CN110475587B

CN110475587B - 用于确定活性离子束治疗的治疗计划的系统和方法

Info

Publication number: CN110475587B
Application number: CN201780084320.1A
Authority: CN
Inventors: 埃里克·恩瓦尔; 马丁·扬松; 埃里克·特拉内乌斯
Original assignee: Raysearch Laboratories AB
Current assignee: Raysearch Laboratories AB
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2022-08-26
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2020503106A; CN110475587A; US11565127B2; US20190344097A1; EP3338857A1; EP3338857B1; WO2018115079A1

Abstract

一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统(100)，用于使不需要的剂量最小化同时保持或改进目标剂量覆盖范围，由此将射束分成至少两个子射束并且其中每个子射束具有不同设置的射程移位器。

Description

用于确定活性离子束治疗的治疗计划的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及用于使目标体积的活性离子束放射治疗中的不需要的剂量最小化同时保持或最大化目标剂量覆盖范围的解决方案。更具体地，本发明涉及用于确定活性离子束治疗的治疗计划的系统和相应的方法，从而获得最小化的不需要的剂量和维持或最大化的目标剂量覆盖范围。本发明还涉及一种计算机程序和一种处理器可读介质。

背景技术

放射治疗通常涉及使诸如患者体内的肿瘤之类的目标经受一个或多个放射射束。理想情况下，应将特定剂量输送至目标，并且最小放射应到达周围组织。特别地，应当使对关键组织或器官例如心脏、大脑和膀胱的放射最小化，由此在一组临床目标中指定各种组织和器官的最大剂量和最小剂量。为了验证经计算的放射剂量，可以替代地使一个或多个放射射束经受验证体模，其中可以测量输送的剂量。

在放射疗法治疗计划领域，治疗计划者通常通过获得目标体积和周围区域的图像来了解患者体内待治疗的目标体积后，例如使用计算机断层扫描 (CT)扫描仪，生成放射治疗计划，也称为治疗计划。目标体积通常是患者体内受肿瘤例如癌症影响的器官。

在活性扫描离子束治疗中，离子以调制的笔形射束(也称为斑点)输送，在机器支持的治疗能量的一定范围内分组成若干能量层。机器的能量限制将限制射束方向上的离子范围。在大多数情况下，上限足够高以覆盖目标的最远端部分，而低能量限制有时太高，这可能导致无法覆盖表面目标的情况。为了能够覆盖靠近患者表面的部分的目标，于是使用水等效材料和不同厚度的射程移位器。射程移位器将直接减小离子的范围，这是所期望的。然而，使用射程移位器的副作用是笔形射束尺寸(也称为斑点尺寸) 增加并且侧向半影变差。

使用不充分的计划方法经常导致不充分的放射疗法治疗计划，这又导致目标剂量覆盖范围差和/或到达周围组织和器官的不需要的剂量分布。在最坏的情况下，这可能导致目标体积未接受所需的治疗剂量和/或对关键组织或器官例如心脏、大脑等的损害。

因此，发明人发现，在目标体积的离子束放射治疗中，需要使对风险器官(OAR)的剂量最小化，同时保持或改进目标覆盖范围。

还需要改进的参数生成和放射疗法治疗计划的生成，而不会使其对于计划者更复杂或耗时，以允许具有或多或少经验的计划者在合理的时间范围内生成改进的计划。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于改进或优化现有参数产生和放射治疗计划的解决方案，以使不需要的剂量例如对风险器官施用的剂量最小化，同时保持或改进目标覆盖范围。

该目的通过根据权利要求1-7中任一项的系统和根据权利要求8-12中任一项的方法来实现。

根据本发明的另一方面，该目的通过计算机程序来实现，所述计算机程序可加载到至少一个处理器的存储器中，并且所述计算机程序包括软件，该软件适于在所述程序在至少一个处理器上运行的时候实现上述提出的方法。

根据本发明的另一方面，该目的由处理器可读介质实现，该处理器可读介质具有在其上记录的程序，其中该程序用于控制至少一个处理器以在程序被加载到至少一个处理器中时执行上述方法。

从以下描述和从属权利要求中，本发明的其他优点、有益特征和应用将是明显的。

附图说明

现在将借助于优选实施方式并且参考附图更详细地解释本发明，所述优选实施方式作为示例公开。

图1示出了根据本发明一个实施方式的系统的概述；

图2示出了说明所提出的方法的实施方式的流程图；

图3A-3C示出了根据本发明实施方式的使用参数设置的离子束疗法系统的概述；

图4A-4C示出了生成治疗计划的实施方式。

具体实施方式

本文提出的实施方案的目的是通过提供一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统来克服所限定的问题，用于使不需要的剂量最小化，同时维持或改进目标剂量覆盖范围。本文提出的实施方式进一步旨在实现改进的参数生成和放射疗法治疗计划的生成，而不会使其对于计划者更复杂或耗时，以允许具有或多或少经验的计划者在合理的时间范围内生成改进的计划。

在活性扫描离子束疗法中，离子由机器支持的一定范围的治疗能量内的调制笔形射束(斑点)输送。如上所述，机器的能量限制将限制射束方向上的离子范围。在大多数情况下，上限足够高以覆盖目标的最远端部分，而低能量限制可能导致无法覆盖表面目标的情况。为了能够覆盖靠近患者表面的部分的目标，于是使用水等效材料和不同厚度的射程移位器。射程移位器将直接减小离子的范围，这是所期望的。然而，使用射程移位器的副作用是笔形射束尺寸/光斑尺寸增加并且侧向半影变差。

先前的解决方案包括为要输送的每个离子/放射射束手动选择射程移位器。发明人已经认识到，为了不降低整体射束，希望能够仅将射程移位器用于需要射程移位器的目标部分。这提供了更高的计划精度和治疗精度，并且实现了减少增加的铅笔射束尺寸/斑点尺寸即变差的侧向半影的问题的目的，从而使例如对处于危险的器官的不需要的剂量最小化，同时保持或改进目标覆盖范围。

现在结合附图更详细地呈现基于该实现的实施方式解决方案。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的系统100的概述，该系统用于确定活性离子束治疗中的治疗计划，以使不需要的剂量最小化，同时保持或改进目标剂量覆盖范围。

系统100包括数据处理器110和存储器140，所述存储器140包含可由所述数据处理器110执行的指令。换句话说，存储器140被配置为当软件在处理器110上运行时存储用于执行下述程序的软件。系统100还可以分别包括第一接口120和至少第二接口130。出于演示目的，图1将接口120 和接口130示为单独的实体。然而，在实际应用中，可以将两个或更多个接口集成到公共单元中。

使用的离子束处理技术是活性扫描技术。用于可有利地使用本文所呈现的系统和方法的活性扫描技术的一些非限制性示例是步射静态调强扫描 (step-and-shootscanning)、线扫描(line scanning)和光栅扫描(raster scanning)。

第一接口120被配置成输出用于在图形显示器上呈现的图像数据。在一些实施方式中，第一接口120被配置为输出与在图形显示器上的图形用户界面(GUI)相对应的图形数据。GUI可以呈现信息和可选择的选项，计划者可以通过该选项向系统和本文所述的方法提供输入，用于将射束分成由至少两个子射束组成的集合和/或以本文进一步描述的方式对子射束的一个或多个集合进行优化。响应于来自处理器110的控制指令输出图形数据。

数据处理器110被配置成对于至少一个输送方向中的每一个输送方向：限定射束；将所述射束分成至少两个子射束并限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合；将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第一子射束与第一射程移位器设置相关联；并且，将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第二子射束和与所述第一射程移位器设置不同的第二射程移位器设置相关联。因此，获得了具有除了每个子射束的射程移位器设置之外的相同射束特性的子射束的集合，该射程移位器设置对于该集合中的每个子射束来说是特定的。在本公开的上下文中的射束特性可以包括但不限于从以下选择：等角点、机架角度、床角度和特定位置处的鼻部。

数据处理器110还被配置成对所限定的子射束的至少一个集合进行优化以确定治疗计划。

基于一个或多个优化目标执行优化。优化目标的实例是均匀剂量、最小剂量和最大剂量目标。一种示例性类型的优化是单场优化(SFO)，其中治疗计划中的射束(这里对应于子射束的集合)中的至少一个射束具有其自己特有的优化目标。根据本文描述的实施方式，SFO方法还可以应用于子射束等级，用于各个子射束，以及子射束的集合。SFO的常见应用是单场均匀剂量(SFUD)，其中每个射束具有其自己的均匀剂量目标。SFUD优化通常用于获得对患者设置错误和范围不确定性具有鲁棒性的计划。

在一个或多个实施方式中，数据处理器110被配置成：基于子射束的集合所特有的优化目标来对子射束的至少一个集合进行优化，以作为优化子射束的至少一个集合以确定治疗计划的一部分。

在一个或多个实施方式中，数据处理器110被配置成：基于子射束的集合内的子射束所特有的优化目标来对子射束的集合内的至少一个子射束进行优化，以作为优化该子射束的至少一个集合以确定治疗计划的一部分。

在结合图4A至4C进一步描述的不同实施方式中，数据处理器110可以被配置为优化以下选择：

-如果存在这样的优化目标，则基于子射束的集合内的所述零个子射束、一个子射束或多个子射束中的每个子射束所特有的优化目标对来自将包括在治疗计划中的子射束的每个集合中的零个子射束、一个子射束或多个子射束进行优化；

-如果存在这样的优化目标，则基于子射束的集合所特有的优化目标对来自将包括在治疗计划中的子射束的所有集合中的子射束的零个集合、子射束的一个集合或子射束的多个集合进行优化；和/或第三

-如果存在这样的优化目标，则使用共同的优化目标来对将包括在治疗计划中的子射束的所有集合进行优化。

以这种方式，使得能够在优化步骤中大量组合有不同的细节等级，由此优化可以包括不同选择的组合。

例如，在某些情况下，对于用户/计划者来说，能够分别调整每个子射束或选择集合中的子射束可能是重要的，从而可以使用子射束特有的优化目标在子射束等级上进行优化是有利的，从而提供最高可能的细节等级和来自每个子射束的剂量输送的控制。在其他情况下，能够分别调整子射束的集合可能是有益的，从而可以使用射束特有的优化目标在射束等级上(在所得到的计划中的射束是以子射束的集合为基础的)进行优化。这提供了相对高等级的细节，能够控制在射束等级上的剂量，同时子射束之间的剂量是自由分布的。例如，在一般应用单场优化，特别是单场均匀剂量优化时，这将是非常重要的，以获得更稳健的治疗计划。在其他情况下，能够使用共同的优化目标调整将包括在治疗计划中的子射束的所有集合(对应于所得治疗计划的所有射束)可能是有益的，从而有利地不必须对子射束的每个集合分别进行相同的调整。此外，优化中将有更多的自由度，从而可能进一步减少对OAR的不需要的剂量，代价是计划不太稳健。因此，该方法可以受益于与稳健优化结合使用。

如上所述，三种不同等级(子射束、子射束的集合、子射束的所有集合) 的任何优化组合都是可能的，以在每种情况下提供最佳可能的治疗计划。

在一个或多个实施方式中，对于至少一个输送方向中的每一个输送方向，第一射程移位器设置指示由具有特定密度的第一材料制成的射程移位器的第一厚度，以及第二射程移位器设置指示由第一材料或另外的材料制成的射程移位器的第二厚度，其中该厚度是沿输送方向限定的，并且射程移位器用于放置在目标体积的上游。在第二射程移位器设置对应于无射程移位器的情况下，这对应于第二厚度为零。

在一些实施方式中，存储器140被配置为存储知识数据库或预定输入参数。存储器140还可以被配置为可以响应于来自数据处理器110的控制信号，将来自存储的知识数据库或存储的预定输入参数的输入参数发送到数据处理器110。相应地，数据处理器110在这些实施方式中，配置成发送控制信号和/或从存储器140接收输入参数。

在一些实施方式中，第二接口130被配置为将一个或多个输入参数转发到数据处理器110。在这些实施方式中，数据处理器110被配置为从第二接口130接收输入参数。输入参数在这些实施方式中优选地响应于通过输入设备输入的用户命令而产生，所述设备输入为例如键盘和/或计算机鼠标或其他指示设备、操纵杆、触摸屏或任何其它合适的输入设备。输入可以经由通过第一接口120在显示器上呈现的GUI来提供。在一个实施方式中，至少一个第二接口130被配置为响应于通过所述GUI输入的至少一个输入用户命令将输入参数转发到数据处理器110；其中，数据处理器110还被配置为接收输入参数并执行响应于接收的输入参数将所述射束分成由至少两个子射束组成的集合的步骤。换句话说，用户能够通过与GUI交互或使用 GUI进行选择来启动“分射束”选项。在替代实施方式中，数据处理器110 可以被配置为在所有射束上自动地执行射束分开；响应于用户输入启动如上所述的分射束选项，在一个或多个指定射束上自动地执行射束分开；或响应于预定标准或接收到的启动信号的实现，在一个或多个指定射束上自动地执行射束分开。

参考图2和图4中的流程图描述用于确定离子束处理中的治疗计划的方法实施方式。

图2示出了根据本发明一个实施方式的方法的流程图。对于至少一个输送方向中的每一个输送方向，图2的方法包括：

在步骤210中：限定射束。

步骤210中经限定的射束在下文中可以称为B。

限定射束的步骤210可包括限定等角点、机架角度和床角度中的任何一者或全部。

在步骤220：将所述射束分成至少两个子射束并限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合。

这在下文中可以被称为将所述射束B分成至少两个子射束B₁和B₂并且限定子射束的集合B₁-B_i，该子射束的集合B₁-B_i包括所述至少两个子射束 B₁和B₂。

在本公开的上下文中，分开射束B包括基于经限定的射束B生成由至少两个子射束B₁和B₂组成的集合B₁-B_i，其中每个子射束B₁-B_i至少继承如下的来自射束B的射束特性：等角点、机架角度、床角度、和在某些情况下指定位置的鼻部。

在步骤230中：将来自于由至少两个子射束组成的集合B₁-B_i中的第一子射束B₁与第一射程移位器设置相关联，并且将来自于由至少两个子射束组成的集合B₁-B_i中的第二子射束B₂和与第一射程移位器设置不同的第二射程移位器设置相关联。

第一射程移位器和第二射程移位器设置可以分别由系统自动设置，或者可以基于指示射程移位器设置选择的用户输入来设置。

因此，获得了具有除了每个子射束所特有的射程移位器设置之外的相同特性的子射束的集合。相同的特性包括但不限于等角点、机架角度和床角度。该相似性是有利的，因为该子射束的集合可以被用户或被执行根据本文给出的实施方式的方法的系统或装置视为单个射束，从而使得能够对射束(即，子射束的集合)进行常见的处理、调整等。这也使得治疗计划者能够更容易、更快地生成参数设置和治疗计划，因为计划者不必为多个子射束单独进行相同的调整或设置，而是执行一次调整或设置以同时处理该子射束的集合内的所有子射束。对于本领域技术人员显而易见的是，对于包括在子射束的集合中的所有子射束都是相同的其他类型的处理可以有利地对集合中的所有子射束执行一次，即同时进行。

同时，子射束的集合中的子射束可以相对于它们的射程移位器设置而单独地被设置和处理，这提供了当希望能够对于需要射程移位器的目标的一部分或多个部分仅使用一个或多个射程移位器时，不会使整个射束劣化的优点。这又提供了更高的计划精度和治疗精度，并且实现了减少对周围组织或处于危险的器官的不需要的剂量，同时保持或最大化目标覆盖范围的目的。

图3A至图3C示出了根据一个或多个实施方式的使用参数设置的离子束疗法系统的概述。

为简单起见，在图3A至图3C中仅示出了两个子射束B₁、B₂(B₁-B_i，其中i＝2)，但是，如本领域技术人员所理解的，子射束的集合B₁-B_i可包括任何适当数量的子射束。然后，步骤230包括将以对于集合B₁-B_i中的每个子射束迭代的方式，将子射束B_i与射程移位器设置RS_i相关联，其中每个射程移位器设置RS₁、RS₂、...RS_i分别与来自分配给集合B₁-B_i中的子射束的其他射程移位器设置是不同的。换句话说，集合B₁-B_i中的每个子射束被分配特定的射程移位器设置。

下面，仅用于说明目的的这些实施方式描述了仅涉及仅由两个子射束 B₁、B₂组成的集合(B₁-B_i，其中i＝2)，但是它们可以应用于由任何合适数量的子射束组成的集合上。

在本文呈现的所有实施方式中，对于至少一个输送方向中的每一个输送方向，第一射程移位器设置指示由具有特定密度的第一材料制成的所选第一射程移位器RS₁的第一(水等效)厚度T₁，并且第二射程移位器设置指示由第一材料或另外的材料制成的所选第二射程移位器RS₂的第二(水等效)厚度T₂，其中T₁≠T₂。以相同的方式，对于子射束组成的集合B₁-B_i，每个特定的射程移位器设置RS₁、RS₂、...RS_i指示相应的特定厚度T₁、T₂、... T_i，即与由其它射程移位器设置指示的、分配给该集合中的子射束的其他厚度不同。当在用于目标体积V的放射处理的系统中使用时，厚度被限定在射束B的输送方向上，并且射程移位器RS₁、RS₂旨在被放置在目标体积V 的上游，如图3A至图3C中示意性地示出的。目标体积V具有位于体积V 的近侧边缘上的最近端点p和位于目标体积V的远侧边缘上的最远端点d。

将射程移位器设置选择成使得不需要的剂量最小化，同时保持或改进目标剂量覆盖范围。

在一个或多个实施方式中，第二射程移位器设置对应于无射程移位器。换句话说，在这样的一个或多个实施方式中，第二射程移位器RS₂的限定厚度T₂为零，由此当在用于目标体积V的放射治疗的系统中使用时，无射程移位器与第二子射束B₂结合使用。该实施方式如图3C所示。在这种情况下，无射程移位器的选择(射程移位器的厚度T₂＝0)是最佳实现使不需要的剂量最小化、同时保持或改进目标剂量覆盖范围的选择。

在图3A、图3B和图3C中的右侧示意性地示出了要进行离子束治疗的患者30。患者30内的目标体积V表示将接受放射疗法的器官或其他组织。如本领域中常见的，还可以限定在患者30内称为处于危险的器官的关键区域，该关键区域是避免放射或至少最小化放射的特别重要的区域。这些区域未在图3A、图3B和图3C中示出。如图中所示，放射源35提供离子束，其可以是子射束，具有足够的能量以实现所需的最大范围或感兴趣的放射性(水等效)的深度，即到达在目标体积V的远端边缘上的最远端点d。

目标体积V通常具有不规则形状，使得到远端边缘的水等效距离将在目标上变化。例如，在图3A、图3B和图3C中，目标V的下部比上部进一步延伸到患者体内。患者几何形状也会影响到目标的(水等效)距离。为了计算射束必须在体内行进的水等效距离，将不同身体物质中的横向几何距离转换为水等效厚度。软体组织，如脂肪和肥肉，具有接近水的物质特性，并且水等效距离将接近几何距离，而骨或气穴将显示几何距离和水等效距离之间的较大差异。与几何距离相比，射束路径中的骨骼区域将例如增加水等效深度，而空气腔将减小水等效深度。

确定最大射束能量，使得最大离子束范围与目标上的最远端点d一致，并且确定最小射束能量使得最小离子束范围与目标上的最近端点p一致。

在替代实施方式中，可以基于可用能量等级自动确定最大射束能量/最大放射性深度；或者，可以响应于用户输入确定最大射束能量/最大放射性深度，该用户输入指示用于与射程移位器一起使用的子射束的最大射束能量/最大放射性深度的选择。可选地，旨在用于与无射程移位器一起使用的子射束可以具有指定的最小放射性深度。基于可用的能量等级可以自动地确定最小射束能量/最小放射性深度；或者，可以响应于指示最小射束能量/ 最小放射性深度的选择的用户输入来确定最小射束能量/最小放射性深度。确定最大放射性深度和/或最小放射性深度的自动系统是有利的，因为它通过便于用户使用而改进了系统的可用性。响应于用户输入确定最大放射性深度和/或最小放射性深度是有利的，因为它使得能够更精确地由用户控制设置。

在一个或多个实施方式中，数据处理器110可以被配置为基于可用能量等级自动地确定最大射束能量/最大放射性深度。在另一个实施方式中，数据处理器110可以被配置为基于用户输入确定最大射束能量/最大放射性深度，该用户输入指示用于与射程移位器一起使用的子射束的最大射束能量/ 最大放射性深度的选择。

在一个或多个实施方式中，数据处理器110可以被配置为基于可用能量等级自动地确定最小射束能量/最小放射性深度。在另一个实施方式中，数据处理器110可以被配置为基于用户输入确定最小射束能量/最小放射性深度，用户输入指示最小射束能量/最小放射性深度的选择。

在最小射束能量太高而不能覆盖目标上的最近端点p的情况下，引入射程移位器的使用。

根据本文描述的实施方式，经限定的集合中的至少两个子射束具有除了它们的射程移位器设置之外的相同的属性。因此，当在用于目标体积的离子束治疗的系统中使用时，对应于子射束的集合中的子射束的射束将从相同的射束方向输送但使用不同的射程移位器，意味着从相同的射束方向到达不同的放射性深度。这使得能够尽可能精确地控制所输送的放射，以避免对患者的目标V外部的部分进行不必要的放射。因此，剂量将符合目标的不同部分，从而提供减少的侧向半影，同时保持或改进目标覆盖范围。

图2的方法还包括：

在步骤240中：优化子射束的至少一个集合以确定治疗计划。

图4A至4C示出说明优化实施方式，从而确定治疗计划450。

如图4A所示，在一个或多个实施方式中，步骤240可以包括对使用共同的优化目标400的将包括在治疗计划450中的子射束的所有集合B、C、D(也可以称为射束B、C、D)进行优化。

如图4B所示，在一个或多个实施方式中，步骤240可以包括基于子射束的集合即相应地集合B、C、D所特有的优化目标401、402、403来对子射束的至少一个集合B、C、D进行优化。

如图4C所示，在一个或多个实施方式中，步骤240可以包括基于子射束的集合B内的子射束B₁、B₂、B₃所特有的优化目标404、405、406来对子射束的集合B中的至少一个子射束B₁、B₂、B₃进行优化。

在一个或多个实施方式中，在步骤240中的优化子射束的至少一个集合以确定治疗计划可以包括结合图4A至图4C呈现的实施方式的组合，例如，通过方法步骤240，该方法步骤240包括：

-如果存在这样的优化目标，则基于子射束的集合内的所述零个子射束、一个子射束或多个子射束中的每个子射束所特有的优化目标来对将包括在治疗计划中的子射束的每个集合内的零个子射束、一个子射束或多个子射束进行优化；

-如果存在这样的优化目标，则基于子射束的集合所特有的优化目标来对来自将包括在治疗计划中的子射束的所有集合中的子射束的零个集合、子射束的一个集合或子射束的多个集合进行优化；以及

因此，使得能够在优化步骤中大量组合有不同的细节等级。因此，存在许多不同的方式使用本文给出的实施方式或者由系统自动地选择或者基于用户输入选择来获得改进的治疗计划。

在一个或多个实施方式中，根据本文呈现的任何实施方式的治疗计划可以是DICOM格式。

在本文呈现的任何方法实施方式中，可以响应于接收的输入参数来完成将经限定的射束分成子射束的集合的步骤。在这些情况下，该方法还可以包括接收输入参数，并且响应于接收到的输入参数，执行将射束分成由至少两个子射束组成的集合的步骤。可以通过显示器上呈现的GUI提供输入。在一些实施方式中，用户能够通过与GUI交互或使用GUI进行选择来生成输入参数以启动“分射束”选项。

在替代实施方式中，将射束B分成由至少两个子射束B₁和B₂组成的集合B₁-B_i的步骤220包括：将由系统100限定的所有射束自动地分成由至少两个子射束组成的集合B₁-B_i；如上所述，响应于启动分射束选项的用户输入，将一个或多个经限定的射束分成由至少两个子射束组成的集合B₁-B_i；或者，响应于预定标准的实现或者响应于接收到的启动信号，将一个或多个经限定的射束分成由至少两个子射束组成的集合B₁-B_i。基于预定标准的实现或响应于接收到的启动信号，对所有经限定的射束或选定的经限定的射束进行自动地分射束是有利的，因为它改进了系统的可用性，从而使其对于用户来说更易使用。响应于用户输入来分开一个或多个射束是有利的，因为它使得能够更精确地由用户控制设置。

其他实施方式

实现半影减少即最小化不需要的剂量、可以与本文提供的实施方式组合使用以获得甚至进一步改进的侧向半影和减少的副作用的另一种方式是也在活性扫描中使用患者特异性的孔径块。

可以借助于编程的处理器来控制上面参考图2-4描述的所有处理步骤以及步骤的任何子序列。此外，由于上面参考附图描述的本发明的实施方式包括在至少一个处理器中执行的处理器和过程，因此该实施方式也扩展到计算机程序，特别是适用于将本发明付诸实践的在载体上或载体中的计算机程序。该程序可以是以源代码、对象代码、代码中间源和诸如以部分编译的形式之类的对象代码的形式，或者是以适合在根据本发明的过程的实现中使用的任何其他形式。该程序可以是操作系统的一部分，也可以是单独的应用程序。载体可以是能够携带编程的任何设备或实体。例如，载体可以包括存储介质诸如闪存；ROM(只读存储器)，例如DVD(数字视频/ 通用盘)、CD(光盘)或半导体ROM、EP-ROM(可擦除可编程只读存储器)、EEP-ROM(电可擦除可编程只读存储器)；或磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，载体可以是可传输的载体，诸如电信号或光信号，该可传输的载体可以通过电缆或光缆或通过无线电或其他方式输送。当程序体现在可以通过电缆或其他设备或装置直接输送的信号中时，可以通过这种电缆或设备或装置来构造载体。可替换地，载体可以是嵌入有程序的集成电路，该集成电路适于执行或用于执行相关过程。

当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用于指定所述特征、整体、步骤或组件的存在。然而，该术语不排除一个或多个附加特征、整体、步骤或组件或其组的存在或添加。

本发明不限于附图中描述的实施方式，而是可以在权利要求的范围内自由变化。

Claims

1.一种用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的系统(100)，用于使不需要的剂量最小化且同时保持或改进目标体积(V)的目标剂量覆盖范围，所述系统包括：

数据处理器(110)；以及

存储器(140)，所述存储器包含能够由所述数据处理器(110)执行的指令；

其中，所述数据处理器(110)被配置成对于至少一个输送方向中的每一个输送方向：

-限定射束(B、C、D)；

-将所述射束分成至少两个子射束并且限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合(B₁-B_i、C₁-Ci、D₁-Di)，其中，所述子射束中的每个子射束从所述射束(B、C、D)继承至少以下射束特性：等角点；机架角度；以及床角度；

-将来自于由至少两个子射束组成的所述集合的第一子射束(B₁、C₁、D₁)与第一射程移位器设置(RS₁)相关联；以及

-将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第二子射束(B₂、C₂、D₂)和与所述第一射程移位器设置(RS₁)不同的第二射程移位器设置(RS₂)相关联；

其中，所述数据处理器(110)还被配置成对所述子射束的至少一个集合进行优化以确定治疗计划，所述子射束的集合中的子射束相对于其射程移位器设置而单独地被设置和处理，

其中，对于所述至少一个输送方向中的每一个输送方向，所述第一射程移位器设置(RS₁)指示由具有特定密度的第一材料制成的射程移位器的第一厚度(T₁)，并且第二射程移位器设置(RS₂)指示由所述第一材料或另外的材料制成的射程移位器的第二厚度(T₂)，其中，所述厚度是沿所述输送方向限定的，并且所述射程移位器用于放置在所述目标体积(V)的上游。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述第二射程移位器设置(RS₂)对应于无射程移位器。

3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述数据处理器(110)被配置成：基于子射束的至少一个集合所特有的优化目标来对所述子射束的至少一个集合进行优化，以作为优化所述子射束的至少一个集合以确定治疗计划的一部分。

4.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述数据处理器(110)被配置成：基于子射束的集合内的至少一个子射束所特有的优化目标来对所述子射束的集合内的所述至少一个子射束进行优化，以作为优化所述子射束的至少一个集合以确定治疗计划的一部分。

5.根据权利要求1或2所述的系统(100)，还包括：

-第一接口(120)，所述第一接口(120)配置成输出与在图形显示器上的图形用户界面(GUI)相对应的图形数据；

-至少一个第二接口(130)，所述第二接口(130)配置成：响应于经由所述图形用户界面而输入的至少一个输入用户命令，将输入参数转发到所述数据处理器(110)；

其中，所述数据处理器(110)还被配置成接收所述输入参数并且执行如下步骤：响应于所接收到的输入参数而将所述射束分成由至少两个子射束组成的集合的步骤。

6.一种处理器可读介质，所述处理器可读介质具有在其上记录的程序，其中所述程序用于在所述程序被加载到至少一个处理器(110)中时使所述至少一个处理器(110)执行用于确定活性离子束治疗中的治疗计划的方法，用于使不需要的剂量最小化且同时保持或改进目标体积的目标剂量覆盖范围，所述方法包括：

对于至少一个输送方向中的每一个输送方向：

-限定射束；

-将所述射束分成至少两个子射束并且限定包括所述至少两个子射束的子射束的集合，其中，所述子射束中的每个子射束从所述射束(B、C、D)继承至少以下射束特性：等角点；机架角度；以及床角度；

-将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第一子射束与第一射程移位器设置相关联；以及

-将来自于由至少两个子射束组成的所述集合中的第二子射束和与所述第一射程移位器设置不同的第二射程移位器设置相关联；

其中，所述方法还包括：对所述子射束的至少一个集合进行优化以确定治疗计划，所述子射束的集合中的子射束相对于其射程移位器设置而单独地被设置和处理，

其中，对于所述至少一个输送方向中的每一个输送方向，所述第一射程移位器设置指示由具有特定密度的第一材料制成的射程移位器的第一厚度，并且所述第二射程移位器设置指示由第一材料或另外的材料制成的射程移位器的第二厚度，其中，所述厚度是沿所述输送方向限定的，并且所述射程移位器用于放置在所述目标体积的上游。

7.根据权利要求6所述的处理器可读介质，其中，所述第二射程移位器设置对应于无射程移位器。

8.根据权利要求6或7所述的处理器可读介质，其中，对所述子射束的至少一个集合进行优化以确定治疗计划的步骤包括：基于子射束的至少一个集合所特有的优化目标来对所述子射束的至少一个集合进行优化。

9.根据权利要求6或7所述的处理器可读介质，其中，对所述子射束的至少一个集合进行优化以确定治疗计划的步骤包括：基于子射束的集合内的至少一个子射束所特有的优化目标来对所述子射束的集合内的所述至少一个子射束进行优化。

10.根据权利要求6或7所述的处理器可读介质，还包括接收输入参数，其中，将所述射束分成子射束的集合的步骤是响应于所接收到的输入参数来完成的。

11.根据权利要求6或7所述的处理器可读介质，其中，所述活性离子束治疗是活性扫描技术。

12.根据权利要求11所述的处理器可读介质，其中，所述活性扫描技术是步射静态调强扫描、线扫描或光栅扫描中的一者。