CN107073289B - 用于优化放射治疗计划的方法、载体和计算机系统 - Google Patents

Abstract

一种用于基于离子的放射治疗的优化方法，该方法包括基于与粒子能量、范围调制器或脊形滤波器、块和/或范围补偿器相关的优化变量的逆向计划。这使得能够自动优化复杂情况。

Description

用于优化放射治疗计划的方法、载体和计算机系统

技术领域

本发明涉及辐射治疗计划，并且更具体地，离子治疗的优化，其中用离子射束(例如质子或重离子，如碳)靶向肿瘤。

背景技术

放射治疗通常用于治疗诸如癌症的疾病。可以使用各种类型的辐射源。目前使用的主要辐射类型是光子辐射。虽然比光子放射疗法更昂贵，但是基于离子的治疗方法，诸如质子和碳治疗，因为其优点而变得越来越普遍。光子将穿过患者的身体并且沿着整个路径发射能量，而离子射束经受非常少的横向散射并且可以使其在患者身体中的期望深度处停止。此外，当离子射束在体内行进时将发射增加量的能量，直到其停止。可以规划治疗，使得离子在其经过通常为肿瘤的期望的靶区域之后立即停止。因此，与光子相比，可以规划离子放射治疗以在期望的靶区域中发射其大部分能量，并且较少地发射到周围组织。

两种主要技术用于离子放射治疗：被动治疗和笔形射束扫描。在被动治疗中，应用宽广的辐射场，并且使用物理元件来整形射束以尽可能精确地匹配靶。射束能量将控制患者内射束的最大范围。高剂量区域的宽度，即，扩展布拉格峰值(SOBP)由例如范围调制器或脊形滤波器控制。基本原理是多个能量与不同的权重组合，使得高剂量区域是平坦的，通过范围调制器中的不同步骤或通过脊形滤波器中的脊的形状来实现。其它物理元件通常包括诸如钨或黄铜的不可渗透材料的块(block)，形成具有期望形状的隧道，射束穿过该隧道以横向地整形。另一个元件是范围补偿器，其被放置在射束轨迹中以影响患者身体中的射束的最大深度。补偿器缩短离子射束的局部范围，并且非均匀地整形，以补偿肿瘤的形状。靶的深度以水当量深度(water equivalent depth)给出，并且依赖于几何距离以及沿着射束路径的密度和材料分布。较之在其他区域，在射束在患者体内行进较短的水当量深度的区域中，范围补偿器更厚。在笔形射束扫描中，大量小的(笔形)射束用于在所有三个维度上覆盖肿瘤。这通过单独改变每个射束的强度、位置和范围来实现。注意，块和范围补偿器也可以与笔形射束扫描技术一起使用。主要目的是锐化横向射束边缘(半暗带)，并且使每个能量层分别更好地适应肿瘤。

因此，主要挑战之一是设计块和补偿器以使离子射束整形以及调制该离子射束，使得其将沿着经过肿瘤的给定射束行进精确距离到达肿瘤的远端。这通常通过对患者几何形状的光线跟踪来实现，这意味着计算肿瘤区域与来自辐射源的射束的交集，考虑沿途的材料成分，并且使用该信息来使块和补偿器整形。

WO2008/114159公开了主要用于基于光子的放射治疗计划的装置和方法。治疗计划器用于基于诸如剂量目标的治疗目标、诸如由治疗装置提供的能量的治疗装置目标、以及诸如衰减器或MLC设置的治疗装置参数目标、或与时间变化率相关的目标的加权组合来优化治疗。

针对基于光子的放射治疗开发的解决方案不能容易地应用于基于离子的放射治疗。特别是用于调制和使射束整形的装置是不同的。应当注意，虽然被称为补偿器的装置用于基于光子的放射治疗和基于离子的放射治疗这两者，但这些补偿器具有根本不同的性质。用于光子的补偿器通过从射束去除光子来衰减光子束。用于离子的补偿器调节离子的范围，即，离子将在患者体内行进的水当量距离。因此，后一类型的补偿器可以被称为范围补偿器。

对于复杂的患者几何形状和肿瘤形状，计算可能变得非常困难。一些情况可能过于复杂，以至于实际上不可能手动地创建最佳计划。例如，在关键器官(critical organ)阻挡来自辐射源的靶的一部分的情况下，可以使用被称为补缀(patching)的技术，其中靶的不同部分由来自不同角度的离子射束来辐射以完全地避开关键器官。在这种情况下，难以在离子射束之间的边界区域实现均匀的剂量分布。Li等人在A novel patch-field designusing an optimized grid filter for passively proton beams，Phys.Med.Biol.52(2007)N265-N275中公开了一种补缀策略，其中靶的一部分经历通场(through field)，并且靶的另一部分经历补丁场(patch field)，补丁场应该与通场一起形成均匀的大致L形场。为了补偿在边界区域中补丁场和通场之间的缺陷，Li等人提出操纵补偿器以通过使用补偿器的不同材料厚度的重复图案的栅格滤波器来设计补丁场的远端下降(distal falloff)。这在远处的下降区域产生模糊效应，使得可以匹配主射束的横向下降中的梯度。虽然这可以改善边界区域中的剂量均匀性，但是其仅针对这种特定情况，而不处理例如在补丁区域的不同部分中均匀性不同的情况。此外，它不是设计用于任何射束设计的射束能量、范围调制器、块和补偿器的一般方法。

发明内容

因此，本发明的目的是使用离子疗法实现放射治疗计划的改进的优化。

本发明涉及一种优化用于离子治疗的放射治疗计划的方法，其中，离子射束利用无源装置整形，该无源装置包括下述中的至少一个：用于适配射束能量以改变射束的最大范围的能量适配装置、块和范围补偿器，该方法包括以下步骤：

a.定义目标函数，目标函数包括与要递送到患者的区域的剂量相关的至少一个剂量目标，

b.定义初始值集合并且将该初始值集合定义为当前值集合，该初始值集合包括与至少一个无源装置相关的至少一个优化变量的至少一个初始值，

c.确定从当前值集得出的剂量分布，

d.评估相对于剂量目标的剂量分布，

e.确定是否应当针对另一个值集来评估目标函数，如果是，则执行步骤f，否则跳到步骤g，

f.修改初始值集合中的至少一个初始值以创建修改的值集合，并且将所修改的值集合定义为当前值集合，然后返回到步骤c，

g.选择要在放射治疗中使用的值集中的一个值集合。

根据本发明，逆向计划用于确定无源装置的最终形状。

这使能自动优化无源装置，减少创建治疗计划所需的手动编辑量。因此，根据本发明，与现有技术的方法相比，可以改进治疗计划的质量，特别是对于复杂的情况，并且对于太复杂以至于不能手动处理的情况，也可以确定高质量的治疗计划。此外，可以以比现有技术方法更少的时间创建治疗计划。

如上所述，用于调整SOBP宽度的装置可以是范围调制器或脊形滤波器。提供块(block)以使射束横向地整形。射束能量适于影响患者体内的射束的最大深度。范围补偿器被布置为主要影响离子射束的局部范围并且被不均匀地整形以补偿肿瘤的形状。

另一个优点是考虑到不确定性(例如，在射束范围和患者设置中)的可能性。因为根据本发明的方法基于优化算法而不是前向计划，所以可以使用鲁棒优化。这使得可以考虑例如患者的精确位置或射束范围中的不确定性。

步骤e)中的确定优选地基于剂量分布是否满足特定公差内的剂量目标。在优选实施例中，设置与剂量目标的最大偏差，并且在步骤e)中，当通过修改的值集合使剂量分布达到与剂量目标相差小于最大偏差时，确定继续步骤g)。这确保所得到的治疗计划将满足最低质量要求。

或者，在步骤e)中，当已经评估了指定数目的值集合时，确定继续步骤g)，其中，选择提供与剂量目标的最佳匹配的值集合。步骤e)的两个不同标准也可以组合，例如使得如果实现令人满意的剂量分布，则过程将继续步骤g)，但是如果在计算特定数量的值集合之后，最大偏差仍然未满足，则该过程继续步骤g)。

如本领域中常见的，剂量目标优选地包括患者的选定区域的最小剂量和/或患者的第二选定区域的最大剂量。

在优选实施例中，无源装置包括块(block)，块具有用于整形射束的块孔，并且初始值集合包括块孔的大小和/或形状。如本领域中常见的，块孔可以根据像素或者根据块轮廓多边形中的顶点来定义。

在优选实施例中，初始值集合包括分别在范围补偿器的至少第一和第二部分中的第一和第二厚度值，和/或与由射束能量产生的SOBP范围和宽度以及范围调制器的选择相关的值。

在特别优选的实施例中，初始值集合包括与至少两个无源装置相关的至少两个优化变量中的每一个的至少一个初始值。这使得能够同时基于两个或更多个优化变量来优化治疗计划。优选地，在这种情况下，初始值集合包括在范围补偿器的至少第一和第二部分中的第一和第二厚度值以及至少一个其他优化参数。

本发明还涉及包括计算机可读代码装置的计算机程序产品，该计算机可读代码装置在计算机中运行时使计算机执行根据上述实施例中任一实施例的发明方法。该计算机程序产品通常被存储在如硬盘、记忆棒或适于保存计算机程序的任何其它类型的存储器的载体上。

本发明还涉及一种用于对放射治疗进行剂量计算的计算机系统，该系统包括处理装置并且具有程序存储器，在程序存储器中存储有如上所定义的计算机程序产品，使得计算机程序产品在执行时将控制处理装置。

优选地，计算机系统还包括数据存储器，该数据存储器被布置为在进行优化方法时保存由处理装置使用的数据，诸如与患者相关的图像数据、初始治疗计划和/或与至少一个情景相关的信息。

附图说明

将在下文中参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出用于被动离子治疗的系统的示例。

图2示出用于离子治疗的设置，其中使用根据本发明的方法将两个辐射场补缀在一起。

图3示出用于增加设置的鲁棒性的本发明性思想的另一应用。

图4示出质子射束穿透到患者体内和扩展布拉格峰(SPBP)。

图5是根据本发明的方法的流程图。

图6是根据本发明的计算机的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出可以实施本发明的用于被动离子治疗的系统的示例。要进行离子治疗的患者1在图1的右侧示意性地示出。患者1内部的关注区域(ROI)或靶3表示将接受放射治疗的器官或其他组织。靶3的最大宽度标记为w。如本领域中常见的，尽管在图1中未示出，但是在患者内部也可以限定关键区域，这些关键区域是要避免辐射的特别重要的区域。

辐射源5提供具有足够能量的离子射束7以实现期望的最大范围，通常达到远侧靶3边缘。通常，布置一个或两个散射装置(未示出)以产生宽广的辐射场。可替选地，可以使用均匀扫描技术或摆动来产生宽场。在射束上的强度不均匀的笔形射束扫描技术中，不需要散射装置。仍然可以使用块和/或补偿器来使能量层符合靶的形状。随后使用无源装置把剂量整形至靶，即关注区域。首先，在辐射的路径中，布置范围调制器9，以产生如将结合图4更详细地讨论的扩展布拉格峰。简言之，范围调制器9确定SOBP的宽度w(沿射束方向)，宽度w应足够宽以覆盖靶3的区域。在范围调制器9之后，布置块11以使射束被横向整形。块11通常由黄铜或一些不会被离子穿透的其它材料制成，其具有用于使射束通过的孔13。靶3通常具有不规则形状，因此到靶的远侧边缘的水当量距离会随靶而变化。例如，在图1中，靶3的下部比上部延伸到患者体1内更远。患者几何形状(patent geometry)也将影响到靶的(水当量)距离。为了计算射束必须在体内行进的距离，假定身体组织具有与水相同的性质，而骨或气穴将以不同的方式影响距离。与几何距离相比，射束路径中的骨区域将例如增加水当量深度，而空气腔将减小水当量深度。

选择射束能量使得最大离子射束范围与靶上的最远点一致。当然，经常出现更复杂的患者几何形状和靶形状，并且对于至少一些靶，范围将太大。为了补偿到肿瘤远端的水当量距离的变化，引入范围补偿器15以控制离子射束的横截面上的局部范围。尽管图1中未示出，但是范围补偿器的厚度以本领域公知的方式在射束轨迹上变化，以使射束能量适应于每个点中的靶的远端。通过在患者前面在某个位置添加相应量的补偿器材料，该范围将被缩短，并且剂量将符合靶远侧边缘。这应当尽可能精确地控制，以避免对ROI外部的患者部分的不必要辐射。布置范围补偿器15，使得在范围补偿器的不同点将离子射束的范围缩短到不同的程度，从而在ROI的任何点，离子射束将到达ROI的远端。

在笔形射束扫描处理期间，也可以使用块11和范围补偿器15。在这种情况下，离子射束通过具有不同位置、范围和强度的大量小笔形射束产生。这种扫描技术给出了使剂量与靶良好一致的可能性。因此，这种块主要用于锐化半暗带，即射束的横向边缘。在这种情况下，可以使用范围补偿器15，以确保最高能量层与靶3的远侧边缘重合。因此，本发明的基本原理不限于被动治疗系统和方法，而是可以用于所有类型的离子治疗系统。

放射治疗的目的是为靶3提供均匀且保形的(conformal)剂量，并且在靶外部提供尽可能少的辐射。这可能是困难的，因为射束扩展。不均匀的患者几何形状和复杂的靶形状将增加困难。在一些特别复杂的情况下，将两个或更多个辐射场补缀和/或匹配在一起，以向整个靶提供均匀的剂量。这样的示例可以参见图2中，图2示意性地示出包括靶ROI 23的患者21，其中靶23的一部分被不接收辐射的关键器官24阻挡。射束必须整形为使得没有辐射到达关键器官24而应该治疗整个靶23。为了能够在不伤害关键器官24的情况下到达整个靶23，必须将第一通场(through field)27和第二通场29如图2中那样补缀在一起。在图2中用两条垂直点线示出第一通场27，并用两条水平点线示出通场29。在这种情况下，第二通场29整形为使得其远侧边缘与第一通场27的横向边缘重合以形成L形，但是在一些情况下甚至可能需要更复杂的形状。由于剂量梯度的差异，通常在第一场和第二场之间的边界区域中的剂量分布是不均匀的。相反，边界通常将包含热点和冷点，这将负面地影响治疗。

根据本发明的方法还使得能够以不同的方式考虑设置的不确定性。图3示出可以应用这种情况的设置。患者31具有靶ROI 33，该靶ROI 33将接收由两条水平虚线34表示的离子辐射的目标剂量。尽管穿过患者身体到靶的远端的几何距离在靶上基本相同，但是两个结构影响到肿瘤的水当量距离：将增加水当量距离的骨结构35和将减少水当量距离的空气腔36。如本领域中常见的，范围补偿器38被布置成控制离子射束的范围以匹配水当量深度。在射束将仅经过软组织的区域中，范围补偿器具有第一厚度w1。为了补偿由骨结构35和空气腔36引起的水当量深度的变化，范围补偿器38具有比第一厚度w1薄的区域，其与骨结构35的区域匹配，以补偿该区域中增加的水当量距离。范围补偿器38还具有比w1厚的区域，其与空气腔36的区域匹配，以补偿该区域中的减少的水当量距离。

如将看到的，如果装置或患者在一个方向上稍微移动，则存在如下风险：具有较高厚度的范围补偿器的区域将影响厚度应当理想地是第一厚度w1、或者其应当大于w1、以适应骨结构35的效果的区域中的射束。传统上，这种不确定性通过涂抹(smearing)技术来处理，所述涂抹技术涉及扩大较小厚度的区域。根据本发明的一个方面，通过应用鲁棒优化方法，可以替代地根据本发明的方法来处理这种情况。这包括基于场景的逆向计划，其中位置和密度的每个不确定性被离散化并且被包括在剂量计算中。然后，目标函数的评估将考虑所有情景(或可能最坏的情况)的组合，而不仅仅是标称情景。

图4示意性地示出根据作为深度的函数的相对剂量的患者体内的质子射束的扩展布拉格峰值SOBP。可以看出，剂量从平台区域增加到最大值，其在距离w上是恒定的。在展开布拉格峰之后，剂量将在短距离内降至零。射束的最大范围表示为R。理想地，最大剂量的区域应与如图1所示的靶宽度一致，即，当质子射束行进通过靶时，应当出现最大发射的能量，之后发射的能量应该尽可能快地降至零。其他离子的深度剂量形状类似于质子情况，除了在由核碎片产生的SOBP之后存在低剂量尾部(low dose tail)。

为了优化放射治疗，可以改变射束的范围以及无源装置，即范围调制器9、块11和范围补偿器15的设计。传统上，这通过前向计划方法，通过计算患者几何结构的射线跟踪的无源装置的设计来完成。

为了确定SOBP范围，传统上，通过跟踪射束内所有点i的远侧靶边缘的水当量深度来计算靶沿着射束方向的最大范围R。然后将最大靶范围计算为到远侧边缘的最大水当量距离，即，

然后选择射束能量，使得射束的最大范围等于或稍大于靶的最大范围R。

为了确定SOBP宽度，传统上，通过跟踪射束内所有点i的远侧和近侧靶边缘的水当量深度来计算靶沿着射束方向的最大宽度w。然后将最大靶宽度计算为远侧边缘和近侧边缘之间的最大差，即，

然后选择范围调制器，使得其对应的SOBP宽度等于或稍大于最大靶宽度。

为了确定块轮廓，传统上，跟踪射束的所有部分，记录是否命中靶，从而找到靶边缘位于何处。由于射束扩散，剂量将在射束边缘下降，导致在靶边缘处的较低剂量。这通过横向扩展块轮廓通常达0.5-1cm来补偿。块轮廓的范围可以从几厘米到20厘米至30厘米，这取决于靶区域的大小。

为了确定范围补偿器，传统上计算射束内所有点i的远侧边缘的水当量深度，并且将对应的补偿器厚度计算为

补偿器厚度_i＝最大射束范围-远端边缘_i (3)

根据本发明，代替上述方法，使用逆向计划算法用于使用基于剂量的优化来确定无源装置的最终形状。为此，为SOBP范围和每个无源装置，即范围调制器、块和范围补偿器定义不同的优化变量。优化问题通过设置多个剂量优化函数来指定。利用根据本发明的方法，可以同时优化所有设备。

如图5中所概述，该方法包括在第一步骤S41设置剂量优化函数并且给予其权重，通常包括靶中的最小和最大剂量以及一个或多个关键风险器官中的最大剂量。加权剂量优化函数的组合得出目标函数，该目标函数用于评估剂量分布。

在步骤S42，设置用于优化变量的初始值集合，并且在步骤S43，确定该初始值集合的初始结果剂量分布。下面将讨论用于不同装置的可能的优化变量。

在步骤S44，通过比较当前剂量分布与剂量目标来评估目标函数，并且在步骤S45确定是否应该继续优化。如果是，则该方法以步骤S46继续，否则该方法结束。优选地，优化继续进行，直到剂量分布在一定的公差内满足剂量目标为止。这通常意味着对整个靶的所得剂量将高于最小剂量，并且对任何处于风险的器官的所得剂量将低于该器官的最大剂量。

在可选步骤S46，计算目标函数关于优化变量的导数。这可以用于确定在下一步骤中描述的优化变量的最佳修改，但是修改也可以以其他方式确定。将在下面讨论导数计算的细节。

在步骤S47，改变至少一个变量值以产生修改的值集合。针对修改的变量值的集合计算所得到的剂量分布，并且相对于该新剂量评估目标函数，即步骤S43和S44的重复。如上所述，通常步骤S43-S47被重复多次，直到在步骤S46确定当前所得剂量分布在指定公差内与剂量目标匹配。在这种情况下，选择最后的电流值集合用于在放射疗法治疗中使用。或者，可以继续优化，直到剂量分布对于每次迭代基本上没有改进，或者直到已经进行了一定次数的迭代。或者，步骤S43-S47可以重复预选的次数，并且在已经评估的值集之中，可以选择导致剂量分布与剂量目标最佳匹配的值集合。

对于SOBP范围和范围调制器，优化变量包括SOBP的范围和宽度。SOBP范围和宽度应视为连续的。实际上，这意味着在步骤S47它们应当以非常小的增量改变。根据可用于特定机器的范围调制器的类型，当完成优化时，宽度可能必须截断到下一个较大范围的调制器宽度。

例如，如果使用采用导数的优化算法，则相对于SOBP范围或宽度的剂量的导数被计算为有限差，即作为范围或宽度中的小偏移之间的剂量差(Δw)：

尽管上面已经描述了使用导数的优化方法，但是可以使用其他优化方法，例如基于模拟退火的优化方法。

对于块11，根据本发明提出了两种替选方法。

在第一替选方法中，用于块孔13优化的优化变量被表示为开放比矩阵，其中每个像素具有在0(完全覆盖)和1(完全开放)之间的值。0和1之间的像素值意味着像素部分地被块轮廓覆盖。这导致要求部分覆盖的像素必须位于开放部分的边缘上，且完全覆盖的像素在外侧上。如果使用采用导数的优化算法，则剂量相对于开放比的导数等于来自该像素的剂量贡献，因为开放比的增加将导致剂量的成比例相等的增加。

在第二替选方法中，用于块孔优化的优化变量是块轮廓多边形中的所有顶点的位置。每个顶点可以在x和y方向上移动。如果使用采用导数的优化算法，则剂量相对于顶点位置的导数可以使用有限元、即为顶点的x和y位置中的小偏移之间的剂量差来计算。

对于范围补偿器15，优化变量是补偿器矩阵的所有像素中的补偿器厚度值。优选地，根据本发明，可以单独地设置补偿器矩阵的每个像素以允许优化算法的最大灵活性。

如果使用基于导数计算的优化算法，则剂量相对于补偿器厚度的导数被计算为有限差，即，为厚度的小偏移之间的剂量差(h)：

在每次迭代中需要为每个补偿器像素计算导数。为了加速计算，优选地，应当预先计算和缓存每个像素中的多个补偿器厚度的相应剂量分布，使得不必为每个剂量计划程序进行计算。之后，导数计算将是添加和减去缓存的剂量分布的事情。补偿器厚度的合适范围可以是+/-1cm，步长为1mm。

剂量导数可以用于在步骤S47确定变量的最佳修改，然而它们对于所有优化算法不是必需的。

为了解决范围和设置的不确定性，可以使用鲁棒优化来优化无源装置9、11、15。这意味着优化其形状，使得剂量对于跨越所有可能的范围和设置误差的空间的多种情形是最佳的，而不仅仅是标称情形。如上所述，鲁棒优化考虑了关于例如患者的精确位置或者射束的实际范围的不确定性。

图6是可以进行本发明的方法的计算机系统的示意图。计算机51包括处理器53、数据存储器54和程序存储器55。优选地，用户输入装置58也以键盘、鼠标、操纵杆、语音识别装置或任何其他可用用户输入装置的形式存在。

在数据存储器54中找到治疗计划、一个或多个值集合和一个或多个目标函数，以及在上述步骤S45使用的公差水平。数据存储器中的数据可以在计算机51中生成，通过用户输入装置输入或者以本领域已知的任何方式从另一存储装置接收。

如将理解的，仅示意性地示出数据存储器54。可以存在几个数据存储器单元，每个数据存储器单元保存一个或多个不同类型的数据，例如，一个数据存储器用于值集，一个数据存储器用于目标函数等。

程序存储器55保存计算机程序，该计算机程序被布置成控制处理器以执行如在图5中所定义的优化。应当理解，并非图5的方法中的所有步骤都必须在计算机51中进行。

Claims (14)

1.一种优化用于离子治疗的放射治疗计划的方法，其中，离子射束利用无源装置整形，所述无源装置包括用于适配射束能量以改变所述射束的最大范围的能量适配装置，其中所述能量适配装置包括范围调节器或脊形滤波器，所述方法包括以下步骤：

a.定义目标函数，该目标函数包括与要递送到患者的区域的剂量相关的至少一个剂量目标，

b.定义初始值集合并且把所述初始值集合定义为当前值集合，所述初始值集合包括与所述能量适配装置相关的至少一个优化变量的至少一个初始值，

c.确定从所述当前值集合得出的剂量分布，

d.评估相对于所述剂量目标的所述剂量分布，

e.确定是否应当对另一个值集合来评估所述目标函数，如果是，则执行步骤f，否则跳到步骤g，

f.修改所述初始值集合中的至少一个初始值以创建修改的值集合，并且把所述修改的值集合定义为所述当前值集合，然后返回到步骤c，

g.选择要在所述放射治疗中使用的值集合之一。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤e)中的所述确定基于所述剂量分布是否满足特定公差内的所述剂量目标。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述剂量目标包括所述患者的选定区域的最小剂量和/或所述患者的第二选定区域的最大剂量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无源装置还包括范围补偿器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无源装置还包括块，并且所述至少一个优化变量包括块孔的大小和/或形状。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述块孔根据像素或者根据块轮廓多边形中的顶点来定义。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述初始值集合包括分别在所述范围补偿器的至少第一和第二部分中的第一和第二厚度值，和从所述射束能量和范围调制器的选择得出的与扩展布拉格峰值范围和宽度相关的值。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其中，所述初始值集合包括与至少两个无源装置相关的至少两个优化变量中的每一个的至少一个初始值。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，设置与所述剂量目标的最大偏差，并且在步骤e)中，当通过所述修改的值集合使剂量分布达到与所述剂量目标相差小于所述最大偏差时，确定继续步骤g)。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，在步骤e)，当已经评估了指定数目的值集合时，确定继续步骤g)，其中，选择提供了与所述剂量目标最佳匹配的值集合。

11.一种存储有包括计算机可读代码装置的计算机程序产品的载体，当所述计算机可读代码装置在计算机中运行时将使所述计算机执行根据前述权利要求1-10中任一项所述的方法。

12.一种用于对放射治疗进行剂量计算的计算机系统(51)，所述系统包括处理装置(53)，所述计算机系统具有程序存储器(55)，在所述程序存储器(55)中存储有包括计算机可读代码装置的计算机程序产品，当所述计算机可读代码装置在所述处理装置中运行时将使所述处理装置执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

13.根据权利要求12所述的计算机系统，进一步包括数据存储器(54)，所述数据存储器(54)被布置成当执行所述优化方法时保存由所述处理装置(53)使用的数据。

14.根据权利要求13所述的计算机系统，所述数据是与所述患者相关的图像数据、初始治疗计划和/或与至少一个情景相关的信息。