DE10060888A1

DE10060888A1 - System und Verfahren zum Optimieren einer Strahlenbehandlung mit einem intensitätsmodulierten Mehr-Lamellen-Kollimator

Info

Publication number: DE10060888A1
Application number: DE10060888A
Authority: DE
Inventors: Ramon Alfredo Carvalho Siochi
Original assignee: Siemens Medical Systems Inc
Current assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2001-09-13
Also published as: GB2361399A; GB2361399B; JP2001218858A; GB0029759D0; US6314159B1

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern einer Strahlenabgabe von einer Strahlenquelle (20) auf ein Objekt wird beschrieben. Das Verfahren enthält das Definieren eines Feldes auf dem Objekt für eine Strahlenabgabe. Das Feld enthält eine Mehrzahl von Zellen (102), wobei für jede Zelle ein Behandlungsintensitätspegel definiert ist. Die Zellen sind zur Bildung einer Matrix (100) mit wenigstens einer Dimension annähernd gleich einer Breite einer Kollimatorlamelle (97, 98) gruppiert, welche Kollimatorlamelle in der Lage ist, die von der Strahlenquelle emittierte Strahlung zu blockieren. Das Verfahren enthält weiter das Zerlegen in orthogonale Matrizen und Optimieren der Strahlenabgabe durch Auswahl der orthogonalen Matrizen mit in Kombination mit den beachbarten Zellen minimalen vertikalen und horizontalen Gradienten. Ein System zum Steuern der Strahlenabgabe von einer Strahlenquelle auf ein Objekt wird ebenfalls beschrieben.

Description

Die Erfindung bezieht sich insgesamt auf eine strahlenemit tierende Vorrichtung und genauer auf ein System und ein Ver fahren für eine effiziente Durchführung einer Strahlenbehand lung.

Strahlenemittierende Vorrichtung sind allgemein bekannt und werden beispielsweise als Strahlentherapievorrichtungen für die Behandlung von Patienten verwendet. Eine Strahlenthera pievorrichtung enthält im allgemeinen ein Gestell, das wäh rend einer therapeutischen Behandlung um eine waagrechte Drehachse geschwenkt werden kann. Innerhalb des Gestells ist ein Linearbeschleuniger angeordnet, der einen hochenergeti schen Bestrahlungsstrahl für die Therapie erzeugt. Dieser hochenergetische Bestrahlungsstrahl kann beispielsweise ein Elektronenstrahl oder ein Photonen (Röntgen)strahl sein. Wäh rend der Behandlung wird der Bestrahlungsstrahl auf einen Be reich des Patienten gerichtet, der in dem Isozentrum der Ge stelldrehung liegt.

Um die auf den Patienten abgegebene Strahlung zu steuern, ist typischerweise eine Strahlabschirmvorrichtung, wie eine Plat tenanordnung oder ein Kollimator in der Bahn des Bestrah lungsstrahls zwischen der Strahlenquelle und dem Patienten angeordnet. Ein Beispiel einer Plattenanordnung ist aus vier Platten zusammengesetzt, die verwendbar sind, um eine Öffnung für den Bestrahlungsstrahl zu definieren. Der Kollimator ist eine Strahlabschirmvorrichtung, die mehrere Lamellen (bei spielsweise relativ dünne Platten oder Stäbe) enthält, die typischerweise als sich gegenüberliegende Lamellenpaare ange ordnet sind. Die Platten bestehen aus relativ dichtem und für Strahlung undurchdringlichem Material und sind im allgemeinen unabhängig voneinander positionierbar, um den Bestrahlungs strahl zu begrenzen.

Die Strahlenabschirmvorrichtung definiert ein Feld auf einer Zone eines Patienten, die eine vorbestimmte Strahlenmenge er halten soll. Die gewöhnliche Behandlungsfeldgestalt besteht in einem dreidimensionalen Behandlungsvolumen, das Segmente von normalem Gewebe enthält, wodurch die Dosis begrenzt ist, die der Tumor erhalten soll. Diese an den Tumor abgegebene Dosis kann erhöht werden, wenn die Menge des bestrahlten nor malen Gewebes abnimmt und die an das normale Gewebe abgegebe ne Dosis vermindert ist. Das Vermeiden der Abgabe von Strah lung auf gesunde Organe, die den Tumor umgeben und überla gern, begrenzt die Dosis, die auf den Tumor abgegeben werden kann.

Die Abgabe einer Strahlung von einer Strahlentherapievorrich tung wird typischerweise von einem Onkologen vorgegeben. Die Vorgabe ist eine Definition eines bestimmten Volumens und ei ner Bestrahlungshöhe bzw. eines Strahlenpegels, die bzw. der an das Volumen abgegeben werden darf. Der tatsächliche Be trieb der Bestrahlungsvorrichtung erfolgt jedoch normalerwei se durch einen Therapeuten. Die strahlenemittierende Vorrich tung wird so programmiert, daß sie die speziell von dem Onko logen vorgegebene Behandlung ausführt. Beim Programmieren der Behandlungsvorrichtung hat der Therapeut die aktuelle Strah lenabgabe zu berücksichtigen und die Dosisabgabe, basierend auf der Plattenanordnungsöffnung, einzustellen, um die vorge schriebene Strahlenbehandlung bei der erwünschten Tiefe des Targets bzw. Zielortes zu erreichen.

Die Herausforderung an den Strahlentherapeuten besteht darin, die beste Anzahl von Feldern und Intensitätspegeln festzule gen, um die Dosis-Volumen-Histogramme zu optimieren, die ei nen kumulierten Strahlenpegel definieren, der an ein spezifi ziertes Volumen abgegeben werden muß. Typische Optimiergeräte optimieren die Dosis-Volumen-Histogramme, indem die Vorgaben des Onkologen in Betracht gezogen werden, oder die dreidimen sionale Spezifikation der abzugebenden Dosis. Bei solchen Op timiergeräten bzw. -maschinen wird das dreidimensionale Volu men in Zellen unterteilt, wobei jede Zelle einen speziellen zu bearbeitenden Strahlenpegel definiert. Die Ausgaben bzw. Ergebnisse der Optimiergeräten sind Intensitätskarten, die bestimmt werden, indem die Intensität an jeder Zelle der Kar te verändert wird. Die Intensitätskarten spezifizieren eine Anzahl von Feldern, die optimierte Intensitätspegel für jede Zelle festlegen. Die Felder können statisch oder dynamisch moduliert werden, so daß an verschiedenen Punkten des Feldes eine unterschiedliche akkumulierte Dosis erhalten wird. Wenn die Bestrahlung entsprechend der Intensitätskarte abgegeben wurde, sollte die akkumulierte Dosis an jeder Zelle oder das Dosis-Volumen-Histogramm der Vorgabe so gut wie möglich ent sprechen.

Bei einer solchen Intensitätsmodulation werden die Grenzen zwischen kritischen Strukturen und Tumorvolumina manchmal mit einer standardisierten 1 cm breiten Lamelle nicht gut angenä hert, die ein 1 cm x cm-Gitter (Zellengröße) über die Inten sitätskarte liefert. Häufig ist eine höhere Auflösung als die typische mit der 1 cm-Lamelle gegebene erforderlich. Eine mögliche Lösung liegt darin, einen Kollimator mit dünneren Lamellen zu schaffen. Die zusätzliche Hardware, die für die zusätzlichen Lamellen erforderlich ist, ist jedoch teuer, bringt zusätzliches Systemgewicht, kann den Abstand zwischen dem Behandlungskopf und den Patienten vermindern und kann die Verläßlichkeit und die Lebensdauer des Systems vermindern.

Entsprechend besteht ein Bedarf an einer Intensitätsmodulati onsstrahlentherapie mit höherer räumlicher Auflösung, ohne die gebräuchlichen Mehrlamellenkollimatorlamellenbreiten zu verändern, und an einer Optimierung für ein solches System und einem Verfahren zum Minimieren der Behandlungszeitdauer.

Im vorliegenden werden ein Verfahren und ein System zum Steu ern der Strahlenabgabe aus einer Strahlenquelle an ein Objekt beschrieben.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfaßt im allgemeinen die Festlegung eines Feldes auf dem Objekt der Strahlenabgabe. Das Feld enthält eine Mehrzahl von Zellen, von denen jede ei nen definierten Behandlungsintensitätspegel hat. Die Zellen sind zur Bildung einer Matrix gruppiert, die wenigstens eine Dimension hat, die etwa gleich der Breite einer Kollimatorla melle ist, die in der Lage ist, die von der Strahlenquelle emittierte Strahlung zu unterbrechen. Das Verfahren enthält weiter ein Zerlegen der Matrix in orthogonale Matrizen und eine Optimierung der Strahlenabgabe durch Auswahl der ortho gonalen Matrizen mit minimalen senkrechten und waagrechten Gradienten, wenn sie mit benachbarten Zellen innerhalb des Feldes kombiniert werden.

Ein erfindungsgemäßes System enthält insgesamt einen Kollima tor mit mehreren Lamellen zum Unterbrechen der Strahlung von der Quelle und zum Definieren einer Öffnung zwischen der Strahlenquelle und dem Objekt. Das System enthält weiter ei nen Prozessor zum Empfangen einer Matrix, die eine Mehrzahl von Zellen umfaßt mit wenigstens einer Abmessung, die etwa gleich einer Breite einer der Kollimatorlamellen ist, Zerle gen der Matrix in orthogonale Matrizen und Optimieren der Ab gabe des Strahlenausgangs durch Wählen der orthogonalen Mat rizen mit minimalen senkrechten und waagrechten Gradienten, wenn sie mit benachbarten Zellen innerhalb des Feldes kombi niert werden.

Das vorstehende ist eine kurze Beschreibung einiger Nachteile des Standes der Technik und Vorteile der Erfindung. Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung, Zeichnungen und Ansprü che erläutert.

In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine Strahlenbehandlungsvorrichtung und Behandlungs konsole entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung und einen für eine Behandlung innerhalb der Behandlungsvorrich tung positionieren Patienten;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung von Teilen der Be handlungsvorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schema zur Darstellung von Lamellen eines Mehrla mellenkollimators, die für eine Behandlung in der Strahlenbe handlungsvorrichtung der Fig. 1 positioniert sind,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von innerhalb einer In tensitätskarte angeordneten Zellen,

Fig. 5 ein Diagramm einer Matrix, die auf eine 0°- Matrixkomponente und eine 90°-Matrixkomponente herabgebrochen ist,

Fig. 6 eine Aufsicht auf ein sich gegenüberliegendes Paar von Lamellen die zum Aufbringen einer Dosis konfiguriert sind, die durch die 0°-Matrix der Fig. 5 spezifiziert ist,

Fig. 7 eine Aufsicht auf ein sich gegenüberliegendes Paar von Lamellen, die zum Aufbringen einer Dosis konfiguriert sind, die durch eine 90°-Matrix der Fig. 5 spezifiziert ist,

Fig. 8 ein Diagramm einer Makromatrix, die zur Darstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Optimierverfahrens verwendet wird,

Fig. 9 ein Diagramm von zwei Mikromatrizen der Makromatrix der Fig. 8,

Fig. 10 ein Diagramm von Einheitsmatrizen, die aus den Mikro matrizen der Fig. 9 zur Verwendung in dem Optimierverfahren gebildet sind,

Fig. 11 ein Diagramm von Mikrogradientmatrizen, die aus den Mikromatrizen der Fig. 9 zur Verwendung in dem Optimierver fahren gebildet sind,

Fig. 12 eine Darstellung der Mikrogradientmatrizen der Fig. 11, in 0°-Offest- und 90°-Offset-Matrizen herabgebrochen,

Fig. 13a-13 h eine Darstellung unterschiedlicher möglicher 0°-Offset und 90°-Offset Einheitsmatrizen, basierend auf den Einheitsmatrizen der Fig. 10,

Fig. 14a-14h verschiedene mögliche Gesamtmatrizen, die in dem Optimierungsverfahren definiert werden und verwendet werden, um ein optimales Behandlungsabgabeverfahren zu bestimmen.

Jeweilige Bezugsziffern bezeichnen in allen Ansichten der Zeichnungen sich entsprechende Teile.

Die nachfolgende Beschreibung erfolgt, um einen Durch schnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung aus zuführen, und geschieht im Zusammenhang der Patentanmeldung und ihrer Erfordernisse. Verschiedene Modifizierungen der be vorzugten Ausführungsformen sind dem Fachmann ohne weiteres zugänglich und die allgemeinen Prinzipien der Erfindung kön nen bei den anderen Ausführungsformen angewandt werden. Somit ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die dargestellte Ausführungsform zu beschränken, sondern die Er findung soll in ihrem weitesten Umfang, der mit den im vor liegenden beschriebenen Prinzipien und Merkmalen konsistent ist, verstanden werden.

Bezugnehmend auf die Zeichnung ist in Fig. 1 eine Strahlenbe handlungsvorrichtung dargestellt und insgesamt mit 20 be zeichnet. Die Strahlenbehandlungsvorrichtung 20 enthält eine Strahlabschirmvorrichtung (nicht dargestellt) innerhalb des Behandlungskopfes 24, eine Steuereinheit innerhalb eines Ge häuses 26, die mit einer insgesamt mit 30 bezeichneten Be handlungsbearbeitungseinheit verbunden ist. Die Strahlenbe handlungsvorrichtung enthält weiter ein Gestell 36, das um eine Achse A im Laufe einer therapeutischen Behandlung für eine Drehung geschwenkt werden kann. Der Behandlungskopf 24 ist an dem Gestell 36 befestigt, um sich zusammen mit diesem zu bewegen, und innerhalb des Gestells ist ein Linearbe schleuniger angeordnet, um hochenergetische Strahlung zu er zeugen, die für eine Behandlung verwendet wird. Die aus dem Linearbeschleuniger emittierte Strahlung verläuft insgesamt längs einer Achse R. Elektronen, Photonen oder jedwelche an dere erfassbare Strahlung kann für die Therapie verwendet werden. Während der Behandlung wird der Behandlungsstrahl auf eine Zone Z eines Objektes P (beispielsweise ein Patient, der zu behandeln ist) fokussiert. Die zu behandelnde Zone ist in einem Isozentrum angeordnet, das durch den Schnitt der Dreh achse A des Gestells 36, der Drehachse T des Behandlungsti sches 38 und die Bestrahlungsstrahlachse R definiert ist. Das drehbare Gestell 36 erlaubt verschiedene Strahlwinkel und Strahlverteilungen, ohne daß der Patient bewegt werden muß.

Die Behandlungsbearbeitungseinheit 30 wird zur Eingabe von Information, wie der Bestrahlungsintensität und dem Behand lungsort, in die Strahlenbehandlungsvorrichtung 20 und zum Ausgeben von Daten für die Beobachtung bzw. Überwachung der Behandlung verwendet. Die Verarbeitungs- bzw. Bearbeitungs einheit 30 enthält Ausgabevorrichtungen, wie einen visuellen Anzeigemonitor 40 und eine Eingabeeinrichtung, wie eine Tas tatur 42. Die Behandlungsbearbeitungseinheit 30 wird typi scherweise von einem Therapeut bedient, der die aktuelle Ab gabe der Behandlungsstrahlung, wie sie von einem Onkologen vorgegeben ist, durchführt. Der Therapeut verwendet die Tas tatur 42, um Daten in die Bearbeitungseinheit 30 einzugeben, die die an den Patienten abzugebende Strahlen- bzw. Bestrah lungsdosis definieren. Die Daten können auch über andere Ein gabevorrichtungen eingegeben werden, wie beispielsweise Da tenspeicher. Vor und während der Behandlung können auf dem Bildschirm des Anzeigemonitors 40 unterschiedliche Arten von Daten angezeigt werden.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Strahlenbehandlungsvor richtung 20, das Teile der Behandlungsbearbeitungseinheit 30 genauer zeigt. Ein Elektronenstrahl 50 wird in einem insge samt mit 52 bezeichneten Elektronenbeschleuniger erzeugt. Der Elektronenbeschleuniger 52 enthält eine Elektronenkanone 54, einen Wellenleiter 56 und ein evakuiertes Gehäuse bzw. einen Führungsmagneten 58. Ein Triggersystem 60 erzeugt Injektor- Triggersignale und liefert sie an einen Injektor 62. Basie rend auf diesen Injektor-Triggersignalen erzeugt der Injektor 62 Injektorimpulse, die der Elektronenkanone 54 in dem Be schleuniger 52 zum Erzeugen des Elektronenstrahls 50 zuge führt werden. Der Elektronenstrahl 50 wird von dem Wellenlei ter 56 beschleunigt und geführt. Zu diesem Zweck ist eine Hochfrequenzquelle (nicht dargestellt) vorgesehen, die Radio frequenzsignale zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes liefern, das dem Wellenleiter 56 zugeführt wird. Die von dem Injektor 62 injizierten und von der Elektronenkanone 54 emit tierten Elektronen werden von dem elektromagnetischen Feld in dem Wellenleiter 56 beschleunigt und verlassen das der Elek tronenkanone 54 entgegengesetzte Ende, um den Elektronenstrahl 50 zu bilden. Der Elektronenstrahl 50 tritt dann in den Füh rungsmagneten 58 ein und wird von dort durch ein Fenster 64 längs der Achse R geführt. Nach Durchtritt durch eine Streu folie 66 für einen Elektronenmode (oder Target für einen Pho tonenmode) tritt der Strahl 50 durch einen Durchlaß 68 eines Abschirmblockes 70 hindurch und erreicht eine zweite Streufo lie 72 für den Elektronenmode (oder ein Abflachungsfilter für den Elektronenmode). Der Strahl tritt dann durch eine Meßkam mer 74 hindurch, in der die Dosis bestimmt bzw. überprüft wird.

Eine insgesamt mit 80 bezeichnete Strahlabschirmvorrichtung ist in der Bahn des Strahls 50 vorgesehen, um ein Bestrah lungsfeld 81 (Fig. 2 und 3) zu definieren. Die Strahlab schirmvorrichtung 80 enthält eine Mehrzahl von sich gegenü berliegenden Platten oder Lamellen 82a-i und 84a-i, von denen in Fig. 2 der Einfachheit halber nur zwei dargestellt sind. Fig. 3 zeigt Lamellen 82a-i und 84a-i (die Lamellenpaare 82a und 84a, 82b und 84b . . . 82i und 84i bilden) eines Mehrla mellenkollimators, der zwischen der Strahlenquelle und dem Patienten angebracht ist und positioniert ist, um ein Behand lungsfeld durch ein Begrenzen des Elektronenstrahls 50 zu de finieren. Die Lamellen 82a-i, 84a-i haben typischerweise eine Breite von 1 cm und sind für die emittierte Strahlung im we sentlichen undurchdringlich, so daß sie gesundes Gewebe vor der Bestrahlung schützen bzw. blockieren.

Die Lamellen 82a-i, 84a-i sind in einer zur Achse R insgesamt senkrechten Richtung mittels einer Antriebseinheit 86 (die in Fig. 2 nur bezüglich der Platte 82a gezeigt ist) beweglich, um die Abmessung bzw. Gestalt des bestrahlten Feldes zu ver ändern, so daß die Bestrahlungsverteilung über das Feld nicht notwendigerweise einheitlich ist (d. h., ein Bereich kann ei ner höheren Dosis als ein anderer Bereich ausgesetzt sein). Die Antriebseinheit 86 enthält einen Elektromotor, der mit der Platte 82a verbunden ist und von einem Motorsteuergerät 90 gesteuert wird. Mit den Platten 82a und 84a sind Positi onssensoren 92, 94 zum Erfassen von deren Positionen verbun den. Die Antriebseinheit 86 bewegt die Platte 82a in das Be handlungsfeld hinein oder daraus heraus, wodurch die er wünschten Feldgestalten erzeugt werden.

Das Motorsteuergerät 90 ist mit einer Dosissteuereinheit 96 verbunden, die ein Dosimetriesteuergerät enthält, das mit der zentralen Bearbeitungseinheit 28 verbunden ist, um einge stellte Werte für den Bestrahlungsstrahl bereitzustellen, um vorgegebene Isodosiskurven (Fig. 2) zu erreichen. Der Ausgang des Bestrahlungsstrahls wird von der Meßkammer 74 gemessen. Bei einer Abweichung zwischen den eingestellten Werten und den aktuellen Werten liefert die Dosissteuereinheit 96 Signa le an das Triggersystem 60, das in an sich bekannter Weise die Pulswiederholfrequenz verändert, so daß die Abweichung zwischen dem eingestellten bzw. vorgegebenen Werten und den aktuellen Werten des Bestrahlungsstrahlausgangs minimiert wird. Die von dem Patienten absorbierte Dosis hängt von der Bewegung der Kollimatorplatten 82a, 84a ab. Die zentrale Be arbeitungseinheit 28 steuert die Durchführung des Programms und das Öffnen und Schließen der Kollimatorplatten 82a, 84a, um eine Bestrahlung entsprechend einem erwünschten Intensi tätsprofil zu liefern. Die zentrale Bearbeitungseinheit 28 kann weitere Merkmale enthalten, wie sie beispielsweise in dem US Patent 5,724403 beschrieben sind, das unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit in die vorliegende Anmeldung einge schlossen wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Strahlenbehandlungsvor richtung von der vorstehend beschriebenen und dargestellten abweichen kann, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Die vorstehend beschriebene Behandlungsvorrichtung 20 ist nur als ein Beispiel einer Vorrichtung vorgesehen, die bei einer Be handlung verwendbar ist, wie sie durch das nachfolgend be schriebene Optimierverfahren entwickelt ist.

Fig. 4 zeigt eine Intensitätskarte mit einer Mehrzahl von 1 cm × 1 cm großen Makrozellen 100 (durch dicke Linien darge stellt), die in vier 5 mm × 5 mm große Mikrozellen 102 (ge strichelt eingezeichnet) unterteilt sind. Die 5 mm × 5 mm großen Mikrozellen 102 werden verwendet, um die Makrozelle 100 in zwei orthogonale Intensitätskarten, eine mit einer Auflösung von 5 mm × 10 mm und die andere mit einer Auflösung von 10 mm × 5 mm umzuwandeln. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Unterteilen der Intensitätskarte in Gruppen von vier 5 mm × 5 mm große Mikrozellen 102 ist in der US Patentanmeldung, Serial Nr. 09/234,364, von Siochi, angemeldet am 20. Januar 1999, beschrieben, die in die vorliegende Anmeldung unter Be zugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist. Diese Grup pierung von 5 mm × 5 mm großen Mikrozellen 102 ermöglicht die Behandlung eines Feldes mit einer Auflösung von 5 mm × 5 mm unter Verwendung eines Mehrlamellenkollimators mit 1 cm La mellen, wie in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer insgesamt mit 104 bezeichne ten Matrix, die aus einer Intensitätskarte gebildet ist, die aus vier 5 mm × 5 mm Mikrozellen 106, 108, 110, 112 zusammen gesetzt ist. Jede Mikrozelle 106, 108, 110, 112 identifiziert eine Sektion in einem mit Strahlung zu behandelnden Feld. Die Zahlen (0, 1, 1, 2) innerhalb ihrer Mikrozelle 106, 108, 110, 112 stellen den Strahlenintensitätspegel für Orte innerhalb des Feldes dar und sind in Monitoreinheiten (mu) oder relati ven Monitoreinheitsintensitäten (beispielsweise 1 × 10² mu) an gegeben. Um eine 5 mm × 5 mm Auflösung in der Intensitätskar te zu erreichen, wird die Matrix 104 in zwei orthogonale Mat rizen 116, 118 unterteilt bzw. aufgebrochen. Ein Multilamel lenkollimator mit 1 cm großer Lamellenbreite kann dann ver wendet werden, um die Intensitätskarte mit einer 5 mm x 5 mm großen Auflösung zu liefern. Beispielsweise kann ein Paar von Lamellen 97, 98, die, wie in Fig. 6 dargestellt positioniert sind, verwendet werden, um die Kartenintensität zu liefern, die in der Matrix 116 der Fig. 5 dargestellt ist. Eine Strah lendosis (beispielsweise 1 mu) wird auf Felder aufgebracht, die den Mikrozellen 108 und 112 der Matrix 104 entsprechen. Der Kollimator wird dann um etwa 90° gedreht, um die Karten intensität zu liefern, die in der Matrix 118 mit der Lamel lenposition der Fig. 7 dargestellt ist. Mit dem um 90° ge drehten Kollimator wird eine Strahlendosis (beispielsweise 1 mu) auf die den Mikrozellen 110 und 112 der Matrix 104 ent sprechende Felder aufgebracht. Die beiden Bestrahlungsbeauf schlagungen führen zu einer 2 mu Dosis in dem Feld, das der Mikrozelle 112 entspricht, einer 1 mu Dosis auf den Feldern, die den Mikrozellen 108 und 110 entsprechen und auf das der Mikrozelle 106 entsprechende Feld wird keine Strahlung aufge bracht. Die Zerlegung der Matrix 104 in die orthogonalen Mat rizen 116 und 118 liefert auf diese Weise eine Behandlung mit einer Auflösung von 5 mm × 5 mm, wobei Kollimatorlamellen mit einer Breite von 1 cm verwendet werden.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die ursprünglich ein gegebene Intensitätskarte als eine Makromatrix definiert und die Gruppen von vier Mikrozellen innerhalb der Makromatrix werden als Mikromatrizen (oder Matrizen) definiert. Damit die Intensitätskarte in orthogonalen Karten zerlegt wird, müssen die senkrechten Gradienten jeder Säule bzw. Spalte der Mikro matrix (Matrix 100) einander gleich sein und die horizontalen Gradienten jeder Reihe bzw. Zeile der Mikromatrix müssen eben falls einander gleich sein (Fig. 4). Dies liefert eine 1 cm × 1 cm Fläche im Schnitt eines Lamellenpaars für eine Kol limatoreinstellung und ein anderes Lamellenpaar für die or thogonale Kollimatoreinstellung. Beispielsweise, wenn die waagrechten Gradienten für die Mikromatrix mit Zellen 102 (gemäß Fig. 4) gleich sind, muß die folgende Gleichung zu treffen:

b - a = d - c;

wobei: a, b, c und d Intensitätswerte sind, die den Stellen in der Mikromatrix 102 der Fig. 4 entsprechen.

Ähnlich muß, wenn die vertikalen Gradienten gleich sind, die folgende Gleichung gelten:

c - a = d - b.

Das folgende beschreibt ein Verfahren zum Definieren zweier orthogonaler Karten, einer 0°-Karte zur Anwendung mit einer 0°-Offset Kollimatoreinstellung und einer 90°-Karte zur An wendung bei einer orthogonalen Kollimatoreinstellung. Unter schiedliche Zerlegungen einer Intensitätskarte sind möglich, um zwei orthogonale Mappen zu schaffen. Das im folgenden be schriebene Optimierverfahren kann verwendet werden, um die Zerlegungen zu finden, die die kürzeste Abgabe- bzw. Beauf schlagungszeit geben, um die gesamte Behandlungszeit zu mini mieren und die Lebensdauer der Strahlenbehandlungsvorrichtung zu vergrößern. Vorzugsweise werden die orthogonalen Karten mit der geringsten Summe der horizontalen Gradienten (nur für 0°-Offset-Karten) und vertikale Gradienten (nur für 90°-Offset-Karten) mittels eines Optimierverfahrens ausgewählt, um Matrizen zu schaffen, die zu einem effizienten Behand lungsverfahren führen. Das folgende Beispiel verwendet eine Intensitätskarte, die durch eine 2 × 4 Matrix (Fig. 8) darge stellt ist, jedoch kann die Intensitätskarte eine von der hier gezeigten unterschiedliche Abmessung haben und kann un ter Verwendung von Matrizen mit verschiedenen Abmessungen als Karte dargestellt werden. Weiter kann die Intensitätskarte zu Mikrozellen heruntergebrochen sein, die andere als die 5 mm × 5 mm Abmessungen haben, wenn eine unterschiedliche Auflösung erforderlich ist. Beispielsweise kann jede Makrozelle in neun Mikrozellen unterteilt sein, in welchem Falle die Intensi tätskarte als zwei orthogonale Intensitätskarten lieferbar ist, mit einer Auflösung von 1 cm × 1/3 cm und 1/3 cm × 1 cm (siehe beispielsweise US Patentanmeldung Serial-No. 09/234,364, auf die oben Bezug genommen wurde). Weiter kann ein Mehrlamellenkollimator mit Lamellen mit einer Breite an ders als 1 cm verwendet werden, und die Abmessung der ent sprechenden Mikrozellen können 1/n x die Lamellenbreite sein, wobei n eine positive ganze Zahl ist (beispielsweise 2 oder 3).

Fig. 8 zeigt eine Mikromatrix V mit acht Zellen, von denen jede durch die Zeile (i) und Spalte (j) identifiziert wird, in denen die Zelle liegt. Beispielsweise ist die obere linke Zelle 130 als v1,1 (i = 1, j = 1) identifiziert und die untere rechte Zelle 132 ist mit v2,4 (i = 2, j = 4) identifiziert. Die Makromatrix V kann in eine Einheitsmatrix U und eine Mikro gradientenmatrix M heruntergebrochen werden. Die Mikrogra dientenmatrix M wird gebildet, indem von jeder Gruppe von al len vier Zellen (Makromatrix) der minimale Wert unter ihnen abgezogen wird. Auf diese Weise hat die Mikrogradientenmatrix M wenigsten eine Null in jeder Gruppe von vier Zellen (Mikro matrix). Der minimale Wert wird dann verwendet, um die Ein heitsmatrix U zu erzeugen, mit der folgenden Beziehung zwi schen der ursprünglichen Matrix V, der Einheitsmatrix U und der Mikrogradientenmatrix M:

V = U + M.

Die Makromatrix V wird zunächst in die Mikromatrizen v1,1 und v1,3 gebrochen bzw. unterteilt, von denen jede aus vier Mikro zellen (Fig. 9) zusammengesetzt ist. In der nachfolgenden Beschreibung sind die Mikromatrizen v1,1 und v1,3 durch die Zelle identifiziert, die in der linken oberen Ecke der Makro matrix V (d. h. Zellen 1,1 und 1,3) angeordnet sind und die einzelnen Zellen innerhalb der Mikromatrizen werden durch ih ren ursprünglichen Zellenort (i, j) in der Makromatrix V iden tifiziert. Die Mikromatrizen v1,1 und v1,3 können dann in die Einheitsmatrizen u1,1, u1,3 (Fig. 10) und Mikrogradien tenmatrizen m1,1, m1,3 (Fig. 11) aufgebrochen werden. Die Einheitsmatrizen werden aus Zellen mit dem minimalen Intensi tätswert ihrer Mikromatrix V, d. h. 1 für die Matrix v1,1 und 3 v1,3 zusammengesetzt bzw. erzeugt. Die Einheitsmatrizen u1,1 und u1,3 können daher wie folgt definiert werden:

u1,1 = Min(v(2,2), v(2,1), v(1,2), v(1,m1)); und
u1,3 = Min(v(2,4), v(2,3), v(1,4), v(1,3)).

Alle Elemente innerhalb der Einheitsmatrix ui,j sind gleich dem minimalen Wert ihrer Mikromatrix vi,j:

u(2,2) = u(2,1) = u(1,2) = u(1,1); und
u(2,4) = u(2,3) = u(1,4) = u(1,3).

Die Mikrozellen für die Mikrogradientenmatrix mi,j werden als der Unterschied zwischen dem jeweiligen Mikromatrix vi,j Zel len und Einheitsmatrix ui,j Zellen, wie folgt berechnet:

m1,1(i,j) = v1,1(i,j) - u1,1(i,j); und
m1,3(i,j) = v1,3(i,j) - u1,3(i,j).

Die Einheitsmatrizen u1,1, u1,3 und die Mikrogradientmatrizen m1,1, m1,3 werden jede in zwei orthogonale Unterfelder, ein Null-Offset-Feld ⁰ui,j, ⁰ni,j (für Anwendung mit der gleichen Kollimatororientierung wie die ursprüngliche Eingabematrix) und einem 90°-Offset-Feld ⁹⁰ui,j, ⁹⁰ni,j (für Anwendung mit dem relativ zu der Kollimatororientierung bei der ursprüngli cheh Eingabematrix um 90° verdrehten Kollimator) zerlegt. Das 0°-Offset-Feld und 90°-Offset-Felder können, wie folgt, defi niert werden:

mi,j = ⁰mi,j + ⁹⁰mi,j; und
ui,j = ⁰ui,j + ⁹⁰ui,j.

Fig. 12 zeigt Mikrogradientenmatrizen für das 90°-Offset-Feld ⁹⁰m1,1, ⁹⁰m1,3 und das 0°-Offset-Feld ⁰m1,1, ⁰m1,3. Die 90°-Off set-Feld-Matrizen ⁹⁰m1,1, ⁹⁰m1,3 haben jedes eine Auflösung von 5 mm × 1 cm (d. h. die Matrizen sind derart konfiguriert, daß die Zeilenelemente einander gleich sind. Die 0°-Off set-Feld-Matrizen ⁰m1,1, ⁰m1,3 haben jede eine Auflösung von 1 cm × 5 mm (d. h. die Matrizen sind so konfiguriert, daß die Spal tenelemente einander gleich sind). Die Zellwerte der 90°-Off set-Feld-Matrizen ⁹⁰m1,1, ⁹⁰m1,3 werden bestimmt, indem der minimale Zellwert in jeder Zeile der Mikrogradientenmatrizen m1,1 und m1,3 genommen wird und die andere Zelle in der Reihe dem selben Wert gleichgesetzt wird. Die Zellwerte für die 0°-Off set-Feld-Matrizen ⁰m1,1, ⁰m1,3 werden bestimmt, indem der kleinste Wert in jeder Spalte herausgefunden wird und der gleiche Wert für die andere Zelle in der Spalte genommen wird.

Da die Einheitsmatrizen ui,j längs der Reihen und Spalten gleiche Gradienten haben, müssen sie nicht zerlegt werden und können in Kombination mit dem Mikrogradienten Null-Offset- Feld ⁰mi,j geliefert werden. Während dies die optimale Lösung für eine einzige Mikromatrix v ist, ist es nicht die effi zienteste Lösung, wenn die umgebenden Mikromatrizen in Be tracht gezogen werden. Somit kann es effizienter sein, einen Teil der Einheitsmatrix ui,j mit dem 90°-Offset-Feld ⁹⁰mi,j zu beliefern bzw. zu belegen. Die Menge, die mit dem Null- Offset-Feld ⁰mi,j geliefert wird, wird dann zu einem Parame ter zi,j, der in einer Optimierungsberechnung mit Werten ver wendet wird, die von Null bis zu dem Minimumwert der Mikro matrix vi,j (d. h. dem Zellwert von ui,j) reicht. Der Parame ter zi,j kann daher für jede Matrix ui,j, wie folgt, defi niert werden:

⁰ui,j(1,1) = ⁰ui,j(1,2) = ⁰ui,j(2,1) = ⁰ui,j(2,2) = zi,j;
zi,j = 0, 1, . . . qi,j

wobei qui,j = minimaler Zellwert von vi,j.

Bei dem Optimierungsproblem gibt es so viele Parameter wie Mikromatrizen. Durch Verändern des Optimierungsparameters zi,j können viele unterschiedliche Zerlegungen gefunden wer den. Ein Beispiel möglicher Null und 90°-Offset- Einheitsmatrizen ⁰u1,1, ⁰u1,3, ⁹⁰u1,1, ⁹⁰u1,3 für die Makromat rix V der Fig. 8 ist in den Fig. 13a-13h dargestellt.

Die Parameter zi,j können gewählt werden, indem standardi sierte Optimierungsalgorithmen verwendet kommen, wie simu liertes Ausgleichen (simulated annealing), kleinste Quadrate oder ein Abwärts-Simplex-Verfahren (down hill simplex method) (beschrieben in "Numerical Recipes in C" by Vetterling, Press, Flannery, und Teukolsky, 1992, Cambridge University Press). Andere Optimierungsverfahren können ebenfalls verwen det werden. Wenn ein Startpunkt für den Optimierungsalgorith mus erforderlich ist, kann zi,j = qi,j/2 verwendet werden.

Die Optimierung bedeutet eine Variation aller zi,j Parameter und Bewerten der Lösung bezüglich der Behandlungsabgabe- bzw. Durchführungszeit. Da dies eine sehr komplizierte Funktion ist, deren Berechnung teuer ist, liegt eine gute Annäherung darin, die Maximalsumme der positiven Gradienten längs der Lamellenbewegungsrichtung für alle Lamellen sowohl in den neunzig Grad und den 0°-Offset-Feldern zu nehmen. Für die 0°-Offset-Felder wird die Summe längs der Zeilen der Gesamtnull offset-Matrix genommen und für die 90°-Offset-Felder wird die Summe längs der Spalten der 90°-Offset-Matrix genommen. Dann wird die Gesamtsumme der 0°-Offsetsumme und der 90°-Off setsumme die Funktion, die verwendet wird, um den besten Satz von Parametern zu wählen. Diese Gesamtsumme wird vor zugsweise minimiert.

Um den positiven Gradienten zu berechnen, wird zu Beginn je der Zeile und Spalte der Matrix eine Null eingesetzt. Der Gradient wird dann berechnet, indem positive Gradienten zwi schen benachbarten Zellen aufaddiert werden. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer positiven horizontalen Gradientenberech nung für zwei Zeilen A, B einer Matrix. Die erste Reihe A hat einen totalen positiven Gradienten von 2 (0 auf 1 für die erste Mikrozelle (+1) und Null auf 1 über die dritte Mikro zelle (+1). Die Zeile B hat einen gesamten positiven Gradien ten von 1 (0 auf 1 für die erste Mikrozelle (+1).

Tabelle 1

Um die positiven horizontalen und vertikalen Gradienten für die gesamte Makromatrix V zu berechnen, werden die jeweiligen Mikrogradientenmatrizen ⁰m1,1, ⁰m1,3, ⁹⁰m1,1, ⁹⁰m1,3 und Ein heitsmatrizen ⁰u1,1, ⁰u1,3, ⁹⁰u1,1, ⁹⁰u1,3 zusammenaddiert, um Mikromatrizen ⁰v1,1, ⁰v1,3, ⁹⁰v1,1, ⁹⁰v1,3 zu bilden. Die 0°-Offset-Mikromatrizen ⁰v1,1, ⁰v1,3 werden kombiniert (d. h. ne beneinander angeordnet), um eine Gesamt-0°-Matrix ⁰T zu bil den und die 90°-Offset Mikromatrizen ⁹⁰v1,1, ⁹⁰v1,3 werden miteinander kombiniert, um die Gesamt-90°-Matrix ⁹⁰T zu bil den. Die Gesamtmatrix kann definiert werden als:

⁰T = ⁰U + ⁰M

⁹⁰T = ⁹⁰U + ⁹⁰M.

Die Fig. 14a-14h zeigen die Gesamt-Null- und 90°-Offset- Matrizen ⁰T, ⁹⁰T, die den verschiedenen möglichen Einheitsmat rizen der Fig. 13a-13h entsprechen. Der gesamte Gradient G wird berechnet, indem der maximale horizontale Gradient über alle Zeilen der Gesamt-0°-Matrix ⁰T und der gesamte vertikale Gradient über alle Spalten der Gesamt-90°-Matrix ⁹⁰T addiert werden. Die optimalen Fälle sind diejenigen mit dem niedrig sten Gesamtgradienten (d. h. G = 6 in Fig. 14a, 14b, 14f und 14g). Eine Anzahl von Methoden kann verwendet werden, um die letzte bzw. endgültige Gesamtmatrix aus der Gruppe von Ge samtmatrixen mit dem geringsten Gesamtgradienten auszuwählen. Ein Verfahren schließt die Verwendung einer Reihe von einen Gleichstand auflösenden Funktion ein, um eine letztliche In tensitätskarte auszuwählen. Beispielsweise ist eine verwend bare, Gleichstand auflösende Funktion (Tie breaking function) die Gesamtsumme aller Gradienten in allen Lamellenrichtungen, nicht gerade das Maximum. Wenn die Funktion durch R identifi ziert ist, hat die Matrix gemäß Fig. 14a somit R = 12, die Ma trix der Fig. 14b hat R = 11, die Matrix der Fig. 14f hat R = 12 und die Matrix der Fig. 14g hat R = 11. Nun werden nur die Ma trizen der Fig. 14b und 14g verknüpft. Diese Matrizen können dann durch eine andere Funktion als den Absolutwert der Dif ferenz zwischen dem maximalen horizontalen Gradienten und dem maximalen. vertikalen Gradienten gelegt werden. Mit dieser Funktion, definiert als D, hat die Matrix der Fig. 14b D = 3 - 3 = 0 und die Matrix der Fig. 14g hat D = 4 - 2 = 2. Da die Matrix der Fig. 14b einen niedrigeren Funktionswert D hat, wird sie als die letztliche Matrix ausgewählt.

Eine andere "Tie breaking"-Funktion, die anstelle der Funkti on R für den ersten Schritt verwendet werden kann, ist eine Funktion X, die die Anzahl verschiedener Zellintensitätswerte in jeder Gesamtmatrix definiert. Beispielsweise enthält die Matrix der Fig. 14a Zellintensitätswerte von 0 und 2 (für ⁹⁰T) und 1, 2, 3 und 4 (für ⁰T) für einen Funktionswert von X = 2 + 4 = 6. Ähnlich hat die Matrix der Fig. 14b X = 7, die Matrix der Fig. 14f hat X = 6 und die Matrix der Fig. 14g hat X = 7. Die Matrizen der Fig. 14a und 14f werden nun verknüpft. Die Dif ferenzfunktion D, wie oben beschrieben, kann wiederum als der zweite Verknüpfungsbrecher bzw. Gleichstandauflöser (tie breaker) verwendet werden. Die Matrix der Fig. 14a hat D = 2 und die Matrix der Fig. 14f hat D = 0; somit ist die letztlich gewählte Intensitätskarte die Matrix der Fig. 14f.

Bei Standardoptimierungsroutinen wird jedoch typischerweise nur eine Funktion verwendet. Eine Art, die oben genannten Funktionen D, R, D und X bei einer Standardoptimierungsrouti ne zu verwenden, liegt darin, die Summe der Funktionen (d. h. G + R + D oder G + X + D) zu berechnen. Da jede der Funktionen mini miert werden muß, identifiziert die niedrigste Summe die op timale Matrix. Wenn an dieser Stelle weiterhin ein Gleich stand besteht, wird die Optimierungsroutine eine der Matrizen auswählen, abhängig von ihrem Algorithmus (d. h. die erste Niedrigste oder die letzte Niedrigste, abhängig von dem indi viduellen Algorithmus).

Ein anderes mögliches Gleichstandsauflösverfahren liegt in der Verwendung der Bortfield Bayer Segmentationsannäherung, um die Matrizen in den Satz von Feldgestalten zu drehen, die zur Lieferung der Intensitätskarte erforderlich sind. Der Satz von Feldformen, der die minimale Behandlungszeitdauer ergibt, wird dann als die optimale Konfiguration ausgewählt. Wenn ein Gleichstand besteht, dann wird der Satz von Feldfor men mit minimaler Gesamtstrahleinschaltzeit gewählt. Wenn weiterhin ein Gleichstand beträgt, wird eine Konfiguration willkürlich gewählt.

Während es möglich ist, Standardoptimierungstechniken zu ver wenden, um die optimale Gesamtmatrix herauszufinden, besteht ein alternativer Weg darin, die Gradienten längs der Lamel lenbewegungsrichtungen in den Gesamtmatrizen ⁰T und ⁹⁰T zu mi nimieren, so daß für jede Iteration des Optimierungsalgorith mus Regionen mit hohen Gradienten und der Parameter, der die ser Region entspricht, verändert werden (d. h. vermindert, wenn die Region ein lokales Maximum beeinflußt oder vergrö ßert, wenn die Region ein lokales Minimum beeinflußt).

Die Erfindung wurde in Übereinstimmung mit den gezeigten Aus führungsformen beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann erkennt jedoch leicht, daß Variationen der Ausführungsform möglich sind und diese Variationen innerhalb des allgemeinen Erfin dungsgedankens liegen. Entsprechend können von einem Durch schnittsfachmann zahlreiche Modifikationen vorgenommen wer den, ohne den allgemeinen Gedanken der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Strahlungsabgabe von einer Strahlenquelle (20) an ein Objekt, enthaltend:
Definieren eines Feldes an dem Objekt für die Strahlenabgabe, welches Feld eine Mehrzahl von Zellen (102) enthält, von de nen jedes einen definierten Behandlungsintensitätspegel auf weist;
Gruppieren der Zellen zur Bildung einer Mehrzahl von Matrizen (100), von denen jede wenigstens eine Abmessung aufweist, die einer Breite einer Kollimatorlamelle (97, 98) annähernd gleich ist, welche Kollimatorlamelle in der Lage ist, die von der Strahlenquelle emittierte Strahlung zu blockieren;
Zerlegen jeder der Matrizen in orthogonale Matrizen;
Optimieren der Abgabe der Strahlung durch Kombinieren ortho gonaler Matrizen von jeder der Matrizen und Auswählen einer Kombination orthogonaler Matrizen mit minimalen vertikalen und horizontalen Gradienten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zerlegen der Matrix (100) in orthogonale Matrizen das Zerlegen der Matrix in eine Einheitsmatrix enthält, die aus Zellen (102) zusammengesetzt ist, von denen jede einen Intensitätspegel hat, der gleich dem minimalen Zellenintensitätspegel der Matrix ist, und eine Mikrogradientenmatrix mit Zellen gleich dem Intensitätspegel der Zellen der Matrix minus der jeweiligen Zellen der Ein heitsmatrix.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiter enthaltend das Zerle gen der Einheitsmatrix zur Bildung einer Mehrzahl von Ein heitsorthogonalmatrizen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, weiter enthaltend das Zerle gen der Mikrogradientenmatrix zur Bildung zweier Mikrogra dienten Orthogonalmatrizen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Optimierung der Strahlenabgabe weiter das Addieren der Einheits- und Mikro gradienten Orthogonalmatrizen zur Bildung der Orthogonal matrizen und die Kombination der Orthogonalmatrizen jeder der jeweiligen Matrizen zur Bildung von Gesamtorthogonalmatrizen enthält, wobei die vertikalen und horizontalen Gradienten ba sierend auf den Gesamtmatrizen berechnet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, weiter enthaltend das Defi nieren einer Öffnung zwischen der Strahlenquelle (20) und dem Feld auf dem Objekt, welche Öffnung durch wenigstens zwei Kollimatorlamellen (97, 98) definiert ist, die, basierend auf den ausgewählten Orthogonalmatrizen positioniert sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Zellen (102) jede eine Breite und Höhe von annähernd einer Hälfte der Breite der Kollimatorlamellen (97, 98) haben.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei jede der Kollimatorla mellen (97, 98) eine Breite von etwa 1 cm hat.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Zellen (102) jede eine Breite und Höhe von etwa 5 mm haben.

10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Öffnung die Abgabe der Strahlung mit einer Auflösung von etwa einer Hälfte der Breite der Lamellen (97, 98) erlaubt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gruppieren der Zel len das Gruppieren von vier quadratischen Zellen (102) zur Bildung der Matrix (100) enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die orthogonalen Matri zen jede eine Auflösung in einer ersten Richtung etwa gleich der Breite der Lamellen (97, 98) und eine Auflösung in einer zweiten Richtung haben, die größer ist, als die Auflösung in der ersten Richtung.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die zweite Richtung insgesamt orthogonal zur ersten Richtung ist.

14. System zum Steuern der Strahlenabgabe zu einem Objekt aus einer Strahlenquelle (20), auf welchem Objekt ein Feld für die Strahlenabgabe definiert ist, welches Feld eine Mehr zahl von Zellen (102) enthält, die vorgegebene Behandlungsin tensitätspegel haben, welches System enthält:
einen Kollimator (80) mit einer Mehrzahl von Lamellen (82a, 84a) zum Blockieren der Strahlung von der Quelle und zum De finieren einer Öffnung zwischen der Strahlenquelle und dem Objekt; und
einen Prozessor zum Empfangen der Zellen, Gruppieren eines Bereiches der Zellen zur Bildung einer Matrix (100) mit we nigstens einer Dimension, die annähernd gleich der Breite ei ner der Kollimatorlamellen ist, Zerlegen der Matrix in ortho gonale Matrizen und Optimieren der Abgabe der Strahlungsmenge durch Auswählen der orthogonalen Matrizen mit den minimalen vertikalen und horizontalen Gradienten, wenn sie mit anderen orthogonalen Matrizen kombiniert werden, die von den verble benden Zellen innerhalb des Feldes gebildet werden.

15. System nach Anspruch 14, wobei die Lamellen (82a, 84a) des Multilamellenkollimators (80) jede eine Breite von etwa 1 cm aufweisen.

16. System nach Anspruch 14, wobei die Zellen (102) eine Breite und Höhe von etwa einer Hälfte der Breite der Kollima torlamellen (82a, 84a) aufweisen.

17. System nach Anspruch 14, wobei die Lamellen (82a, 84a) in einer ersten, insgesamt zu einer Abgaberichtung der Strah lung senkrechten Richtung beweglich sind, um die Öffnung zwi schen der Strahlenquelle (20) und dem Objekt zu bilden, wel che Öffnung von wenigstens zwei der Kollimatorlamellen defi niert ist, die, basierend auf dem ausgewählten orthogonalen Matrizen, positioniert sind.

18. System nach Anspruch 17, wobei die Lamellen (82a, 84a) in einer insgesamt zu der Abgaberichtung und der ersten Rich tung senkrechten zweiten Richtung beweglich sind.

19. System nach Anspruch 17, wobei der Multilamellenkollima tor (80) betätigbar ist, um eine Strahlenbehandlung mit einer Auflösung von etwa einer Hälfte der Breite der Lamellen (82a, 84a) zu schaffen.

20. System nach Anspruch 14, wobei vertikale Gradienten der Matrix (100) einander gleich sind und horizontale Gradienten der Matrix einander gleich sind.