CN113164756A - 被动式离子放射疗法治疗计划和递送的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种生成用于离子治疗的放射疗法计划的方法，其中，通过布置被动式设备使束(6)成形，以允许在束的递送期间改变被动式设备和/或MU中的至少一个的设置并且以产生弧的方式控制患者和/或束的移动。弧优选是连续的弧或包括至少一个连续的子弧。该方法可以包括预先计划或优化。在后一种情况下，优化使用优化问题，该优化问题被构建为允许在弧的递送期间改变范围调节设备(9)、光圈元件(11)和MU中的至少一个的设置。计算机程序控制计划和递送。

Description

被动式离子放射疗法治疗计划和递送的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于计划被动式离子放射疗法疗法的系统和方法，其中利用离子束(例如质子或重离子，诸如碳)对肿瘤进行靶向。

背景技术

辐射疗法通常用于治疗诸如癌症是疾病。可以使用各种类型的辐射源。今天使用的辐射的主要类型是光子辐射。尽管比光子放射疗法昂贵，但是基于离子的治疗方法，例如质子和碳治疗，由于其优势而变得越来越普遍。特别地，由于离子束具有由其初始能量确定的有限范围，因此可以更精确地控制剂量的沉积。同样，离子将在其停止的深度(在已知为布拉格峰的区域中)沉积其大部分能量。

被动式离子治疗包括应用宽的辐射场并使用被称为被动式设备的物理元件来使束成形，以使其尽可能精确地与目标相匹配。最大束能量将控制患者内离子的最大范围。束的侧向形状由束线中的光圈控制，例如非渗透性材料(例如钨或黄铜)的块或准直仪。高剂量区域的宽度，即扩散布拉格峰(SOBP)，是通过调节各个离子的能量来创建的，并由例如范围调节器或脊形滤波器控制。通常，还使用范围补偿器，该范围补偿器被放置在束轨迹中，以在患者解剖结构的不同侧向位置不同地影响束的最大深度。范围补偿器缩短了离子束的局部范围，并且形状不均匀，以符合肿瘤的远端边缘。传统上，被动式离子治疗计划的设置(即光圈的形状，SOBP的范围和宽度以及范围补偿器的形状)是通过预先计划创建的。

在光子治疗中，以及在最近的质子治疗中，正在越来越多地探索弧治疗，其中束在治疗期间围绕患者旋转。主要优点是较低的进入剂量，较短的递送时间，并且对于质子治疗而言，还具有更有利的线性能量转移(LET)分布。但是，基于离子的递送系统，例如质子递送系统，目前具有重的机架，并且挑战是使机架足够快地旋转以在可接受的时间内递送足够质量的弧治疗。平衡良好，快速旋转的机架价格昂贵，并且比固定束线需要更多的空间。离子弧治疗主要用于主动扫描系统，但在基于被动式离子的治疗中也有优势。

Sandison等人(国际放射肿瘤学*生物学*物理学杂志，1997年第38卷第4号)公开了一种用于被动式质子弧治疗的实验装置，其中从包括准直仪、散射体和范围调节器的系统照射人体躯干的旋转模型。已经发现，与电子弧治疗相比，质子弧治疗可以使目标体积的剂量覆盖范围更均匀，同时减少整体肺部剂量。根据此论文的方法，可以实现均匀的目标剂量，但不能提供保护OAR的手段。

Seco等人(国际放射肿瘤学*生物学*物理学杂志，87(2013))讨论了质子弧治疗与光子弧治疗(VMAT)相比的优势。他们将被动式和主动式扫描质子弧两者与传统的光子技术进行了比较。提出了一个仿真研究，其中将弧离散为8-10个束角，并通过预先计划创建了被动式设备。没有提供有关如何实现连续旋转的被动式弧计划的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于基于离子的弧治疗的改进方法。

本发明涉及一种生成用于离子治疗的放射疗法计划的方法，所述放射疗法计划被设计成使患者暴露于作为束递送的离子辐射，其中所述束通过被动式设备来成形，所述被动式设备包括：用于产生扩散布拉格峰的范围调节设备、SOBP和用于侧向成形束的光圈元件，所述方法被设置成允许在束递送期间改变范围调节设备、光圈元件和分段MU中的至少一个的设置并且控制所述患者和/或所述束的移动，以产生弧。

弧是连续的弧或包括至少一个连续的子弧。这允许更快地递送辐射。在本文档中，术语“弧”是指使束在患者身上移动，从而它将以不同的位置进入患者体内。连续的弧或子弧表示在束移动期间，分别针对整个弧或子弧，辐射处于开启状态。弧也可以沿弧以一定间隔被多个束模仿。子弧是弧的一部分。可能有连续的子弧，并且可能在子弧之间停止。

监视单元(MU)是对从机器递送的颗粒数量的度量。分段MU是在一个分段中，即在两个控制点之间递送的MU。根据已建立的术语，两个连续的控制点定义一个分段。

根据本发明的方法允许创建具有高剂量区域的治疗计划，所述高剂量区域与靶标紧密吻合，同时保留OAR。关于器官运动，被动式离子弧治疗的治疗计划在大多数情况下也将比主动式离子弧治疗更具鲁棒性，因为它能够瞬时递送平坦的注量。

如果允许范围调节设备或光圈元件变化，则该计划将包括在弧递送期间束的不同调节。改变范围调节设备的设置将引起深度调节，而改变光圈装置将导致束的侧向调节。本发明使得能够利用在基于离子的弧治疗中可用的自由度。

如果允许改变SOBP，则可以始终对其进行控制以提供平坦的SOBP，并可能在弧递送期间改变范围和宽度。替代地，可以在没有或有松弛平坦度要求的情况下使SOBP更自由地改变，这意味着可以赋予其任何合适的形状。可以优化SOBP的范围、宽度和形状，使其在整个弧上保持恒定，或者在弧递送期间改变。与传统的被动式离子治疗计划相比，SOBP不必一定是平坦的，这意味着它可以具有任何合适的形状。

该方法可能涉及生成计划的预先计划。替代地，该方法涉及计划的优化。在那种情况下，该优化使用优化问题，该优化问题被构建为允许在弧递送期间改变范围调节设备、光圈元件和分段MU中的至少一个的设置。

在优选实施例中，优化问题被构建为针对至少第一和第二控制点优化弧(每个控制点对应于离子束与患者之间的相对角度)以及等中心点，并且返回计划，其中分别对于第一和第二控制点，范围调节设备、MU和/或光圈元件的设置不同。对于相同的束角和等中心点，可以使用一个以上的控制点，以更灵活地提供对提供给患者的辐射的控制。为了提高计划质量，优化可能涉及多标准优化和/或鲁棒性优化。

根据递送系统的不同，被动式设备可能包括范围补偿器。在那种情况下，可以构建优化以允许改变范围补偿器的设置。

本发明还涉及一种计算机程序产品，当在计算机中运行该计算机程序产品时，该计算机程序产品将使计算机执行根据以上所述的计划方法，以生成用于基于离子的治疗的放射疗法治疗计划。该计算机程序产品优选地被存储在诸如非暂时性存储装置的存储装置中。

本发明还涉及一种用于执行放射疗法的剂量计算的计算机系统，该系统包括处理装置，所述计算机系统具有程序存储器，该程序存储器中存储了根据上述的计算机程序产品，以使得计算机程序产品在被执行时将控制处理装置以执行剂量计划。

本发明还涉及用于控制通过递送系统递送基于离子的放射疗法治疗计划的计算机程序产品，其中，被动式设备用于使束成形，所述被动式设备包括范围调节设备和光圈元件。该计算机程序产品包括计算机可读代码装置，该计算机可读代码装置优选地存储在非暂时性存储装置中，当在计算机中运行时，该计算机可读代码装置将使计算机控制放射疗法递送系统以将离子束递送给患者，所述代码装置被设置成在束递送期间引起改变范围调节设备、光圈元件和MU中的至少一个的设置，并控制患者和/或束的移动使得产生连续或包含至少一个连续的子弧的弧。

如果放射疗法递送系统被设置成提供来自可旋转辐射源的束，则代码装置优选地被设置成使计算机控制辐射源相对于患者的移动。

在一个实施例中，辐射源是固定的，并且患者被放置在相对于束可移动的患者支撑结构上，并且代码装置被设置成使计算机控制患者支撑结构相对于束的移动。该移动可以包括患者和机架之间的相对旋转、平移或两者。

优选地，将代码装置设置成控制至少一个被动式设备，以在与患者身上的点相对应的不同控制点之间改变束特性。

本发明还涉及用于递送被动式离子治疗计划的放射疗法递送系统，其中离子束以连续的弧或包括至少一个连续的子弧的弧被递送给患者，该系统包括用于提供固定束的装置、用于产生扩散布拉格峰(SOBP)的范围调节设备以及用于侧向成形所述束的光圈元件，该系统还包括处理器和程序存储器，该程序存储器包括用于控制如上所述递送的计算机程序产品，其被设置为在处理器中运行以控制束的递送。

放射疗法递送系统优选地进一步包括患者支撑结构，该患者支撑结构被设置成保持患者并使患者相对于固定束移动，使得固定束将形成在患者身体的至少一部分上的弧，优选地为连续的弧。患者支撑结构可以被设置成旋转或倾斜患者，使得固定束将从不同的角度进入患者和/或使患者侧向移动，使得固定束将在沿线的不同点处撞击患者。

通过使束和患者相对彼此移动来实现弧。这可以通过仅移动机架，仅移动患者或移动两者来实现。如果仅移动患者，则可以采用更具成本效益的弧治疗方法，包括固定束线，被动式散射方法和旋转支撑结构(例如平台或椅子)。也可以通过患者、机架或两者的侧向移动来实现弧。与提供适用于弧治疗并启用比目前可用的旋转机架可能的递送时间更短的移动机架相比，提供一种被设置成移动患者的支撑结构目前更具成本效益。

代替本领域中通常相对于束源放置，范围补偿器可以替代地附接到椅子或患者。在患者相对于束移动的情况下，范围补偿器可以被设置成与患者一起旋转。对于机架治疗，范围补偿器可以类似地附接到治疗床或患者，因此可以在机架移动时被固定。对于旋转的患者和旋转的机架两者，此设置允许来自不同的束角的不同的范围补偿器形状。范围补偿器可以与允许改变的任何其他参数一起进行优化，并且可以针对弧的不同部分采用不同的形状。这种范围补偿器可以适当地通过3D打印来产生。

该方法可以与任何合适的鲁棒性优化方法组合。它也可以与多准则优化组合。

附图说明

下面将通过示例并参考附图更详细地描述本发明，其中

图1示出了一般剂量递送系统的示例。

图2示出了用于被动式离子治疗的系统的示例。

图3示出了SOBP。

图4是根据本发明的第一实施例的涉及优化的方法的总体流程图。

图5是根据本发明的第二实施例的涉及预先计划的方法的总体流程图。

图6示出了计算机系统。

具体实施方式

图1是用于放射疗法治疗和/或治疗计划的系统10的概述。将会理解，可以以任何合适的方式来设计这样的系统，并且图1中所示的设计仅是示例。患者1被定位在治疗床3上。该系统包括治疗单元，该治疗单元具有安装在机架7中的辐射源5，用于向位于在床3上的患者发射辐射。通常，床3和机架7相对于彼此在若干维度上是可移动的，以尽可能灵活和正确地向患者提供辐射。这些部件及其功能是技术人员众所周知的。将结合图2讨论被提供来侧向地和深度地成形束的许多被动式设备。该系统还包括计算机21，该计算机21可以用于放射疗法治疗计划和/或控制放射疗法治疗。如将理解的，计算机21可以是不连接至成像单元的单独的单元。

计算机21包括处理器23、数据存储器24和程序存储器25。优选地，还存在以键盘、鼠标、操纵杆、语音识别装置或任何其他可用的用户输入装置的形式的一个或多个用户输入装置28、29。用户输入装置也可以被设置为从外部存储器单元接收数据。

数据存储器24包括临床数据和/或用于获得治疗计划的其他信息，包括要用于计划的一组临床目标。数据存储器24还包括用于根据本发明的实施例的治疗计划中使用的一个或多个患者的一个或多个剂量图。程序存储器25保存本身已知的，被设置为用于治疗计划优化的计算机程序。程序存储器25还保存被设置成使计算机执行结合图4或图5讨论的方法步骤的计算机程序和/或被设置成使计算机控制患者的放射疗法治疗的计算机程序。

应理解，仅示意性地示出和讨论了数据存储器24和程序存储器25。可能有若干数据存储器单元，每个数据存储器单元都保存一种或多种不同类型的数据，或者一个数据存储器以适当的结构化方式保存所有数据，并且对于程序存储器也一样。一个或多个存储器也可以存储在其他计算机上。例如，计算机可以仅被设置为执行方法中的一种，存在另一个计算机用于执行优化。

图2更详细地示出了可以在其中实施本发明的用于被动式离子治疗的递送系统10的示例。在图2的右侧示意性地示出了要进行离子治疗的患者1。该患者被放置在支撑结构3'上，该支撑结构可以是椅子、床、平台或任何其他合适的支撑结构。患者1内的感兴趣区域ROI或目标2代表将要接受放射疗法的器官或其他组织。目标2的最大宽度标记为w。如本领域中常见的，在患者体内还可以定义关键区域，在这些区域中避免辐射尤为重要，尽管在图2中未显示。

机架形式的辐射源5提供具有足够能量以实现期望的最大范围的离子束6，所述期望的最大范围通常到达远目标2边缘。通常，布置一个或两个散射设备(未显示)以产生宽的辐射场。替代地，可以使用统一的扫描技术或摆动来创建宽场。随后使用被动式设备将剂量成形至目标，即感兴趣的区域。首先，在辐射的路径中，布置了范围调节设备9，以便产生扩散布拉格峰(SOBP)，如将结合图3更详细地讨论的。范围调节设备9可以是范围调节器、纹波滤波器或其他合适的设备。简而言之，范围调节设备9确定SOBP的宽度w'(沿束方向)，该宽度应足够宽以覆盖目标2的区域。在范围调节设备9之后，如图2中示为块11的束成形设备11被设置成侧向地成形束。通常由黄铜或不会被离子穿透的一些其他材料制成的块11具有用于使束通过的光圈13。代替块，可以使用另一种类型的适于对束进行侧向成形的设备。合适的设备包括多叶准直器(MLC)、颚板和虹膜隔膜。

选择束能量，以使最大离子束范围与目标上的最远端点一致。当然，通常会出现更复杂的患者几何形状和目标形状，并且对于至少某些目标，范围将太大。为了补偿到肿瘤远端的水等效距离的变化，可以引入范围补偿器15以控制离子束横截面上的局部范围。尽管未在图2中显示，但范围补偿器的厚度在整个束轨迹上变化，以使束能量在每个点上都适合目标的远端。范围调节设备9被设置成控制深度并形成扩散布拉格峰(SOBP)。

根据本发明，辐射被提供为弧，即，束横穿或围绕患者移动。这可以通过相对于患者移动辐射源或通过移动患者来实现。弧可以一直围绕患者，或者只是圆周的一部分，或者沿着沿着和/或跨越患者身体的任何一条线延伸。弧可分为子弧。至少一个子弧是连续的，但优选整个弧是连续的。通常，为弧定义一个或多个控制点，对应于患者上的不同位置，并定义包括一个或多个被动式设备和/或MU的束的一组设置。控制点可以以预定角度定位或以任何其他合适的方式定义。

MU或被动式设备的设置改变可能以不同的方式加以控制。对于弧治疗，束通常位于连续的控制点之间，并且设置(例如累积MU、机架角度和位置、MLC叶位置、范围调节器设置等)会从当前控制点设置逐渐更改为下一个控制点设置。尽管效率低，但也可以在每个机架角度或位置处停止束的同时更改设置。当然，可以仅改变控制点之间的设置的子集，该子集包括一个或多个可用设置，或者甚至是空的。例如，可以在具有相同累积MU的两个控制点之间改变MLC叶位置。这意味着束将在控制点之间关闭。如果控制点也具有相同的束角度和位置，则束将停止在该角度和位置处。作为另一示例，可以在具有相同的MLC叶位置以及机架角度和位置的两个控制点之间改变累积MU。这意味着将从指定的机架角度和位置递送静态分段。尽管此讨论关注于MLC，但其他束成形设备也可以以相同方式处理，如本领域技术人员将认识到并能够实现的。

因此，也可以为患者上的相同位置定义一个以上的控制点。在这种情况下，束将停止在该位置，同时改变其他设置以连续匹配控制点。这可以在辐射期间完成，或者可以在每次应用新设置时在所需的时间量内开启辐射。

递送系统还包括控制装置16，控制装置16包括处理器17和程序存储器18，程序存储器18包括计算机程序产品，所述计算机程序产品被设置为控制范围调节设备9、侧向波束成形设备11和MU中的至少一个。该控制涉及在弧的递送期间改变这些中的至少之一的设置。如上所述，一个、任何两个或所有三个的设置可以改变以应用至少两个不同的侧向调节和/或深度上的两个不同调节和/或两个不同的MU设置。

在一些实施例中，范围补偿器15还被设置成在分段或控制点之间改变。

可以通过机架的移动，例如，机架围绕患者的旋转，或者通过移动患者，来实现弧。在后一种情况下，患者被放置在椅子或床等形式的支撑结构中，该支撑结构被设置成根据期望的模式移动。支撑结构还可以是旋转盘，患者可以以另一种合适的方式站立或定位在该旋转盘上。通过支撑结构的平移、俯仰、滚动和偏航可以获得额外的自由度。椅子可以连续旋转或以不连续的角度停止，并允许从固定角度的几个台阶和拍摄分段或DMLC束的递送。

图1中所示的范围补偿器15可以放置在患者周围，或者放置在将受到束影响的患者的整个区域上。如果通过患者的移动实现弧，则补偿器将与患者一起移动，以针对不同的束角度暴露不同的形状。对于旋转的机架，补偿器将保持静止，并针对不同的束角度仍暴露不同的形状。补偿器可以作为传统丸剂直接施加在患者表面上，或者安装在相对于患者静止的支撑结构上，即，对于旋转的患者，支撑结构和安装的补偿器随患者旋转。其厚度可以以使其既可以用作范围移位器又可以用作范围补偿器的方式变化。可以通过预先计划(始终使每个弧分段剂量的远端边缘与目标的远端边缘一致)来加以计算，也可以通过优化来加以计算，其中，允许每个弧分段的剂量更自由地变化以获取相对于所使用的优化功能最有益的剂量分布。补偿器可以通过3D打印或通过铣削或钻孔的更传统方式来产生。

可以通过对每个控制点进行预先计划，或者优选通过对所有控制点进行优化来制定计划。根据本发明的实施例，可以允许SOBP、MU和/或光圈在分段或控制点之间变化。SOBP的形状可以是平坦的或具有任何其他合适的形状以实现更好的LET分布。

如果计划是通过优化实现的，则应针对光圈、SOBP和MU定义优化问题。可以将优化问题设计为返回使用固定光圈的计划，也就是说，所有控制点都应使用相同的光圈。替代地，可以允许光圈改变。在这种情况下，可以为控制点的子集(即子弧)优化相同的光圈。还有另一种可能性是为每个控制点优化不同的光圈。这可能会导致例如光子的VMAT的高度调节的计划，并使得能够进行更贴近目标的治疗，且避免器官处于比更少调节的治疗较高程度的风险之下。这种高度调节的计划的一个缺点是它们对器官运动期间的递送更加敏感。

如本领域中已知的，优化涉及解决优化问题，该优化问题具有等式(1)中所示的一般格式。

最小化f(x) (1)

受限于x∈X

其中f(x)是变量x的质量度量，而X是允许的变量值的集合。

技术人员知道例如基于物理剂量或基于生物学模型的测量质量的多种方法。作为一个示例，f(x)可以是

f(x)＝g(d(x)) (2)

其中d(x)是根据变量x的剂量，而g测量剂量的质量，例如

其中，

是体素i的所需剂量水平，并且w_i是体素i的重要权重。或者，d(x)可以是LET加权剂量或RBE剂量，或任何其他合适的类似剂量数量。

如本领域技术人员所知，也可能考虑取决于x但不取决于剂量或取决于x和剂量两者的函数，例如

f(x)＝g(d(x))+h(x) (4)

其中h是x的不同质量度量，例如，MLC形状的平滑度或更改相邻控制点之间的SOBP的范围和宽度所需的时间。

针对集合X的示例，假设x＝(r，w)是SOBP的范围和宽度

X＝{(r，w)：r_min≤r≤r_max，w_min≤w≤w_max} (5)

替代地，如果x＝(l，r)分别是MLC的左右叶的位置，则X可以是：

X＝{(1，r)：l_min≤l≤l_max，r_min≤r≤r_max，l+m≤r} (6)

其中m是左右叶之间的最小间隙。

如技术人员所知，存在许多可能的限制，并且上述限制仅用作示例。其他可能的限制包括用于MLC的叉指和最大叶尖差，以及确保叶在连续控制点之间的移动不快于机器允许的限制，以及SOBP的变化不快于机器允许的限制。通常，x将包括比r，w或l，r更多的变量，包括诸如分段权重、控制点MU、总弧MU或弧递送时间的变量。

当已经建立优化问题时，可以以本领域中已知的不同方式来解决它。这样的方法包括基于梯度的方法，使用关于f相对于x的梯度的信息来确定x应该如何变化的方法以及诸如模拟退火或遗传算法的随机方法。

优化问题也可以定义为优化SOBP宽度和形状，以在控制点之间连续变化。在这种情况下，可以使用形状和宽度来调节束的深度。替代地，可以将SOBP优化为对于所有控制点或控制点的子集(即子弧)而言是最优的。

可以利用视图优化补偿器的形状，以保持合适的范围并与目标的远端边缘保持一致。替代地，可以允许在递送系统的限制内自由地变化以获得最佳的剂量分布。如上所述，补偿器可以放置得靠近患者1，并且适合于从补偿器的每个点看去的目标的形状及其远端边缘。

优化问题可以包括基于剂量的优化功能，但可以替代地或附加地包括基于例如LET相关数量的其他优化功能，例如LET或剂量平均LET、RBE加权剂量和/或旨在缩短递送时间的优化功能。

根据本发明的方法可以与改善剂量计划的其他已知方法结合。尤其应特别注意创建可靠的计划。这可以通过(a)鲁棒性优化或(b)通过创建SFUD(单场均匀剂量)质子弧，通过尝试在控制点之间或以离散角度甚至对于相邻控制点的子集(子弧)实现均匀剂量来实现。

图3示意性地示出了按照根据深度的相对剂量的患者体内质子束的扩散布拉格峰SOBP。可以看出，剂量从平稳区域增加到最大值，该最大值在距离w上是恒定的。在扩散布拉格峰之后，剂量将在短距离内降至零。束的最大范围表示为R。在一个实施例中，最大剂量被设置为与目标宽度一致，如图1所示，也就是说，当质子束穿过目标时，应出现最大发射能量，之后，发射的能量应尽快降至零。其他离子的深度剂量形状与质子情况相似，不同之处在于在SOBP之后由核碎片产生的低剂量尾随。根据本发明，SOBP的形状对于所有控制点(角度)可以是相同的，或者在控制点之间变化。与SOBP的目标在大剂量区域内是平坦的传统的被动式离子专利相比，SOBP可以是平坦的或任何其他形状，以实现更好的LET分布。

图4是定义涉及优化的本发明方法的实施例的步骤的流程图。在步骤S31中，以上述方式定义优化问题。构建优化问题以允许范围调节设备的设置和/或在第一束的递送期间光圈元件的设置的变化，使得所述计划将包括在束的递送期间束的注量的调节。在步骤S32中，使用优化问题来优化治疗计划。

图5是定义涉及预先计划的本发明方法的实施例的步骤的流程图。在步骤S51中，选择目标和典型的风险器官。在步骤S52中，对于每个控制点，计算将导致对目标而不是对风险器官的辐射的设置。如上所述，这些设置通常包括MLC位置、SOBP设置和/或补偿器厚度。在步骤S53中，考虑到递送系统的限制，包括诸如机架移动的速度和/或MLC叶的参数，优选地，进行检查以验证该计划是可递送的。

图6是其中可以执行本发明的计划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，还以键盘、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用户输入装置58。

数据存储器54包括治疗计划所需的数据，并且通常包括一个或多个目标函数。数据存储器中的数据可以以本领域中任何已知的方式在计算机51中生成，通过用户输入装置输入或从另一存储装置接收。

将理解，仅示意性地示出了数据存储器54。可能存在若干数据存储器单元，每个数据存储器单元都保存一种或多种不同类型的数据，例如，一个用于值集合的数据存储器，一个用于目标函数的数据存储器等等。

程序存储器55保存计算机程序，该计算机程序被设置为控制处理器以执行计划，例如，如图4或图5中所定义的，或通过任何其他合适的方法所定义的。将理解的是，并非图5的方法的所有步骤都必须在计算机51中执行。

Claims (15)

1.一种生成用于离子治疗的放射疗法计划的方法，所述放射疗法计划被设计为使患者(1)暴露于作为束(6)递送的离子辐射，其中所述束借助于被动式设备成形，所述被动式设备包括：用于产生扩散布拉格峰(SOBP)的范围调节设备(9)，和用于侧向成形所述束的光圈元件(11)，所述方法被设置成允许在所述束的递送期间改变所述范围调节设备(9)、所述光圈元件(11)和分段MU中的至少一个的设置并且控制所述患者和/或所述束的移动，以产生弧，其中所述弧是连续的弧或包括至少一个连续的子弧。

2.根据权利要求1所述的方法，包括预先计划。

3.根据权利要求1所述的方法，包括优化，其中所述优化使用优化问题，所述优化问题被构建为允许在所述弧的递送期间改变所述范围调节设备(9)、所述光圈元件(11)和所述分段MU中的至少一个的设置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述优化问题被构建为针对至少第一控制点和第二控制点来优化所述弧，每个控制点对应于所述束与所述患者之间的相对角度，以及优化等中心点(1)，并返回计划，其中对于所述第一控制点和所述第二控制点，所述范围调节设备(9)、所述MU和/或所述光圈元件(11)的设置是不同的。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，对于相同的机架角度和等中心点(1)使用一个以上的控制点。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，包括多准则优化和/或鲁棒性优化。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述被动式设备包括范围补偿器(15)，并且将所述优化被构建为允许改变所述范围补偿器(15)的设置。

8.一种计算机程序产品，优选地被存储在非暂时性存储装置(55)中，当在计算机中运行时，所述非暂时性存储装置(55)将使所述计算机执行根据权利要求1至7中任一项所述的计划方法。

9.一种用于执行放射疗法的剂量计算的计算机系统(21；51)，所述系统包括处理装置(23；53)，所述计算机系统具有程序存储器(25；55)，所述程序存储器在其中存储有根据权利要求8所述的计算机程序产品，使得所述计算机程序产品在被执行时将控制处理装置(23；53)以执行剂量计划。

10.一种计算机程序产品，包括计算机可读代码装置，所述计算机可读代码装置优选地被存储在非暂时性存储装置中，当在计算机(21；51)中运行时，所述计算机可读代码装置将使所述计算机控制放射疗法递送系统(10)向患者(1)递送离子束，其中被动式设备被使用以成形所述束，所述被动式设备包括范围调节设备(9)和光圈元件(11)，所述代码装置被设置为在所述束的递送期间引起改变所述范围调节设备、所述光圈元件和所述MU中的至少一个的设置并且控制所述患者和/或所述束的移动以产生弧，其中所述弧是连续的弧或包括至少一个连续的子弧。

11.根据权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述放射疗法递送系统(10)被设置为从可旋转的辐射源(5，7)提供所述束(6)，并且所述代码装置被设置为使所述计算机控制所述辐射源相对于所述患者的移动。

12.根据权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述辐射源(5，7)是固定的，并且所述患者被放置在相对于所述束可移动的患者支撑结构(3，3')上，并且所述代码装置被设置成使所述计算机控制所述患者支撑结构(3，3')相对于所述束的移动。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的计算机程序产品，其中，所述代码装置被设置为控制所述至少一个被动式设备(9，11)，以在与所述患者(1)上的点相对应的不同控制点之间改变所述束特性。

14.一种用于递送被动式离子治疗计划的放射疗法递送系统(10)，其中离子束被以弧递送给患者，其中所述弧是连续的弧或包括至少一个连续的子弧，所述系统包括：用于提供固定束的装置，用于产生扩散布拉格峰(SOBP)的范围调节设备(9)，以及用于侧向成形所述束的光圈元件(11)，所述系统进一步包括处理器和包括根据权利要求10至13中的任一项所述的计算机程序产品的程序存储器，所述计算机程序产品被设置为在所述处理器中运行以控制所述束的所述递送。

15.根据权利要求14所述的放射疗法递送系统(10)，进一步包括患者支撑结构，所述患者支撑结构被设置成保持所述患者并将所述患者相对于所述固定束移动，使得所述固定束将在所述患者身体的至少一部分上形成弧。

Images