束合并，并且这导致了上述的重叠，那么认为两个或多个子光束作为一个新的空间分离的子光束。根据一实施例，存在经定义的最小距离，投影目标在投影平面中必须具有最小距离以便被认为在投影平面中是“空间分离”的。该最小距离可以是例如大于1mm或5mm且小于10cm或5cm的预定最小距离。该最小距离可以是治疗设备所能实现的(特别是两个相邻的空间分离子束之间的光束整形设备所能实现的)最小距离的函数，具体说是可与其对应。例如，一旦将准直仪用于光束整形，则最小距离例如是当只有一个叶片位于子光束之间时在两个子光束之间所产生的距离，或者例如是该距离的函数，如该距离乘以预定因子(预定因子具体说大于0.1或0.3且小于3或10)。鉴于此，上述标准是针对空间分离的子光束来描述的。优选地，确定允许在治疗时段中(即整个治疗时段期间)同时治疗至少两个目标中的所有目标的治疗方案。但是，如果上述标准(即在空间分离的子光束的截面区域内不多于一个目标的标准)不能得到满足，那么允许、具体说优选、具体说必须执行至少两个目标的非同时治疗。如上所述，根据一实施例，受到治疗辐射的健康体积应当至少减少至上述的预定程度。根据一实施例，将此应用于“不多于一个目标”标准(参见权利要求2所述的标准)上，这意味着不多于一个目标由空间分离的子光束来治疗(具体说至少不长于预定时间)。换言之，认为仅当多于一个的投影目标由空间分离的子光束的投影截面区域(连续地)覆盖了超过预定时间的情况下，才会违反该“不多于一个目标”的标准。而且，预定时间可以是由选择非同时治疗方案取代同时治疗方案所造成的治疗时间延长的函数。预定时间也可以是零或大于零的固定时间，特别地可长于0.1秒或1秒并且可短于10秒或1分钟。预定时间也可以是根据同时治疗方案由一个空间分离的子光束同时治疗两个目标的时间的百分比。与该预定时间设定为零的情况相比，预定时间也可以是直到到达预定时间为止将要被健康体积额外地吸收的剂量的函数。
如上所述，根据本发明一实施例，辐射减少准则可以由“不多于一个目标”标准来表示。因此，本实施例包括或由以下特征组成：
一种数据处理方法，其用于确定通过治疗设备来放射治疗至少两个空间分离的目标的治疗方案，所述治疗设备构造为在治疗时段中通过一个或多个子光束对所述至少两个目标进行治疗，所述一个或多个子光束构成在治疗时段根据治疗方案将会穿过所述至少两个目标的至少一个治疗束，所述治疗设备进一步构造成至少在治疗时段中的一时间间隔里允许由所述子光束中的至少两个光束同时治疗所述至少两个目标，所述方法包括通过计算机来执行的以下步骤：
-获取目标数据，所述目标数据描述了关于患者体内的所述至少两个空间分离的目标的空间信息；
-获取治疗束约束数据，所述治疗束约束数据允许确定出可通过所述治疗设备来实现的潜在治疗方案，并且所述潜在治疗方案描述了所述至少一个治疗束的潜在排布，将其称为潜在治疗束排布；
获取治疗束标准数据，所述治疗束标准数据描述了针对通过所述至少一个治疗束来治疗所述至少两个目标的标准，所述标准包括辐射减少准则，所述辐射减少准则描述了允许确定的治疗方案，所述辐射减少准则描述了以下标准a)和b)：
a)所述标准a)描述了：如果所述至少两个目标投影到与所述一个或多个子光束中一个空间分离的子光束垂直的平面上，以及如果所述空间分离的子光束的截面区域投影到所述平面上，则在所投影的截面区域内，所述至少两个投影的空间分离目标中存在不多于一个的目标会空间上分离，具体说至少持续不会长过预定时间；和
b)所述标准b)允许：为了满足标准a)，所述治疗方案描述了至少在治疗时段中的一时间间隔里所述至少一个治疗束不会同时穿过所述至少两个目标中的所有目标，其中，具体说仅当这种情况造成受到治疗辐射的健康体积至少减少到预定程度时才会被允许。
如果为了满足治疗束标准数据而确定非同时治疗方案，那么不是所有的目标均在整个治疗时段同时进行治疗。具体说，如果没有发现可满足辐射减少准则的同时治疗方案，和/或特别是如果存在可满足辐射减少准则的(候选)非同时治疗方案，那么具体说在治疗时段的特定时段经受治疗的目标优选由一组目标来描述。这组目标可以是治疗时段内的时间的函数。治疗方案优选基于该组目标来确定，也就是，根据本发明一实施例，该组目标的获取可以是确定治疗方案之前的步骤，或者根据本发明另一实施例，该组目标是在确定治疗方案的过程中(例如通过使用交互式步骤)确定的。该组目标可以通过确定如下这样的设定来获取：即，使得至少在治疗时段中的一时间间隔里对所述至少两个目标中的每个目标进行治疗，具体说使得每个所述目标经受一个治疗疗程要求的所需治疗剂量(所需剂量由上述具体说包括于目标治疗束约束数据中的剂量标准数据来描述)。
如上所述，优选同时治疗方案。如果这在不违反辐射减少准则的情况下不可能实现，那么优选使所述目标组内的目标数目最大(特别是针对治疗时段中的任何时刻)，以便特别地使整个治疗时段最小。优选地，治疗束约束数据描述了这种最大化准则。优选地，治疗束约束数据还描述了治疗方案，特别是确定所述目标组以使得治疗时间最小。这种确定优选基于目标数据、治疗束约束数据和治疗束标准数据来执行。治疗方案的确定优选通过使用优化算法来执行，所述优化算法具体说改变潜在治疗束排布的参数(如光束的位置和/或治疗时段)和/或所述目标组(参见下文)以找出最优治疗方案。
治疗方案可通过产生描述潜在治疗束排布的多个候选治疗方案来确定。然后，针对每个候选治疗方案，检查它们是否满足治疗束标准数据。将最能满足该标准的那一个选定为所确定的治疗方案。
如上所述，治疗方案的确定可以基于在最终确定治疗方案之前所确定的所述目标组。根据一实施例，所述目标组通过确定候选组来确定。该候选组通过如下方式来确定：即在治疗时段的第一时间间隔里忽略所述至少两个目标中的一个或多个目标，并且在第一时间间隔以外的第二时间间隔期间将所忽略的所述至少两个目标中的一个或多个目标包括到该候选组中。然后，检查是否可将治疗方案确定为满足治疗束约束数据和治疗束标准数据的候选组。如果治疗方案可以确定，则完成治疗方案的确定。如果治疗方案无法确定，则产生新的候选组，并且通过改变时间间隔和/或通过改变忽略的目标来重复上述步骤。
上述的目标忽略法可以依据BF暴力(brute-force)优化算法，所述算法改变所有的可能选项以便找到最能满足治疗束标准的一组目标。或者，如果根据同时治疗方案进行治疗，那么在违反了辐射减少准则(具体说是“不多于一个目标”标准)期间，可以忽略目标。因此，可以使用违反了“不多于一个目标标准”的同时治疗方案，以便识别违规时间间隔，以及识别出那些涉及违反该标准的(多于一个的)目标(称为“违规目标”)，即，其空间分离投影由一个空间分离的子光束的截面投影所覆盖的目标。因此，根据一实施例，在未忽略的目标已受到治疗辐射(具体说根据描述了针对未忽略目标的剂量准则的剂量标准数据忽略)之后，和/或具体说是在已执行治疗路径变化(例如患者转动；参见下文)之前或之后，优选针对违规时间来忽略那些违规目标中的至少一个目标以便找到候选组，并且例如将至少一个违规目标包含在所述目标组中作为该目标组的排除或非排除成员。
根据一实施例，将作为时间的函数的目标组描述为将要逐个进行治疗的子组的序列。每个子组具体说由在一时间间隔期间被治疗的固定目标组成。也就是，在这个时间间隔内经受治疗的目标不变，并且具体说在这个时间间隔内对该子组中的所有目标同时进行治疗。治疗方案优选通过组合亚治疗方案来确定，所述亚治疗方案在治疗时段期间逐个执行以便顺序地对所述子组进行治疗。换言之，每个亚治疗方案描述了针对一时间间隔(也称为“亚治疗时段”)对一个子组进行治疗。亚治疗方案是基于有关子组目标的空间信息来确定的，亚治疗方案描述的是对子组目标的治疗。该空间信息从目标数据中获取。因此，亚治疗方案是基于目标数据、治疗束约束数据和治疗束标准数据来确定的。子组优选选择为使得：当亚治疗方案可以、但还没有义务满足针对子组目标的剂量标准数据的情况下，亚治疗方案(即，所确定的治疗方案)的组合使得根据所确定的治疗方案对所述至少两个目标中的所有目标进行的治疗能够特别地满足剂量标准数据。特别地，目标中的一个目标根据剂量标准数据所需的剂量可以通过组合亚治疗方案的方式来实现。由于子组可以、但不必包括比所述至少两个目标的总目标少的目标(并且优选地包括多于零个目标，特别是多于一个目标)，因此亚治疗方案(其在满足治疗束约束数据和辐射减少准则的同时，允许对所有子组目标进行同时治疗)的确定要比治疗方案(其描述了必须对所有目标进行治疗并且必须满足治疗束约束数据和辐射减少准则)更可能实现。时间间隔(在此时间间隔中根据亚治疗方案进行治疗)在本文中还称为亚治疗时段。亚治疗方案优选地针对所有子组目标、但不必针对待治疗的所述至少两个目标中的所有目标而满足辐射减少准则，特别是满足“不多于一个目标”标准。满足辐射减少准则特别意味着：通过忽略另一子组目标的做法，无法实现遭受辐射的健康体积的减少(具体是至少减少到预定程度)。
治疗设备优选包括光束源，其可相对于至少两个目标移动。光束源的移动具体说限制为：必须沿路径移动，以传送弧形的适形辐射。具体说，患者在治疗过程中唯一的运动是患者的转动。路径相对于患者的相对位置可以变化，例如通过上述转动来变化。相对于患者可改变自身位置且被描述在参考系统(至少两个目标处于其中)中的路径称为“治疗路径”。因此，该治疗路径可由于患者的移动而改变。被描述在参考系统(至少两个目标处于其中)中的路径称为“设备路径”。当患者移动时，该设备路径不变化。路径可具体为圆弧形状，即光束源沿圆弧移动。移动具体说从起点到终点，然后再以相反反向从终点返回到起点。这两种移动均称为完整移动。仅当光束源处在路径中的一个或多个部分内或整个路径中时，才能在完整移动过程中发出放射。该部分可根据光束源向前或向后移动而不同。上述亚治疗方案可以具体说描述针对路径的一部分或针对路径(即整个路径)的治疗。亚治疗方案具体说与光束源的移动(其中不存在移动方向的变化)有关。因此，例如第一亚治疗方案涉及例如0-30°的圆弧部，第二亚治疗方案涉及例如30-60°的圆弧部，并且第三亚治疗方案涉及例如60-90°的另一后续圆弧部，而第四圆弧部涉及光束源沿着从例如60°至30°的圆弧部向后移动。例如，第一和第三子组包括至少两个目标的所有目标，第二子组忽略忽略至少两个目标中的一个或多个目标。通过这种忽略，第二亚治疗方案可满足辐射减少准则。然后，例如第四亚治疗方案描述对忽略的一个或多个目标的治疗，以完成对所有目标的治疗。通过在沿着路径向前移动的过程中忽略目标以及通过在沿同一路径向后移动的过程中治疗所忽略的目标，治疗时间可被最小化。上述圆弧部仅代表示例。
根据一实施例，将子组分配给一个路径(即，从设备路径的起点至设备路径的终点的整个路径)。因此，光束源沿着该设备路径移动以治疗子组中的一个子组，并且重复这种做法(例如向前或向后移动)直到对所有子组进行了治疗(这意味着已经对所述至少两个目标的所有目标进行治疗)。例如，在沿设备路径的第一移动过程中，对第一子组进行治疗。然后，在设备路径的第二移动过程中，对第二子组进行治疗，这表示在仍遵守辐射减少准则的同时尽可能多地包括从第一子组忽略的目标。如果有必要，在光束源沿设备路径的后续移动过程中对第三子组或多个子组进行治疗，以最终治疗所有目标。优选地，仅当已对所述至少两个目标中的所有目标至少持续治疗了某时间间隔之后(换言之，仅当所述至少两个目标中的每个目标已成为经治疗的子组的成员之后)，才会改变治疗路径，例如，通过患者的转动来改变路径。
路径中目标被忽略的部分在本文中称为忽略部，并且路径中对所忽略的目标进行治疗的部分在本文中称为补充部。根据一实施例，忽略部由描述了一种通过以第一方向(如向前)移动光束源进行治疗的亚治疗方案来描述，并且补充部由描述了一种通过以第二方向(如向后)移动光束源进行治疗的亚治疗方案来描述。这里，措辞“向后移动”和“向前移动”可任意调换。第一和第二方向可以相同或不同，具体说可以相反。根据一特定实施例，如果忽略部和补充部属于同一治疗路径，那么它们彼此不同。根据另一实施例，针对光束源的向前移动和的向后移动，存在不同的治疗路径。具体说，不同的治疗路径通过在参考系统中移动所述至少两个目标(即，患者身体的至少两个目标)来实现，其中沿着第一路径移动的光束源处于该参考系统中。所述移动具体说是旋转运动。例如，光束源沿着描述第一治疗路径的设备路径的圆弧移动。然后，转动患者。然后光束源沿着相同设备路径的同一圆弧向后移动，但由于患者的转动使得第二治疗路径与第一路径不同。请注意，术语治疗路径是指患者与所述至少两个目标之间的相对位置。因此，在治疗设备所处的参考系统中的设备路径的圆弧位置不变化，而在患者所处的参考系统中的相应治疗路径(如圆弧)的位置由于患者在治疗设备所处的参考系统中的转动而发生变化。优选地，在这种情况下，如果所述至少两个目标在治疗设备所处(即其中一个或多个可能的设备路径所处的)的参考系统中不存在相对移动的话，那么忽略部和补充部将是相同的。特别地，由于患者的转动，那些允许满足治疗束标准数据的不同的子光束入射方向都是可以的。忽略部和补充部是设备路径的相同部分的情况仅作为备选项，忽略部和补充部当然也可以不同。特别地，第一治疗路径的终点优选与第二治疗路径的起点相同，以减少治疗时间。
具体说，一个子组和/或一个亚治疗方案的确定取决于其他用于确定治疗方案的已确定的子组和/或亚治疗方案，从而阶段性地确定子组和最终的目标组。
因为，正如上面已提及的，光束的产生受到某些技术限制，具有特定排布的目标无法通过治疗光束源和光束整形设备的特定配置来治疗。例如，如果所述至少两个目标中的至少两个目标都位于与多叶式准直仪的叶片的移动方向平行的方向上，那么在没有将至少一部分子光束引导至位于所述至少两个目标之间的健康体积上的情况下，可能无法将子光束引导至每个目标上。然而，这种情况应当尽量避免，以尽可能少地使患者暴露在辐射下。
根据本发明的另一优选实施例，针对光束源相对于所述至少两个目标的优选为弧形的相对移动(沿治疗路径)，定义出至少一个极为垂直的平面，其中针对至少一个平面来确定至少一个子治疗束排布，其中，将从上述目标子组中持续忽略了整个治疗时段和/或治疗时段的至少一个时间间隔的那些目标分配给后续目标组，直到每个目标都包含在所述至少一个目标子组的至少一个子组中，并且其中，确定出包括了一个剩余目标的可能的最后一个目标子组。应当理解，如果一个目标仍未能分配到任何的目标子组中，则必须确定出只包括该目标的另一目标子组，以确保每个目标都可分配到目标子组中，以通过治疗束对目标进行治疗。
换言之，每个所定义的、极为垂直的平面均包括由上述方法步骤确定出的至少一个目标子组。针对平面对至少一个目标子组的确定，可以取决于或可以独立于针对另一平面所确定的至少一个目标子组的确定。
如果光束源沿直线移动或优选沿一圆弧形路径移动时，一定时间间隔是指在此期间由光束源所覆盖的某扇形区(sector)或某角度。因此，目标在一定的治疗时间间隔中被忽略可以说成是：该目标针对一定治疗距离或一定治疗角度被忽略。换言之，根据本发明的优选实施例，就已针对先前一平面所忽略的至少一个目标而言，仅考虑治疗角度。例如，如果目标在平面中持续忽略了一定距离或角度，那么在后续的平面中只有该距离或角度将由光束源所覆盖。由于光束源仅覆盖平面中可被考虑的距离或角度，因此这允许进一步减少治疗时间，其中所述角度或距离是目标已经在先前平面(具体说是前一个平面)中被忽略掉的距离或角度。
根据又一优选实施例，控制数据设置为：包括关于所确定的至少一个治疗束排布和/或至少针对至少一个平面所确定的一组至少两个目标的信息，特别是，包括这些信息以通过至少一个分别确定的治疗束排布来依次治疗针对至少一个平面所确定的至少一个目标组。换言之，控制数据基于用于同时治疗一组至少两个目标而确定的治疗方案(治疗束排布)来确定。该控制数据配置为产生用于控制躺椅和治疗设备中的至少一个的控制信号，所述治疗设备包括如下文所进一步描述的光束整形设备和光束源。更一般地说来，控制数据配置为产生用于控制用于将包括至少两个子光束的光引导至目标、相对于目标移动光束以及相应地对光束的截面区域形状进行整形的任何设备的控制信号。
本发明的另一方面涉及一种程序，其在运行在计算机上时使计算机能够执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，和/或涉及其上以非暂时方式存储了程序的程序存储介质和/或一种运行有所述程序的计算机或者其存储器加载有所述程序的计算机；和/或涉及一种携带了可表示所述程序(具体说是上述程序)的信息的信号波，具体说是数字信号波，上述程序具体说包括适于执行前述权利要求中的一项方法的所有步骤的代码器。
本发明的又一方面涉及一种放射治疗系统，包括：
-上述权利要求所述的计算机(1)；
-用于安置患者(6)的躺椅(2)；和
-治疗设备(3)，其包括光束整形设备(4)和光束源(5)；
其中所述治疗设备(3)和躺椅(2)相对于彼此可移动，具体是其中所述躺椅(2)在水平面上可转动和/或所述治疗设备(3)可沿着位于特定的垂直定向平面中的圆弧形路径移动。
附图说明
下面参考附图，对本发明的以下示例性实施例进行说明，其中附图仅视为是本发明的示例，而不意在将本发明限制于这些具体实施例。
图1示出了根据本发明的方法的示例性流程图；
图2示出了根据本发明的放射治疗系统的示例性实施例；
图3示出了多叶式准直仪的两种配置；
图4示出了从不同方向看到的三个目标。
具体实施方式
如图1所示，获取目标数据、治疗束约束数据和治疗束标准数据，作为用于确定通过治疗方案对一组至少两个目标同时进行治疗的治疗方案的约束，其中，目标数据描述了患者体内的待治疗目标的空间信息，治疗束约束数据描述了可能的治疗束排布，并且治疗束标准数据描述了针对目标进行治疗的标准。如果在不违反治疗标准的情况下无法通过一个治疗束排布来治疗所有目标的话，那么从候选的目标子组中忽略掉可造成违规的一个或多个目标，由此获得包括了可通过给定的治疗束排布同时进行治疗的目标的目标子组，其中，亚治疗方案可根据目标子组来确定，以对目标子组进行治疗。由于忽略的目标(或多个忽略的目标)将不会与先前所确定的目标子组一起进行治疗，因此优选确定至少一个另外的目标子组来包含忽略的目标/多个目标，其中另外的亚治疗方案可根据另外的目标子组来确定。
通过组合所确定的亚治疗方案，确定出针对所有目标的治疗方案。
而且，基于已确定的治疗方案，可提供配置成以产生控制信号的控制数据，该控制信号用于控制对光束(特别是子光束)的截面形状和/或相对于目标的相对光束位置(特别是子光束位置)进行整形的至少一个设备，所述设备例如为可移动光束源、光束整形设备(如(可移动的、具体说是可旋转的)多叶式准直仪)和/或用于安置患者的躺椅。
图2示出本发明的放射治疗系统的实施例，其包括加载有程序的计算机1和安置患者的躺椅2，该程序使计算机执行本发明的方法、特别是控制包括了光束整形设备4和光束源5的治疗设备3。
从图2中可以看出，治疗设备3可以在沿着绕轴线A移动的圆弧形路径的垂直平面中移动，从而围绕躺在躺椅2上的患者6移动。
光束源5产生辐射光束，所述辐射光束包括指向患者6体内的多个目标T的至少两个子光束。光束/子光束的截面区域具体而言通过光束整形设备4形成，以将每个子光束分配用于治疗目标T中的一个(或多个)目标。治疗设备3沿着其绕患者移动的路径上的预定距离进行移动，而光束源5产生用于治疗目标T的光束。当通过光束对第一目标子组进行治疗之后，可以通过光束再对目标T的第二和其他子组进行治疗。根据一实施例，当已通过光束对所有目标T都进行治疗之后，躺椅2围绕轴线B转动，以改变患者6与治疗设备3之间的相对位置。这在本文中称为针对治疗设备确定新的平面。根据另一实施例，躺椅转动是在对所有目标进行治疗之前进行的，并且在至少一个其他平面中，可以对在先前的平面中尚未经治疗的目标进行治疗。
图3示出多叶式准直仪的两种配置，其叶片可沿箭头所示的水平方向移动。多叶式准直仪对以垂直于投影平面的方向D延伸的治疗束进行整形。
由于通过由左侧的多叶式准直仪配置(图3中示出)整形的光束来治疗的目标T不在叶片的移动方向上重叠，因此多叶式准直仪能够对光束进行整形，从而通过空间分离的子光束对每个目标T进行治疗。由此，使得遭受治疗辐射的健康体积最小，并且低于图3所示的右侧配置。
从多叶式准直仪的右侧配置(图3中示出)可以看出，目标T在叶片的运动方向上重叠，由此目标T之间出现间隙G，该间隙将导致由多叶式准直仪整形的光束会被位于两个目标T之间的健康体积所吸收。为了避免这种情况，多叶式准直仪可以绕平行于方向D的轴线旋转(为了得到上述左侧配置)，以使得两个目标在叶片的运动方向上不重叠(在这种情况下，将多叶式准直仪转动90度将避免这种情况)。如果这种转动不可行，那么这将由治疗束约束数据来描述，并且为了满足辐射减少准则，将忽略两个目标T中的一个目标以得到第一目标子组，并将其他目标包括在第二目标子组中。
图4显示了由治疗束来治疗的多个目标a、b和c。目标a、b和c表示治疗患体部位，并且包含在表征患者身体所形成的类立方体的体积中。而且，可以看到平面P，其中治疗光束源可以在平面P中移动，从而将治疗束指向基本上处于平面P内的目标a、b和c。假设准直仪叶片可以平行于平面P移动(以位置1那样的垂直移动)，并且治疗束从位置1指向目标a、b和c。在第一亚治疗时间间隔中，第一目标子组a、b和c可以在不违反“不多余一个目标”标准的情况下进行治疗。叶片限定出第一子光束的第一截面区域A1和第二子光束的第二截面区域B1。第一和第二子光束构成治疗束。因此，第一子光束治疗目标a和b。然而，这些目标是重叠的并且彼此不相互分离，这意味着并不违反“不多于一个目标”标准。仅治疗一个目标(即，目标c)的第二子光束适用同种情况。然而，当治疗设备以顺时针方向移动到位置2时，目标a和b以如下方法布置，即准直仪叶片(只能以平行于平面P的方向移动)无法形成所谓围绕每个目标的岛区(island)。也就是，截面区域A2覆盖了空间分离的目标a和b。即使准直仪可以某角度绕垂直于图4的轴线转动，这也无法在不违反辐射减少准则的情况下单独地通过各自的子光束对每个目标进行治疗。如图4所示，当治疗束从方向2指向目标a、b和c时，准直仪叶片不能进行如下移动，即由准直仪叶片覆盖目标a与b之间的间隙G。然而，这种从方向2治疗目标a、b和c的做法将违反辐射减少准则，因为出现了健康体积所吸收不必要的治疗束的情况。更详细地说，目标a和b在第一子光束的截面区域A2内空间分离，因此，针对目标a和b而言，至少在对应于违规时间的第二子治疗时间间隔里违反了“多于一个目标”标准。
违反辐射减少准则可以通过在违规时间里“忽略”违规目标a或b中的一个目标来克服。在本示例中，在违反了标准数据的时段中持续忽略目标b，这也可以从图4的底部视图中看出。因此，第二子组仅由目标a和c构成，分别由截面区域A2’和B2覆盖。当治疗设备进一步沿着方向3移动的路径移动时，准直仪叶片可移动形成围绕目标a和b的岛区，目标a和b的投影在截面区域A3的平面上的重叠。因此，没有违反辐射减少准则。因此，针对第一治疗时间间隔(其包含从方向1进行的治疗)，存在由目标a、b和c组成的第一目标子组。而且，针对第二亚治疗时间间隔(其包含从方向2进行的治疗)，还存在由目标a和c组成的第二目标子组。针对第三治疗时间间隔(其包含从方向3进行的治疗)，存在由目标a、b和c组成的第三目标子组。
容易理解，与目标a和c相比，在治疗时段中的出现违反治疗束标准的时间间隔里已经忽略的目标b只吸收了治疗束能量的一小部分。因此，可以将目标b分配至另一目标子组(第四子组)中，使得例如当治疗设备从位置3向位置1返回移动时，在第四亚治疗时间间隔对目标b进行处理。备选地，已经从一组目标中忽略的目标，例如目标b，可以分配到在治疗设备从位置1向位置3的第二移动期间接收治疗的目标子组中。进一步备选地，已经从先前的目标组中忽略的目标可以在目标已相对于垂直平面P进行转动(特别是通过绕垂直轴线转动患者的方式)之后，再接收治疗。通过这种转动，定义出与第一平面P不同的新平面P，其中治疗设备可以沿着移动路径进行移动。
优选地，忽略的目标(诸如目标b)在某时间间隔或治疗设备所移动的设备路径的各个部分中接受了治疗，例如是与某时间间隔或治疗设备所移动的设备路径的各个部分相对应的圆弧部，例如先前已忽略了目标或多个目标的圆弧部。
换言之，本发明还包括以下内容：
一种利用可传递适形辐射圆弧的光束整形设备、无需移动患者而是仅转动患者就能够对单个患者的多个病变进行放射治疗的过程，其使用以下步骤：
为每个圆弧选择在光束整形设备的叶片的运动方向上不重叠的病变子组，从而确保针对叶片、针对病变子组不发生不期望的健康组织暴露，然后，通过适形圆弧对这些病变进行治疗，重复从其余未经治疗的病变中选择病变子组，进行后续的适形圆弧治疗，直到圆弧面中再没有未经治疗的病变为止，然后以新的躺椅角度继续执行。优选地，针对下一圆弧面，病变只选定为那些出现有重叠的治疗圆弧角度的子组，以减少角度范围和相关治疗时间。优选地，针对额外的病变子组，从初始角度起改变躺椅角度，以使得更好地在正常组织上分配摄入剂量。优选地，准直仪角度优化为将所有病变包括到单个适形圆弧中。优选地，准直仪角度优化为尽可能使圆弧面的数量或它们的角度范围最小。

Claims (15)

1.一种数据处理方法，其用于确定通过治疗设备来放射治疗至少两个空间分离的目标的治疗方案，所述治疗设备构造为在治疗时段中通过一个或多个子光束对所述至少两个目标进行治疗，所述一个或多个子光束构成在治疗时段根据治疗方案将要穿过所述至少两个目标的至少一个治疗束，所述治疗设备进一步构造成至少在所述治疗时段中的一时间间隔里允许由所述子光束中的至少两个子光束同时治疗所述至少两个目标，所述方法包括通过计算机来执行的以下步骤：
-获取目标数据，所述目标数据描述了关于患者体内的所述至少两个空间分离的目标的空间信息；
-获取治疗束约束数据，所述治疗束约束数据允许确定出可通过所述治疗设备来实现的潜在治疗方案，并且所述潜在治疗方案描述了所述至少一个治疗束的潜在排布，其称为潜在治疗束排布；
-获取治疗束标准数据，所述治疗束标准数据描述了用于通过所述至少一个治疗束来治疗所述至少两个目标的标准，所述标准包括辐射减少准则，所述辐射减少准则描述了允许确定的、描述了在所述治疗时段中的一时间间隔里对所述至少两个目标进行非同时治疗的治疗方案，条件是与描述了在治疗时段中对所述至少两个目标进行同时治疗的治疗方案相比，这种非同时治疗方案描述了所述至少两个目标外部的患者身体部位更少地暴露于治疗辐射下，具体说少到至少预定程度；和
-基于所述目标数据、所述治疗束约束数据和所述治疗束标准数据，确定满足所述辐射减少准则的治疗方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辐射减少标准包括如下标准a)和b)，具体说由以下标准a)和b)来表示：
a)所述标准a)描述了：如果将所述至少两个目标投影到与所述一个或多个子光束中一个空间分离的子光束相垂直的平面上，以及如果将所述空间分离的子光束的截面区域投影到所述平面上，则在所投射的截面区域内，所述至少两个投影的空间上分离的目标中存在不多于一个的目标会在具体说至少持续不会长过预定时间里空间上分离具体说至少预定距离；和
b)所述标准b)允许：为了满足标准a)，所述治疗方案描述了至少在治疗时段中的一时间间隔里所述至少一个治疗束不会同时穿过所述至少两个目标中的所有目标，其中，具体说仅当这种情况造成所述至少两个目标之外的患者身体部位的暴露至少减少到预定程度时才会被允许。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，具体说如果确定不出既描述了所述同时治疗又满足所述辐射减少准则的治疗方案时，具体说如果为了满足所述辐射减少标准使得所述至少一个治疗束在治疗过程中不能同时穿过所述至少两个目标中的所有目标，则具体说基于一组目标来确定所述治疗方案，所述目标组将从所述至少两个目标中选择出的、通过所述至少一个治疗束同时治疗的目标描述为时间的函数，并且其中至少在所述治疗时段的一时间间隔里选择所述至少两个目标中的每个目标，并且其中至少在所述治疗时段的一时间间隔里不是所述至少两个目标中的所有目标都被选择。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述目标组中的目标数目最大化，以用于基于所述目标数据、所述治疗束约束数据和所述治疗束标准数据来确定所述治疗方案。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，基于所述目标数据、所述治疗束约束数据和所述治疗束标准数据来确定所述目标组使得所述治疗时间最短。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，通过确定候选组来确定所述目标组，所述候选组通过如下方法确定：在所述治疗时段的第一时间间隔期间忽略所述至少两个目标中的一个或多个目标、在所述治疗时段中的第一时间间隔以外的第二时间间隔期间将所忽略的所述至少两个目标中的一个或多个目标纳入到所述候选组中、确定是否能够针对所述候选组来确定所述治疗方案、以及如果可以确定所述治疗方案则将所述候选组确定为所述目标组。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过如下方式确定候选组：在所述潜在治疗方案违反了体积减少准则的某时间间隔里忽略所述至少两个目标中的一个或多个目标，并且在所述治疗时段内且在所述违规时间间隔以外的时间间隔里将所述至少两个目标中忽略的一个或多个目标纳入到所述候选组中，其中所述体积减少准则特别是根据权利要求2所述的标准a)，所述潜在治疗方案满足在整个所述治疗时段对所述至少两个目标中的所有目标同时进行治疗的条件，所述时间间隔称为违规时间间隔。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述治疗方案通过组合要在所述治疗时段期间逐个地执行并分别描述了对所述至少两个目标的子组进行治疗的亚治疗方案来确定，所述亚治疗方案基于关于各个子组的目标、所述治疗束约束数据和所述治疗束标准数据的空间信息来确定，对所述子组进行选择，使得每个目标均包括在所述子组中的至少一个子组中，并且所述亚治疗方案针对所述子组的所有目标，满足所述体积减少标准，具体说是满足根据权利要求2所述的标准a)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述治疗束标准数据包括：在亚治疗时间间隔期间根据各个所述亚治疗方案对每个子组的所有目标都至少顺序地进行治疗，优选为同时治疗。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述子组基于候选子组来确定，并且将所述候选子组中的某候选子组选择为可针对其确定亚治疗方案的子组，所述亚治疗方案描述了在不违反所述辐射减少准则的同时在整个亚治疗时段期间同时治疗所述子组中的所有目标。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，所述治疗设备包括治疗光束源以发出至少一个治疗束，其中存在所述治疗光束源相对于所述至少两个目标的移动路径，其称为治疗路径，所述移动路径具体说是在相对于所述至少两个目标垂直的至少一个平面中的优选圆弧形的相对移动，所述亚治疗方案描述了在所述光束源沿所述治疗路径和/或所述治疗路径的一部分上的移动过程中进行的治疗，
a)其中，在存在所述光束源沿着起点和终点之间的所述治疗路径的多于一个的完整运动，其中将对每个子组的治疗分别分配给所述完整运动中的一个完整运动，使得通过执行多于一个的完整运动来治疗所有目标，具体地说其中确定所述治疗方案，使得在已对所述至少两个目标中的所有目标进行治疗的情况下及治疗之后，所述治疗路径仅当通过在所述治疗设备所处的参考系统中转动患者时才会改变，特别是通过旋转所述平面时才会改变，
b)其中，在所述光束源沿所述治疗路径的第一子部向前移动过程中，根据亚治疗方案之一所忽略的目标在向后移动过程中或沿所述治疗路径的可与所述第一子部相同的第二子部向后移动过程中根据另一亚治疗方案接收治疗；和/或
c)其中，在所述光束源沿第一治疗路径的第一子部移动过程中，根据亚治疗方案之一所忽略的目标在沿第二治疗路径的第二子部移动过程中根据另一亚治疗方案接收治疗，其中所述第一治疗路径和第二治疗路径具体说由于患者在所述治疗设备所处的参考系统中的移动而不同，具体说通过相对于所述垂直平面来转动所述至少两个目标而产生的移动，其中具体说，当患者在所述参考系统中不移动的情况下所述第一和第二子部将相同。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，描述了同时治疗、并用于定义所述辐射减少准则的所述治疗方案是一种通过使受到治疗辐射的健康体积最小化而确定的治疗方案。
13.一种程序，当其运行在计算机上或者当加载到计算机上时使计算机执行根据上述权利要求中任一项所述的方法，和/或一种具体说以非暂时方式存储所述程序的程序存储介质；和/或一种运行有所述程序的计算机或者其存储器加载有所述程序的计算机；和/或一种携带了可表示所述程序、具体说是上述程序的信息的信号波，具体说是数字信号波，所述程序具体说包括适于执行上述权利要求中任一项所述的方法的所有步骤的代码器。
14.一种放射治疗系统，包括：
如权利要求13所述的计算机(1)；
用于安置患者(6)的躺椅(2)；和
治疗设备(3)，其包括光束整形设备(4)和光束源(5)。
15.根据权利要求14所述的放射治疗系统，其中，所述治疗设备(3)与躺椅(2)相对于彼此可移动，具体说是其中所述躺椅(2)在水平面上可转动和/或所述治疗设备(3)可沿着位于特定的垂直定向平面中的圆弧形路径移动。
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