JP2001507954A

JP2001507954A - 放射照射線量決定の立案法およびその装置

Info

Publication number: JP2001507954A
Application number: JP51968498A
Authority: JP
Inventors: キヤロル，マーク・ピー; ナツシユ，リチヤード・ブイ; カラン，ブルース・エイチ; キヤンベル，ロバート・シー; フバー，リチヤード・イー
Original assignee: ノモス・コーポレーシヨン
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2001-06-19
Also published as: DE69737508T2; EP0952875B1; DE69737508D1; US6038283A; EP0952875A1; WO1998017349A1; AU5194698A

Abstract

(57)【要約】患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的となる容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法および装置であって、累積照射線量容積ヒストグラムによって表し得る所望の部分容積のデータと、等角放射治療装置によって患者に最適化された放射ビームの配置を送出するための標的の腫瘍および組織構造体に対する累積照射線量容積ヒストグラムによって表し得る部分容積のデータとを比較することに基づく繰り返し計算用のコスト関数を使用する方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】放射照射線量決定の立案法およびその装置本発明の背景１．関連出願本出願は米国特許暫定出願６０／０２９，４８０号の利益を請求する。２．本発明の分野本発明は予め定められた一定のビーム強度をもつ放射ビームを用い腫瘍の等角放射治療を行なう方法および装置に関する。３．従来法の説明現代における腫瘍の放射治療は二つの目標をもっている。即ち腫瘍の根治、および腫瘍の近所にある健康な組織および器官に対する危険の回避がそれである。十分量の放射量を腫瘍の容積の中に送り込めば大部分の腫瘍は完全に根治できることは公知である。しかし必要な有効放射量を使用すると、腫瘍を取囲んでいる健康な組織または腫瘍の近くにある体内の健康な器官が損傷するために厄介な状況が起こる可能性がある。等角放射治療法（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｔｈｅｒａｐｙ）の目標は、照射放射量を腫瘍の外表面によって規定される腫瘍の容積だけに限定し、同時に腫瘍を取囲む健康な組織または隣接した健康な器官に対する放射量を最低限度に抑制することである。伝統的には等角放射治療法は或る範囲の技術を通じて発展し、典型的には腫瘍の治療に使用する放射ビームの線源として線形加速器（”ＬＩＮＡＣ”）を使用している。典型的には線形加速器は、患者の周りで回転し放射ビームを治療すべき腫瘍の方へ向ける放射ビームの線源を有している。放射ビームのビーム強度は予め定められた一定のビーム強度である。放射ビームの経路に個別的に出し入れできる多数の薄片、指状部材、または突起を有するマルティリーフ・コリメータ（ｍｕｌｔｉｌｅａｆｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）は、放射ビームが腫瘍を通過する際該ビームが見る腫瘍の空間的輪郭、即ち線型加速器の回転可能な構台に取り付けられた放射ビームの線源が回転する際に「ビームの目が腫瘍を見る形」を追跡するようにプログラムすることができる。マルティリーフ・コリメータの多数の薄片は、放射ビームの通過経路の方向において腫瘍の容積が提供する腫瘍の形の輪郭をつくり、腫瘍の容積に対するビームの特定の半径方向の向きに依存して、放射ビームに提供される腫瘍の空間的な輪郭の外側の組織へ放射が透過するのを遮断する。等角放射治療に対する他の方法は、静止した患者を横切るスリットの領域を走査できるコリメータのジョー（ｊａｗ）を使用し、同時に線形加速器の構台が回転させ別の一組のジョーで標的の容積を追跡する方法を含んでいる。さらに他の方法としては、患者を横切ってスリットを走査できるＬＩＮＡＣの付属部材を使用してスリットを走査する際にスリット全体の中における放射ビームの強度を変更する方法である。等角放射治療に対するさらに他の方法では、高エネルギーの光子から成る狭いペンシル状のビームを使用し、そのエネルギーを変化させることができ、ビームを腫瘍の標的の容積の上で走査し、光子のビーム源が取付られた構台の各方向における最良の可能な放射量の分布を送り出す。このような従来の等角放射治療法に伴う主要な問題は、腫瘍の容積が凹面の境界または表面をもっている場合、放射ビームの空間的な形または輪郭を変えることは、時間に関する部分だけしかうまくゆかないことである。特に、腫瘍のコンヴォリューション（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）、即ち外側の表面が放射治療用のビームの経路に対して平行な面内において内側に向っている、即ち凹面をなしている場合、健康な組織または器官が腫瘍の外側の凹面をなす表面によってつくられる凹面の空洞の内部にあり、腫瘍の厚さは放射ビームの経路に沿って変化する場合がある。凹面の境界をもった腫瘍が治療できるためには、腫瘍面を横切る放射ビームの強度を変化させ、また放射ビームが当てられる腫瘍の形に合うようにビームの外側の形状を変化させる必要がある。放射ビームの各区画のビーム強度を変調し、放射ビームが通過する腫瘍の部分の厚さと関連をもったビーム強度にすることができる。例えば放射ビームが腫瘍の厚い部分を通過する場所では、放射ビームが腫瘍の薄い部分を通過する場合よりもビームの強度を強くしなければならない。高エネルギーの光子から成る走査用のペンシル・ビームを用いてビームの強度を変調し得る専用の走査型ビーム治療器が開発された。この装置のビームの強度はビームを発生させる電子銃のエネルギーを増加させることによって変調される。装置が取付られた構台および患者が横たわっているテーブルを動かすことにより腫瘍の周りで電子銃を操縦する際、エネルギーの増加はコンピュータ制御によって指令される。その結果、ペイントの厚さまたは強度、換言すれば放射ビームの強度を、ブラシの上のペイントの量を変えて、即ち電子銃が腫瘍の上を移動する際に電子銃にどれだけのエネルギーを与えるかによって順次標的に「ペイントを塗って」ゆくような効果が得られる。ビームのエネルギーの変調を直接利用するこのような専用の走査型ビーム治療器は高価であり、使用および操作に極めて時間がかかり、治療用のビーム自身をコンピュータ制御することに関する懸念のために患者に大きな負担を強いると考えられている。放射ビームの多数の区画を使用し、組織の容積の中における腫瘍の厚さに従って組織の容積を横切る放射ビームの強度を空間的に変調する等角放射治療の他の方法および装置が開発されている。このような方法および装置は、ビームを患者に当てる前に放射ビームの内部に置かれたラックの中にある減衰用の薄片またはシャッターを使用する。腫瘍はスライスの状態で放射に当てられるが、各スライスはシャッターによって選択的に区画に分割される。しかし、線形加速器の構台を１回回転させる毎に組織の容積のスライスを僅か２枚しか処置できないという事実がこの方法および装置の主要ではないが一つの欠点である。スライスは任意の厚さをもっていることができるが、処置を行なうためのスライスをできるだけ薄く選ぶことによって大きな分解能が得られる。処置を行なうスライスの厚さが増加するにつれて、患者を治療する時間は増加する。何故なら腫瘍の全容積を治療するためには処置を行なうべきスライスの数が多くなるからである。腫瘍の治療を行なうために、予め定められた一定のビーム強度をもつ放射ビームを使用する等角放射治療に対する新規の方法および装置は、１９９６年４月１９日付けのＭａｒｋＰ．Ｃａｒｏｌに対する同時出願の米国特許願０８／６４３，７８５号に記載されている。この装置は、予め定められた一定のビーム強度を有する放射ビームを生じるための放射ビーム源；放射治療用のビームをビームの多数の区画の配列に分離するための、放射を透過する部分と透過しない部分とが交互に存在する少なくとも３×３のチェッカー盤型の配列；および放射ビームの部分の放射ビームの強度を変調し、腫瘍を横切って放射治療用のビームの強度を空間的に変調する装置を含んでいる。これら上記の方法および装置は、放射に曝露される構造体の部分を最低限度に抑制するように設計されている。しかし、周囲を取囲む構造体への曝露は完全には防ぐことができないから、腫瘍の容積を完全に消滅させることと周囲の構造体へ達する放射の量を最低限度に抑制することとの間で最適化を行なった治療計画が望まれる。治療計画を最適化した現存の方法および装置では、治療計画に対する医師の評価を真似た評点関数に基づいて可能な計画を見積もるためにコンピュータを使用する。しかし現存の方法および装置では不十分なことが判っている。現存の方法および装置は、腫瘍およびそれを取囲む組織、即ち構造体の両方の種々の部分を照射するコストに寄与する客観的なコスト関数に基づいた最適化された治療計画をつくる計算方法を使用している。このような一つの計算方法は当業界においてはシミュレイテッド・アンニーリング（ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇ）として知られている。現存のシミュレイテッド・アンニーリング法は、過剰に放射に曝露された周囲の構造体に対する曝露が不十分な腫瘍の容積のコストを考慮したコスト関数を使用する。しかし現存の方法に使用されるコスト関数は構造体の容積を全体として考えず、構造体の内部の分離した点に関するコストだけに頼っており、また種々の周囲を取囲む構造体のタイプの重要性を考慮していない。例えば或る種の構造体のタイプはその機能において重複しており、構造体の容積の実質的な部分を除去してもなおその機能を保持することができる。他の構造体のタイプでは、その構造体のどこかの部分が完全に除去された場合、その機能が失われる。従って構造体のどの部分も致死量の照射を受けない限り、傷つき易い構造体の容積でも或る測定量の放射量を受けることができる。最適化された治療計画に使用される現存のコスト関数は、このような異なったタイプの構造体に伴って変化するコストを考慮していない。治療計画を最適化した後に、現在医師は所望の治療の目的に合わせるためにそれぞれ計算された治療計画を評価しなければならない。計算された治療計画が治療の目的にうまく合っていない場合には、腫瘍の容積およびそれを取囲む周囲の構造体の両方に対し医師の治療目的に合った治療計画が計算できるまで最適化の過程を繰り返す。さらに、現存の方法および装置では、所望の照射線量の分布をつくる際の累積照射線量容積ヒストグラム（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅＤｏｓｅＶｏｌｕｍｅＨｉｓｔｏｇｒａｍ）（”ＣＤＶＨ”）曲線に付随したお馴染みの部分的容積のデータを医師が使用することができない。従って本発明の開発の以前においては、腫瘍の治療のために予め定められた一定のビーム強度を有する放射ビームを使用して等角放射治療を行なう方法および装置において、簡単かつ経済的に使用でき；患者の安全のための高度の安全性因子をもっていると考えられ；標的の腫瘍の容積および多くの構造体のタイプの両方における目的を考慮した、相矛盾する予め定められた医師の治療目的に合致した最適の治療計画を計算でき；且つそれぞれ標的の容積および組織および構造体のタイプに対する所望の照射線量分布をつくる際部分的容積のデータ、即ちＣＤＶＨ曲線を使用するものは未だ存在しない。従って当業界においては、腫瘍の治療のために予め定められた一定のビーム強度を有する放射ビームを使用して等角放射治療を行なう方法および装置において、簡単かつ経済的に使用でき；患者の安全のための高度の安全性因子をもっていると考えられ；標的の腫瘍の容積および多くの構造体のタイプの両方における目的を考慮した、相矛盾する予め定められた医師の治療目的に合致した最適の治療計画を計算でき；且つそれぞれ標的の容積および組織および構造体のタイプに対する所望の照射線量分布をつくる際部分的容積のデータ、即ちＣＤＶＨ曲線を使用する方法および装置が探し求められて来た。本発明の概要本発明に従えば、患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を計算し、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を繰り返し計算によって変化させ、この際各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量に付随したＣＤＶＨに対して、提案された放射ビームの配置に付随したＣＤＶＨを対応させて近づけてゆき、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の照射線量の処方への対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得る過程から成ることを特徴とする方法によって前述の利点が得られる。コスト関数は所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨを決定し、各ＣＤＶＨに区域を帰属させ、所望の照射線量の処方および提案された放射ビームの配置の両方に付随したＣＤＶＨに適用できる重みを各区域に帰属させ、各標的および各構造体に対し式Ｃ_z＝Ｗ_z＊（Ａ_p／Ａ_d）、但し式中Ｃ_zは現在の区域に対するコスト、Ｗ_zは現在の区域に帰属させた重み、Ａ_pは提案されたＣＤＶＨの現在の区域の面積または長さ、Ａ_dは所望のＣＤＶＨの現在の区域の面積または長さである、を用いて区域のコストを計算し、式Ｃ_T＝ΣＣ_z1＋Ｃ_z2＋Ｃ_z3．．．．Ｃ_zn、およびＣ_S＝ΣＣ_z1＋Ｃ_z2＋Ｃ_z3．．．．Ｃ_zn、但し式中Ｃ_SおよびＣ_Tは各構造体または区域に対するコストであり、Ｃ_z1 、Ｃ_z2、Ｃ_z3およびＣ_znは各標的または構造体のそれぞれ第１、第２、第３ないし第ｎ番目の区域に対して計算されたコストである、に従って各標的または構造体に対する標的または構造体のコストを計算し、式Ｃ_Total＝Ｃ_S＋Ｃ_T、但し式中Ｃ_Totalは放射ビームの配置に対する提案された変化の全コストである、に従って提案された放射ビームの配置の変化に対する全コストを計算する過程によって得られる。さらに最適化された放射ビームの配置は等角放射治療装置を用いて患者に適用することができ、また提案された放射ビームの配置はシミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用して計算することができる。さらにまた、予め定められた所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨはグラフ的にコンピュータに入力することができ、或いはこのＣＤＶＨは予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分的容積のデータをコンピュータに入力し、これに基づいてコンピュータにより計算して構築することができる。本発明の他の態様に従えば、患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、（ａ）各標的および構造体に付随した所望のＣＤＶＨを決定し、（ｂ）コンピュータを使用し、或る一つの繰り返し計算において提案された放射ビームの配置のコストを、提案された放射ビームの配置に付随した相対的なコストに基づき、前の繰り返し計算において提案された放射ビームの配置と繰り返し比較し、この際コストの計算は（１）或る一つの繰り返し計算における提案された放射ビームの配置に基づいて各標的および構造体に付随するＣＤＶＨを決定し、（２）各標的および構造体に付随した或る一つの繰り返し計算の所望のＣＤＶＨおよび提案されたＣＤＶＨに対してコスト区域を帰属させ、（３）各標的および構造体に付随した各ＣＤＶＨの各コスト区域に重みの値を帰属させ、（４）各標的および構造体に対し、提案された放射ビームの配置に付随したＣＤＶＨの区域の面積を表す値と、所望の放射ビームの配置に付随したＣＤＶＨの区域の面積を表す値との商を各区域の重みの値に乗じ、（５）各標的および構造体の各ＣＤＶＨの各区域に対し（４）の過程の結果の和をとって照射線量の全コストを得ることによって行なわれ、（ｃ）或る与えられた繰り返し計算の照射線量の全コストが前の繰り返し計算の照射線量の全コストより小さい場合にはその繰り返し計算で提案された放射ビームの配置を受け入れ、（ｄ）或る与えられた繰り返し計算の照射線量の全コストが前の繰り返し計算の照射線量の全コストより大きい場合にはその繰り返し計算で提案された放射ビームの配置を棄却し、（ｅ）最適化された放射ビームの配置を得るために、提案された放射ビームの配置が許容されるレベル内の照射線量の全コストをもつに至るようになるまで上記（ｂ）〜（ｄ）の過程を繰り返す過程を含むことを特徴とする方法によって前述の利点が得られる。さらに提案された放射ビームの配置はシミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用して計算され、さらに最適化された放射ビームの配置は等角放射治療装置を用い患者に対し適用することができる。さらに本発明の他の態様に従えば、患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、患者に照射する放射量の所望の累積効果を表す、少なくとも一つの標的または構造体の各々に対する所望のＣＤＶＨを決定し、照射線量の全コストに付随した、患者に対し適用するように提案された放射ビームの配置を計算し、提案された放射ビームの配置の累積効果を表す、少なくとも一つの標的または構造体の各々に対する提案されたＣＤＶＨをつくり、所望のＣＤＶＨの各々に対し多数のコスト区域を帰属させ、各ＣＤＶＨの多数のコスト区域の各々に区域の重みを帰属させ、提案されたＣＤＶＨにより区切られたコスト区域の区域面積を表す値と所望のＣＤＶＨにより区切られたコスト区域の区域面積を表す値との商を表す値を、コスト区域の区域の重みを表す値に乗じることにより、所望の各ＣＤＶＨの多数のコスト区域の各々に対して、各標的および構造体の各ＣＤＶＨの各コスト区域に対し区域のコストを表す区域のコストの値を決定し、少なくとも一つの標的の各々の区域のコストの値の和をとることによって少なくとも一つの標的の各々に対する提案された放射ビームの配列のコストを表す標的の全コストの値を決定し、少なくとも一つの構造体の各々の区域のコストの値の和をとることによって少なくとも一つの構造体の各々に対する提案された放射ビームの配列のコストを表す構造体の全コストの値を決定し、各標的のコストの値および各構造体のコストの値の和をとって提案された放射ビームの配置の全コストを表す照射線量の全コストを決定する過程を含むことを特徴とする方法によって前述の利点が得られる。さらに、照射線量の全コストの値に応答し、照射線量の全コストの値が許容レベル内にある場合には提案されたＣＤＶＨによって表される放射ビームの配置を等角放射治療装置により患者に適用し、照射線量の全コストの値が許容レベル外にある場合には提案されたＣＤＶＨによって表される放射ビームの配置を棄却することができる。さらにまた提案された放射ビームの配置はシミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用して計算することができる。本発明の他の態様に従えば、患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する装置において、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を計算し、コンピュータを使用し繰り返し計算により提案された放射ビームの配置を変化させ、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対して、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータの対応させて近づけてゆき、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得る過程を行なうことを特徴とする装置によって上記利点が得られる。さらに部分容積のデータは指示装置を使用してグラフ的にコンピュータに入力されたＣＤＶＨに基づいてコンピュータにより計算されるか、或いは部分容積のデータはコンピュータに直接入力することができる。本発明の他の態様に従えば、患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する装置において、提案された放射ビームの配置を計算によって得るようにつくられたコンピュータを具備し、該コンピュータはさらに繰り返し計算により提案された放射ビームの配置を変化させるようにつくられ、該コンピュータはさらに各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対して、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータを対応させて近づけてゆくようにつくられ、且つ該コンピュータはさらに提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得るようにつくられていることを特徴とする装置により上記の利点が得られる。この装置はさらに最適化された放射ビームの配置を患者に適用するためにコンピュータと通信を行なう等角放射治療装置を含んでいることができる。さらに部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることができる。本発明の他の態様に従えば、患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的となる容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する装置において、提案された放射ビームの配置を計算によって得る装置、繰り返し計算により提案された放射ビームの配置を変化させる装置、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対する、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータの対応を近づけてゆく装置、および提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方との対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得る装置を含むコンピュータを具備していることを特徴とする装置によって上記の利点が得られる。この装置はさらに最適化された放射ビームの配置を患者に適用するためにコンピュータと通信を行なう等角放射治療装置を含んでいることができる。さらに部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることができる。本発明の他の態様に従えば、患者の少なくとも一つの構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、少なくとも一つの腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、所望の照射線量の処方に付随した少なくとも一つの標的の容積および構造体の各々に対する所望の部分容積のデータを決定し、所望の部分容積のデータをコンピュータに入力し、所望の部分容積のデータに応答し、コンピュータを使用して計算により所望の照射線量の処方に付随した少なくとも一つの標的の容積および構造体の各々に対する所望のＣＤＶＨを近似させ、コンピュータを使用し、コンピュータによって近似させたＣＤＶＨに付随した最適化された放射ビームの配置を計算する過程から成ることを特徴とする方法によって上記利点が得られる。さらにコンピュータによるＣＤＶＨの近似は、一組の提案されたビームの重みをコンピュータを使用して計算してつくり、コンピュータを使用して繰り返し計算により一組の提案されたビームの重みを変化させ、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し一組の提案されたビームの重みに対する変化のコストを決定し、提案されたビームの重みの組の変化によって所望のＣＤＶＨとの対応が悪くなった場合にはこの提案されたビームの重みの組に対する変化を棄却し、提案されたビームの重みの組の変化によって所望のＣＤＶＨとの対応が良くなった場合にはこの提案されたビームの重みの組に対する変化を受け入れる過程によって行なわれる。さらに最適化された放射ビームの配置はシミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用して計算することができ、最適化された放射ビームの配置は等角放射治療装置を用い患者に対して適用することができ、また所望のＣＤＶＨはコンピュータに入力された部分的容積のデータをを表す数値に基づいてコンピュータにより計算して構築することができる。本発明の他の態様に従えば、患者の少なくとも一つの構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、少なくとも一つの腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、少なくとも一つの腫瘍の標的の容積の各々と少なくとも一つの構造体の容積の各々とを標的および構造体のタイプによって区別し、所望の照射線量の処方に付随した少なくとも一つの腫瘍の容積および構造体の容積の各々に対する所望の部分容積のデータを決定し、所望の部分容積のデータをコンピュータに入力し、所望の部分容積のデータに応答し且つ少なくとも一つの腫瘍の容積の各々および少なくとも一つの構造体の容積の各々の腫瘍および構造体のタイプに応答し、コンピュータを使用して最適化された放射ビームの配置を計算する過程を含むことを特徴とする方法によって上記利点が得られる。さらに最適化された放射ビームの配置は等角放射治療装置を用い患者に対して適用することができる。本発明の放射を照射するための立案法および装置は、従来提案されている従来の方法および装置と比較した場合、次のような利点をもっている。即ち簡単かつ経済的に使用でき；患者の安全のための高度の安全性因子をもっていると考えられ；標的の腫瘍の容積および多くの構造体のタイプの両方における目的を考慮した、相矛盾する予め定められた医師の治療目的に合致した最適の治療計画を計算でき；且つそれぞれ標的の容積および組織および構造体のタイプに対する所望の照射線量分布をつくる際部分的容積のデータ、即ちＣＤＶＨ曲線を使用することができる。図面の簡単な説明添付図面において、図１は回転する寝台、コリメータ、および構台を含む通常の線形加速器の透視図である。図２は本発明の装置の操作を制御する照射立案システムの流れ図である。図３は本発明のシステムに使用される標的のＣＤＶＨ曲線である。図４は本発明のシステムに使用される構造体のＣＤＶＨ曲線である。図５は本発明のシステムの処方パネルである。図６Ａは照射による処置であって、治療区域を通る単一の治療用ビームの照射線量の関係を示す。図６Ｂは照射による処置であって、治療区域を通る２本の治療用ビームの照射線量の関係を示す。以下の説明においては好適具体化例を参照するが、本発明はこれらの具体化例に限定されるものではない。逆に、本発明は非暫定的な出願の特許請求範囲に定義された本発明の精神および範囲に含まれるすべての代替物、変更および同等物を包含するものとする。本発明の詳細な説明シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療の立案法（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙｐｌａｎｎｉｎｇ）（ ”ＳＡＲＰ”）は、腫瘍の容積およびそれを取囲む構造体から成る相矛盾する治療対象に関し、医師の目的パラメータに合致した最適化された放射ビームの配置を計算する当業界に公知の方法である。現存のＳＡＲＰ法は提案された最適のビームの配置を計算するために体系的なアルゴリズムを使用している。最近のＬＩＮＡＣは種々の入口経路に沿って腫瘍の容積に近づく種々の弓形の経路に沿い何回も放射ビームを通すことにより腫瘍の部位を照射し、この際各弓形経路は腫瘍の容積のエピセンター（ｅｐｉｃｅｎｔｅｒ、中核）と称される標的となる容積の中心の点へと向っている。治療用のビームを一回通す毎にその弓形経路の内部にある腫瘍の部分およびそれを取囲む構造体が照射される。このようにビームを何回も通すと、或る治療区域は幾つかの弓形経路のビームでしか照射されないが、他の或る部分はすべての弓形経路のビームによって照射され、エピセンターの所では最高の照射線量が集中する。例えば図６Ａおよび６Ｂを参照すれば、図６Ａは矢印６００で示される方向から治療区域の方へ向けられた単一のビームの中心の光線に対する照射線量の関係を示している。三次元の治療区域は二次元の格子６０１に投影されて示されている。この例では、単一のビームを使用した場合、エピセンター６０２におけるビームの重さ、即ち強度は入口点６０３の所の照射線量の７８％であろう。同じ強度の第２のビームを矢印６１０（図６Ｂ）で示される方向から治療区域へ向けて照射し、二つのビームがエピセンター６０２の所でだけ交叉するようにすると、エピセンター６０２の所の照射線量はそれぞれの治療用のビームで得られる７８％の２倍、即ち１５６％になるであろう。このように異なった入口経路６００、６１０から治療区域に多数のビームを通すことの累積効果によりエピセンター６０２の所で照射線量を集中させることができる。最適なビームの配置は、提案されたビームの重さを繰り返し計算しながら増加させ、ビームの重さを繰り返し変化させても組織の容積または他の構造体が提案された照射に対し許容できないような被爆が起こらないようにコスト関数を導入することによって到達される。各繰り返し計算において、提案されたビームを選ぶことによって生じる照射線量の分布を、腫瘍の容積およびそれを取囲む組織構造体に対して予め定められた照射線量と比較する。ビームの重さの増加または減少が所望の処方に対する対応が良くなった場合には、その変化は許容される。最終的にはＳＡＲＰ法によって、ＳＡＲＰのアルゴリズムの中に導入されたコスト関数により表される治療目的に基づいた最適の治療計画が得られる。本発明のシステムは、目標およびそれを取囲む多数の構造体のタイプの両方に対し多数の治療パラメータを考慮した改善された最適治療立案システムを含んでいる。このシステムは変更したコスト関数を含み、医師はこれを用いて目標の容積または目標、およびそれに含まれる構造体の容積または構造体の両方に対し所望の照射線量の処方をつくるための通常の累積照射線量容積ヒストグラム（”ＣＤＶＷ”）を使用することができ、次いでこれを患者に対する提案された照射線量の分布を決定するためのシステムに対する入力として用いる。この最適化法は、回転可能な構台、通常のコンピュータまたはコンピュータのセット、本発明の最適化法を使用する計画最適化ソフトウエアを有する図１に示すような通常の線形加速器（”ＬＩＮＡＣ”）３００を含む通常の装置を使用して実施することができる。図２は本発明のシステムを使用して治療計画をつくる方法を示す。この方法の最初の段階は、一般に登録処理（ＲｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ）の段階８００と云われる。これは本発明の等角照射治療法によって治療される患者の部分の通常の軸方向にスライスした画像の組を並べる処理段階である。これらの画像は先ず、解剖学的な正確さをもって示された組織の「スライス」を表す画像を生成する、通常の計算機を用いた断層撮影（”ＣＴ”）走査法または磁気共鳴画像診断法（”ＭＲＩ”）によって得られる。完全なＣＴまたはＭＲＩによる検査の結果である一連の「スライス」画像は患者の特定の部分の三次元的な画像であり、正しい三次元的なデータの組として視覚化することができる。入力データをサンプリングし、既知の幾何学的形状の共通のマークを決定し、これらのデータをワーピング（ｗａｒｐｉｎｇ）して正しく並べることによりデータが得られる。前述のように、患者を固定する公知装置に基づいて補正が行なわれるように分解能を設定し、像がフィルムからの走査により得られる場合には、画像の中に含まれた参照用のグレイバー（ｇｒｅｙｂａｒ）に基づいてグレイスケールによる画像の正規化を行なう。通常の二次元の画像のワーピング技術を使用し、分解能の調節に必要な超サンプリング法およびフィルタリング法を用いる。このシステムの第２の段階は一般に解剖用器具（ＡｎａｔｏｍｙＴｏｏｌ）８０１と称せられる。医師は照射計画に重要な構造体の三次元の容積を通常の方法で決定し、この場合医師は画像をスライス毎に切り取りながら解剖学的構造を決定する。処方パネル（ＰｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＰａｎｅｌ）の段階８０２は医師が照射治療処理の所望の目標を立案システムに入力し、これを計画最適化段階８０３で利用する。図３および４はそれぞれ通常の標的および構造体のＣＤＶＨ曲線１００、２００を示し、これは典型的には或る与えられた照射線量の分布を患者に適用する前に、それが標的または構造体に及ぼす効果を検討する上で医師により使用される。医師および放射照射技術に習熟した人々にとってはＣＤＶＨ曲線１００、２００は良く知られているが、これらの曲線は典型的には治療計画が最適化された後に、照射線量の分布を解析するために使用されている。これとは対照的に本発明においては、医師はお馴染みのＣＤＶＨ曲線１００、２００を下記に詳細に説明する出力処理（ＯｕｔｐｕｔＰｒｏｃｅｓｓ）段階８０７（図２）においてだけではなく、計画最適化（ＰｌａｎＯｐｔｉｍａｉｚａｔｉｏｎ）段階８０３（図２）の前においても使用し、本発明のコスト関数に対する入力パラメータをつくるために各標的および構造体に対して、下記に詳細に説明するように照射線量の限界および他のパラメータを表す部分容積のデータをつくる。この入力パラメータは本発明の処方パネル段階８０２（図２）で入力することができる。本発明のこのシステムで使用されるＣＤＶＨ曲線１００、２００は或る患者の各目標および構造体に対する部分容積のデータからつくられる。本発明のシステムでは、部分容積のデータは処方パネル段階８０２（図２）で使用者によって入力される。図５は本発明の立案システムに部分容積のデータを入力するのに使用される処方パネル４００の一具体化例を示す。部分容積のデータは一般に腫瘍または構造体の容積の何％がどのくらいの照射線量を受けることができるかを示す。図３を参照すれば、標的の部分容積のデータは標的のＣＤＶＨ曲線１００のデータ点として表される値に対応するデータを含んでいる。標的に対する照射線量の目標値Ｂｄは標的の容積で達成されるべき所望の照射線量であり、標的に対する最大照射線量Ｃは標的の任意の部分が受けるべき最大照射線量であり、標的に対する最小照射線量Ｃは直ちに判るように標的の任意の部分が受けるべき最小照射線量であり、目標値よりも大きな照射線量を受けなければならない標的容積の部分は目標値Ｂｖを越えた標的の割合によって表すことができる。標的に対する照射線量の目標値Ｂｄおよび目標値を越える標的の割合Ｂｖはデータ点Ｂの縦軸になっている。標的のＣＤＶＨ曲線１００の例を図３に示す。この例では医師は或る与えられた標的の容積が８０Ｇｙより少ない量で照射を受けなければならないことを決定できる。従って標的の最大照射線量Ｃは８０Ｇｙであり、標的の容積のどの部分も８０Ｇｙの累積照射線量を受けてはいけない。次に医師は、標的の容積に対する所望の累積照射線量が７５Ｇｙでなければならなず、標的の容積の５％だけが７５Ｇｙよりも少ない累積照射線量を受けるべきであることを決定することができる。従って標的の容積の９５％は７５Ｇｙよりも大きな累積照射線量を受けなければならない。そのため、標的の照射線量の目標値Ｂｄは７５Ｇｙであり、目標値Ｂｄを越える標的の割合は９５％となるであろう。最後に、標的全体が７０Ｇｙの最小照射線量を受けなければならないことを医師が決定したとする。従って標的の最小照射線量の値Ａは７０Ｇｙである。これらの値を通常のＣＤＶＨ曲線としてプロットしてつくられた標的のＣＤＶＨ曲線１００が図３に示されている。処方パネル段階８０２（図２）に従って医師が標的に対する所望の目標値をシステムに入力した後、本発明のシステムは医師が再検討するために対応するＣＤＶＨ曲線１００を表示することができる。別法として、医師はマウスまたは他の指示装置を使用して標的のＣＤＶＨ曲線１００をグラフとして描き、次いでシステムは標的のＣＤＶＨ曲線１００に対応する標的の目標値を表す数値を表示するようにすることもできる。図４を参照すれば、構造体のＣＤＶＨ曲線２００の一例が示されている。この例には構造体の部分容積のデータが構造体のＣＤＶＨ曲線２００上のデータ点として表される値に対応したデータを含むことができる。構造体の照射線量の限界Ｂｄ’は傷つき易い構造体の容積の中で越えるべきではない所望の照射線量の限界であり、構造体の最大照射線量の値Ｃ’は構造体の任意の部分が受ける最大照射線量であり、構造体の最小照射線量の値Ａ’は構造体に対する曝露をそれ以下に減少させても何ら認め得る利点が得られない照射線量であり、照射線量の目標値より大きな照射を受けることができる構造体の容積の部分は限界値Ｂｖ’を越える割合によって表すことができる。構造体の照射限界値Ｂｄ’および限界値を越える構造体の割合がデータ点Ｂ’の縦軸になっている。構造体のＣＤＶＨ曲線２００の一例を図４に示す。この例で、或る与えられた構造体の容積が６０Ｇｙより少ない照射を受けなければならないことを医師が決定したとする。従って構造体の最大照射線量Ｃ’は６０Ｇｙであり、構造体の容積のどの部分も６０Ｇｙの累積照射線量を受けることはできない。次に医師は、構造体の容積に対する所望の累積照射線量が５０Ｇｙでなければならなず、構造体の容積の２０％だけがこの累積照射線量よりも少ない累積照射線量を受けるべきであることを決定したとする。従って構造体の容積の８０％は５０Ｇｙよりも大きな累積照射線量を受けなければならない。そのため、構造体の照射線量の目標値Ｂｄ’は５０Ｇｙであり、目標値Ｂｖ’を越える構造体の割合は２０％となるであろう。最後に、構造体に対する曝露量を４５Ｇｙ以下に減少させても何ら認め得る利点は得られないと医師が決定したとする。従って構造体の最小照射線量の値Ａは４５Ｇｙである。これらの値を通常のＣＤＶＨ曲線としてプロットしてつくられた構造体のＣＤＶＨ曲線２００を図４に示す。処方パネル段階８０２（図２）に従って医師が構造体に対する所望の目標値をシステムに入力した後、本発明のシステムは医師が再検討するために対応するＣＤＶＨ曲線１００、２００を表示することができる。別法として、医師はマウスまたは他の指示装置を使用して標的および構造体のＣＤＶＨ曲線１００、２００をグラフとして描き、次いでシステムはＣＤＶＨ曲線１００、２００に対応する標的の目標値を表す数値を表示するようにすることもできる。いずれにせよ、標的および構造体の両方に対して得られたＣＤＶＨ曲線を比較し、構造体の曲線が標的の曲線の境界内部で合っていることを確かめることができる。このことは、グラフを手で重ね合わせるか、または好適具体化例においては図５に示すような部分的な容積データを数値的に表示すると共に同時にグラフで表示することによって達成される。図５は本発明の処方パネル段階８０２に用いられる処方パネル４００を示し、このパネルの中では各標的および構造体に対する部分的な容積データに対し数値が入力される。対応する標的および構造体のＣＤＶＨ曲線１００、２００はグラフ表示用ウインドー４０１に表示される。計画最適化段階８０３においては、照射計画の最適化は、照射線量の処方を決定するための最適の方法を決定するのを目的とする逆の問題の特殊な場合である。ＳＡＲＰの技術を使用し、照射する放射をそれぞれ標的に衝突する小さい多数のビームに分割することによりこの最適化を行なう。使用されるアンニーリングの冷却スケジュールはＦＳＡ（ＦａｓｔＳｉｍｕｌａｔｅｄＡｎｎｅａｌｉｎｇ）の技術のクラスに合致している。本発明に使用されるコスト関数に関する詳細な説明以外、前述のシミュレイテッドアンニーリング法の詳細点は当業界に公知であり、Ｓ．Ｗｅｂｂの”ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｏｎｆｏｒｍａｌＲａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙＤｏｓｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｙＳｉｍｕｌａｔｅｄＡｎｎｅａｌｉｎｇ”と題するＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＭｅｄｉｃａｌＢｉｏｌｏｇｙ誌、３４巻、１３４９〜１３７０ページ（１９８９年）所載の論文、およびＳ．Ｗｅｂｂの”ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｏｎｆｏｒｍａｌＲａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙＤｏｓｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｙＳｉｍｕｌａｔｅｄＡｎｎｅａｌｉｎｇ：２．ＩｎｃｌｕＳｉｏｎｏｆＳｃａｔｔｅｒｉｎｔｈｅ２ｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅ”と題するＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＭｅｄｉｃａｌＢｉｏｌｏｇｙ誌、３６巻、１２２７〜１２３７ページ（１９９１年）所載の論文のような刊行物に記載されている。これらの刊行物は参考のために添付されている。計画最適化段階、並びに本発明の照射立案システムの他の段階を遂行するには適当なコンピュータを使用する。図３および４を参照すれば、標的および容積のお馴染みのＣＤＶＨ曲線、例えば標的および容積に対するＣＤＶＨ曲線１００、２００（図３および４）を使用し、ＣＤＶＨ曲線の或る区域を特定の型の腫瘍および構造体に対し最も重要であると決定することができる。次いで下記に説明するように本発明のコスト関数を適用した場合各型の腫瘍または構造体について所望の目的を達成するような実験を使用者が行なった後に、コンピュータにより相対的な重みを帰属させる。好適具体化例においては、標的の容積に対するＣＤＶＨ曲線１００（図３）は７個の区域Ｔ１〜Ｔ７から成っている。区域Ｔ１〜Ｔ６は標的の容積のＣＤＶＨ曲線１００の上方および下方の面積であり、区域Ｔ７は標的の容積を表す軸１０１から標的マイナス照射線量の値を表すデータ点Ａへ至る線の長さである。同様に、図４を参照すれば、構造体の容積のＣＤＶＨ曲線２００（図４）はやはり７個の区域Ｓ１〜Ｓ６およびＳ８から成っている。区域Ｓ１〜Ｓ６およびＳ８はそれぞれ構造体のＣＤＶＨ曲線２００の上方および下方の面積を表している。コスト関数は、患者の治療に使用されるビームに何等かの変化が起きた際、得られる照射線量の分布が使用者によって望まれる結果に近いかどうかを解析的に決定する関数である。本発明のコスト関数においては、ＣＤＶＨの各領域または区域の重要性に従ってそのＣＤＶＨの各領域または区域に相対的な重みを付ける。次いで次式に従って標的および各構造体に対するコストを計算する。Ｃ_z＝Ｗ_z＊（Ａ_p／Ａ_d）ここでＣ_zは現在の区域に対するコストであり、Ｗ_zは現在の区域に付けられた重み、Ａ_pは提案されたＣＤＶＨ曲線または擬曲線の現在の区域の面積であり、Ａ_d は標的の区域Ｔ７によって表される長さまたは区域Ｓ８によって表される長さであるか、それ以外の場合には所望のＣＤＶＨ曲線の現在の区域の面積である。各区域のコストを計算した後、各標的または構造体に対し標的または構造体のコストは次式により計算される。Ｃ_T＝ΣＣ_z1＋Ｃ_z2＋Ｃ_z3．．．．Ｃ_zn、およびＣ_S＝ΣＣ_z1＋Ｃ_z2＋Ｃ_z3．．．．Ｃ_zn ここでＣ_SおよびＣ_Tは各構造体または区域に対するコストであり、Ｃ_z1、Ｃ_z2、Ｃ_z3およびＣ_znは各標的または構造体に対する第１、第２、第３．．．第ｎ番目の区域に対して計算されたコストである。次に次式を用い提案されたビームの分布の変化に対する全コストを計算する。Ｃ_Total＝Ｃ_S＋Ｃ_T ここでＣ_Totalはブームの分布の提案された変化に対する全コストである。換言すれば、提案されたＣＤＶＨ曲線または擬曲線の下の領域が所望のＣＤＶＨ曲線の下の領域よりも大きいと、提案されたビームの分布の変化には高いコストが付けられる。従ってシステムはビームについて行なわれた変化を棄却し、当業界に公知の通常の最適化法に従って全コストを低くするようにビームの重みを変更しようとする。標的の目標と構造体の限界とが矛盾する場合には、ビームの変化によって標的のコストを減少させ、同時に１個またはそれ以上の構造体のコストを増加させる。ビームの変化がシステムによって保持されるか否かの決定は、標的および構造体のコストの相対的な変化に依存する。ＣＤＶＨ曲線の異なった区域に異なった重みを付けることにより、異なった結果を得ることができる。従って、重みはソフトウエアの中に組み込まれていることに留意し、付けた重みがどのような種類の結果を生じるかを使用者は理解しておかなければならない。当業界の専門家はこのシステムにおいて所望の結果を得るために余計な実験を行なうことなく所望の重みを選ぶことができるであろう。例えば本発明の一実施態様においては、放射を照射することから生じる複雑さを避けるために、全体の標的を治療するよりも傷つき易い構造体の処理を除外する方が好ましい場合がある。傷つき易い構造体の処理を除外するには、提案された構造体のＣＤＶＨ曲線または擬曲線が所望の構造体のＣＤＶＨと同等かそれよりも良好であるような照射線量の分布で照射を行なうことによって達成される。この結果を得るためには、提案された標的のＣＤＶＨ曲線または標的の擬曲線が改善されても提案された構造体のＣＤＶＨ曲線または構造体の擬曲線が改悪されるようなビームの変化が生じた場合には、その変化が棄却されるように重みを拾い上げなければならない。従って、区域Ｓ４、Ｓ５およびＳ８のような構造体を傷つける危険があると決定された構造体の区域には高い重みが帰属されなければならない。帰属された実際の重みは当業界の専門家による臨床的な経験に基づいている。この場合これらの重みはシステムにプログラムされているので、所望の成果を得るために繰り返し使用される。臨床的な経験によれば、照射に対してそれぞれ異なった応答をする二つの型の構造体がある。或る型の構造体に対しては、構造体の任意の部分が受けた最大照射線量は複雑な状況を起こすか起こさないかを決定する主要な因子である。生物学的な多形性をもった構造体（”ＢＰｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）と呼ぶことができるこのような構造体の一例は脊髄である。このような構造体においては、構造体の各部分は異なった役割を演じる。構造体の任意の部分が少しでも破壊されると、構造体の全体的な機能が影響される。類推によりＢＰ型の構造体は直列回路と見做すことができる。ＢＰ構造体の任意の部分がどんなに小さい部分でも遮断されると、この回路はもはや機能しない。同様な類推を用いれば、ＢＰ構造体は、並列回路と見做すことができる生物学的に均一な構造体（”ＢＵｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）とは対照的である。ここでＢＵ構造体のすべての部分は同じ機能を行なう。ＢＵ構造体の一つの部分に対しその部分に致死的な照射線量で過剰な照射を行なっても、ＢＵ構造体の十分な部分が保存されている限り許容することができる。ＢＰ構造体に対しては、区域Ｓ４、Ｓ５、およびＳ８を重要だとして選んだとする。この場合Ｓ８はこの型の構造体に対し最も重要な区域として選ばれる構造体の任意の部分が受ける最大照射線量を表す。ＢＵ構造体に対しては、所望の容積の構造体が選ばれた限界内に入っている限り最大照射線量は重要ではなく、区域Ｓ４だけが重要である。即ちＢＰ構造体では区域Ｓ４、Ｓ５およびＳ８に大きな重みが選ばれる。同様に、ＢＵ構造体に対しては区域Ｓ４にだけ大きな重みを選ぶことができる。ＢＰ構造体とＢＵ構造体とを区別する効果を、単一の標的と単一の構造体とが存在する場合で示すことができる。標的のコストを減少させるようにビームを変化させることができる。このビームの変化は構造体に対するＣＤＶＨ曲線の区域Ｓ５の面積を増加させることができる。構造体がＢＵ構造体である場合、ＢＵ構造体の区域Ｓ５には非常に低い相対的な重みが付けられているから、このビームの変化に伴って全コストは増加しない。従ってシステムはビームの変化を受け入れる。しかし、この構造体がＢＰ構造体の場合には、ビームの変化に伴って全コストが増加する。何故ならＢＰ構造体では区域Ｓ５には大きな相対的な重みが付けられているからである。このような場合、システムはビームの変化に伴って全コストを増加させるようなビームの変化を受け入れず、ビームの分布に対し全コストを減少させるような他のビームの変化を探そうとする。ＢＰ構造体およびＢＵ構造体の両方に対し、可能ならば標的の目標を達成しつつ、これらの構造体に対する所望のＣＤＶＨ曲線よりももっと有利な各構造体に対するＣＤＶＨ曲線が得られるようなビームの分布を得ることが望ましい。従って、所望のＣＤＶＨ曲線の左側に対する区域（区域Ｓ１およびＳ３）にも、比較的小さくはあるが積極的な重みを付けることもできる。このような重みを選択することにより、標的に対するビームの変化に伴ってこのようなビームの変化がコストを増加させない限り、提案されたＣＤＶＨ曲線のこれらの区域を、これらの構造体に対する所望のＣＤＶＨ曲線の左側へ押しやるようなビームの変化をシステムに選ばせることができよう。特定の用途においては、構造体に送られた照射線量の如何に拘わらず、すべての標的がその目標を達成することが望ましい場合がある。しかし構造体にに対する照射線量によって標的を最大限に治療する能力が妨げられない限り、構造体への照射線量を制限することが望ましい場合もある。この用途においては、標的の区域Ｔ１、Ｔ３およびＴ７に高い重みを付けることができる。この場合標的の目標に合致するほど十分に高いが、構造体への照射線量の効果は完全に無視し得るほど高くはない相対的な重みを付けることができる。重みは、当業界の専門家の経験および最低限度の実験にり、所望の用途において処理計画の積極性に依存してその後行なわれる治療の目的が叶えられるように選ぶことができる。構造体を保護するようにシステムを調節した一用途においては、すべての構造体に対する制限が受け入れられると共に、できれば標的に対する目標が達成されるように重みを選ぶことができる。標的を治療するようにシステムを調節した他の用途においては、すべての標的の目標が達成されると同時に、できれば構造体に対する制限が得られるように重みを選ぶことができる。第３の用途においては、以前の用途の間でスケールを変更させることに基づいてビームを変化させるように調節したシステムにより、重みを調節することができる。所望の用途に従ってビームの分布を変更するように使用者がシステムに指示することができる。上記の第３の用途においては、例えば０と１０との間の数値を用い、任意に０の値が標的の目標の達成を表し、１０の値が構造体の保全を表すようにして、所望の結果に従ってビームの重みを付けるように使用者が入力することができる。例えば、標的の容積の治療と構造体の容積の保全とを同等に行なうように使用者が５の値を選ぶことができる。３を選んだ場合には、標的の容積を治療する方へシステムを偏らせ、７を選ぶと周囲の構造体を保全する方にシステムを偏らせる。当業界の専門家によれば本発明のコスト関数は現存のＳＡＲＰのアルゴリズムに中に容易に組み込むことができる。再び図２を参照すれば、立案システムの次の段階は機器調節（ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＦｉｔｔｉｎｇ）段階８０４である。照射ビームの位置およびビームの重み、即ち照射ビームの各部分の強度に関して得られた最適化された組を、最適化後においてＬＩＮＡＣ装置３００（図１）の送出能力に合わせる。繰り返し法を使用してＯＦ（出力因子）の調節、部材の運動のタイミング、および同時運動の限界を考慮に入れ、ＬＩＮＡＣ装置３００（図１）に対する制御情報を得るようにする。この情報は最適化された計画を表しＬＩＮＡＣ装置３００（図１）の操作限度内で送り出すことができる。強度正規化（ＳｔｒｅｎｇｔｈＮｏｒｍａｌｉｚｅ）段階８０５では、治療される組織の容積の中の「熱い」または「冷たい」領域として知られる部分を除去するため選ばれた各位置から、腫瘍がそれに適合した照射線量を受けるように照射ビーム源を移動させる弓形の経路が正規化される。この段階は照射線源の照射線量の割合を変化させることによって行なわれ、通常の簡単な線形スケール技術を使用することによって達成することができる。照射線量シミュレーション（ＤｏｓｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ）段階８００においては、ＬＩＮＡＣ装置３００（図１）に対する制御情報に基づき患者に対する照射線量のシミュレーションを行なう。この段階で使用されるアルゴリズムは当業界に公知の三次元の変形パス・レングス法（ＭｏｄｉｆｉｅｄＰａｔｈＬｅｎｇｔｈｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）に基づいている。このアルゴリズムの例は次の文献で論じられている。Ｇ．Ｌｕｘｔｏｎ等、”ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＤｏｓｉｍｅｔｒｙｏｆＭｕｌｔｉａｒｃＬｉｎｅａｒＡｃｃｅｌａｔｏｒＳｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃＲａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ”、ＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ誌、１８巻、１２１１〜１２２１頁（１９９１年）；Ｗ．Ｌ．Ｓａｙｌｏｒ著、”ＤｏｓａｇｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎＲａｄｉａｔｉｏｎＴｈｅｒａｐｙ”、Ｕｒｂａｎ＆Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂｕｒｕｇ出版（１９７９年）。これらの文献は参考のために添付されている。出力処理（ＯｕｔｐｕｔＰｒｏｃｅｓｓ）段階８０７では、医師がシミュレートされた照射線量の情報を検討し、患者に照射する照射計画を認可する。このような検討と認可の後に、特定の照射を行なう場合に対してＬＩＮＡＣ装置３００（図１）を制御するデータを含むフロッピー・ディスクをつくる。このデータは、部材のタイミングおよび運動に対する指令、照射線源設置の情報、および通常の患者の情報を含んでいる。上記の段階を達成した後、患者の腫瘍を治療するために上記のようにして本発明の等角照射治療の過程が実施される移送システム（ＤｅｌｉｖｅｒｙＳｙｓｔｅｍ）の段階８０８が完了する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者カラン，ブルース・エイチアメリカ合衆国ペンシルベニア州15143セウイツクリー・グラムストリートナンバー４ 220 (72)発明者キヤンベル，ロバート・シーアメリカ合衆国ペンシルベニア州16066タウンシツプ・クランベリー・シエフイールドコート507 (72)発明者フバー，リチヤード・イーアメリカ合衆国ペンシルベニア州16037ハーモニー・スエインヒルロード139

Claims

【特許請求の範囲】１．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を計算し、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を繰り返し計算によって変化させ、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量に付随したＣＤＶＨに対して提案された放射ビームの配置に付随したＣＤＶＨを対応させて近づけてゆき、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の照射線量の処方との対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得る過程から成ることを特徴とする方法。２．コスト関数は所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨを決定し、各ＣＤＶＨに区域を帰属させ、所望の照射線量の処方および提案された放射ビームの配置の両方に付随したＣＤＶＨに適用できる重みを各区域に帰属させ、各標的および各構造体に対し式Ｃ_z＝Ｗ_z＊（Ａ_p／Ａ_d）、但し式中Ｃ_zは現在の区域に対するコスト、Ｗ_zは現在の区域に帰属させた重み、Ａ_pは提案されたＣＤＶＨの現在の区域の面積または長さ、Ａ_dは所望のＣＤＶＨの現在の区域の面積または長さである、を用いて区域のコストを計算し、式Ｃ_T＝ΣＣ_z1＋Ｃ_z2＋Ｃ_z3．．．．Ｃ_zn、およびＣ_S＝ΣＣ_z1＋Ｃ_z2＋Ｃ_z3．．．．Ｃ_zn、但し式中Ｃ_SおよびＣ_Tは各構造体または区域に対するコストであり、Ｃ_z1 、Ｃ_z2、Ｃ_z3およびＣ_znは各標的または構造体のそれぞれ第１、第２、第３ないし第ｎ番目の区域に対して計算されたコストである、に従って各標的または構造体に対する標的または構造体のコストを計算し、式Ｃ_Total＝Ｃ_S＋Ｃ_T、但し式中Ｃ_Totalは放射ビームの配置に対する提案された変化の全コストである、に従って提案された放射ビームの配置の変化に対する全コストを計算する過程によって得られることを特徴とする請求項１記載の方法。３．シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用し提案された放射ビームの配置を計算することを特徴とする請求項１記載の方法。４．ビームの重みを変化させることにより提案された放射ビームの配置を変化させることを特徴とする請求項１記載の方法。５．シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用し提案された放射ビームの配置を計算することを特徴とする請求項２記載の方法。６．等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。７．等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。８．等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。９．等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。１０．予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分的容積のデータをコンピュータに入力し、これに基づいて予め定められた所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨをコンピュータにより計算して構築することを特徴とする請求項１記載の方法。１１．予め定められた所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨをグラフ的にコンピュータに入力することを特徴とする請求項１記載の方法。１２．予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分的容積のデータに基づいて予め定められた所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨをコンピュータにより計算して構築することを特徴とする請求項２記載の方法。１３．予め定められた所望の照射線量の処方に付随したＣＤＶＨをグラフ的にコンピュータに入力することを特徴とする請求項２記載の方法。１４．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、（ａ）各標的および構造体に付随した所望のＣＤＶＨを決定し、（ｂ）コンピュータを使用し、或る一つの繰り返し計算において提案された放射ビームの配置のコストを、提案された放射ビームの配置に付随した相対的なコストに基づき、前の繰り返し計算において提案された放射ビームの配置と繰り返し比較し、コストの計算は（１）或る一つの繰り返し計算における提案された放射ビームの配置に基づいて各標的および構造体に付随するＣＤＶＨを決定し、（２）各標的および構造体に付随した或る一つの繰り返し計算の所望のＣＤＶＨおよび提案されたＣＤＶＨに対してコスト区域を帰属させ、（３）各標的および構造体に付随した各ＣＤＶＨの各コスト区域に重みの値を帰属させ、（４）各標的および構造体に対し、提案された放射ビームの配置に付随したＣＤＶＨの区域の面積を表す値と、所望の放射ビームの配置に付随したＣＤＶＨの区域の面積を表す値との商を各区域の重みの値に乗じ、（５）各標的および構造体の各ＣＤＶＨの各区域に対し（４）の過程の結果の和をとって照射線量の全コストを得ることによって行なわれ、（ｃ）或る与えられた繰り返し計算の照射線量の全コストが前の繰り返し計算の照射線量の全コストより小さい場合にはその繰り返し計算で提案された放射ビームの配置を受け入れ、（ｄ）或る与えられた繰り返し計算の照射線量の全コストが前の繰り返し計算の照射線量の全コストより大きい場合にはその繰り返し計算で提案された放射ビームの配置を棄却し、（ｅ）最適化された放射ビームの配置を得るために、提案された放射ビームの配置が許容されるレベル内の照射線量の全コストをもつに至るようになるまで上記（ｂ）〜（ｄ）の過程を繰り返す過程を含むことを特徴とする方法。１５．シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用し提案された放射ビームの配置を計算することを特徴とする請求項１４記載の方法。１６．さらに（ｆ）等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。１７．さらに（ｆ）等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。１８．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、患者に照射する放射量の所望の累積効果を表す、少なくとも一つの標的または構造体の各々に対する所望のＣＤＶＨを決定し、照射線量の全コストに付随した、患者に対し適用するように提案された放射ビームの配置を計算し、提案された放射ビームの配置の累積効果を表す、少なくとも一つの標的または構造体の各々に対する提案されたＣＤＶＨをつくり、所望のＣＤＶＨの各々に対し多数のコスト区域を帰属させ、各ＣＤＶＨの多数のコスト区域の各々に区域の重みを帰属させ、提案されたＣＤＶＨにより区切られたコスト区域の区域面積を表す値と所望のＣＤＶＨにより区切られたコスト区域の区域面積を表す値との商を表す値を、コスト区域の区域の重みを表す値に乗じることにより、所望の各ＣＤＶＨの多数のコスト区域の各々に対して、各標的および構造体の各ＣＤＶＨの各コスト区域に対する区域のコストを表す区域のコストの値を決定し、少なくとも一つの標的の各々の区域のコストの値の和をとることによって少なくとも一つの標的の各々に対する提案された放射ビームの配列のコストを表す標的の全コストの値を決定し、少なくとも一つの構造体の各々の区域のコストの値の和をとることによって少なくとも一つの構造体の各々に対し提案された放射ビームの配列のコストを表す構造体の全コストの値を決定し、各標的のコストの値および各構造体のコストの値の和をとって提案された放射ビームの配置の全コストを表す照射線量の全コストを決定する過程を含むことを特徴とする方法。１９．シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用し提案された放射ビームの配置を計算することを特徴とする請求項１８記載の方法。２０．照射線量の全コストの値に応答し、照射線量の全コストの値が許容レベル内にある場合には等角放射治療装置により提案された放射ビームの配置を患者に適用し、照射線量の全コストの値が許容レベル外にある場合には提案された放射ビームの配置を棄却する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。２１．照射線量の全コストの値に応答し、照射線量の全コストの値が許容レベル内にある場合には等角放射治療装置により提案された放射ビームの配置を患者に適用し、照射線量の全コストの値が許容レベル外にある場合には提案された放射ビームの配置を棄却する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。２２．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を計算し、コンピュータを使用して提案された放射ビームの配置を繰り返し計算して変化させ、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対して、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータを対応させて近づけてゆき、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方との対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得る過程から成ることを特徴とする方法。２３．ビームの重みを変えることにより提案された放射ビームの配置を変化させることを特徴とする請求項２２記載の方法。２４．支持装置を用いてコンピュータにグラフ的に入力されたＣＤＶＨに基づいて部分容積のデータを計算することを特徴とする請求項２２記載の方法。２５．部分容積のデータを直接コンピュータに入力することを特徴とする請求項２２記載の方法。２６．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する装置において、提案された放射ビームの配置を計算によって得るようにつくられたコンピュータを具備し、該コンピュータはさらに繰り返し計算により提案された放射ビームの配置を変化させるようにつくられ、該コンピュータはさらに各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対して、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータを対応させて近づけてゆくようにつくられ、且つ該コンピュータはさらに提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得るようにつくられていることを特徴とする装置。２７．ビームの重みを変えることにより提案された放射ビームの配置を変化させることを特徴とする請求項２６記載の装置。２８．最適化された放射ビームの配置を患者に適用するためにコンピュータと通信を行なう等角放射治療装置をさらに具備していることを特徴とする請求項２６記載の装置。２９．部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることを特徴とする請求項２６記載の装置。３０．部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることを特徴とする請求項２８記載の装置。３１．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的となる容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する装置において、提案された放射ビームの配置を計算によって得る装置、繰り返し計算により提案された放射ビームの配置を変化させる装置、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対して、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータを対応させて近づけてゆく装置、および提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方との対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得る装置を含むコンピュータを具備していることを特徴とする装置。３２．提案された放射ビームの配置を計算により変化させる装置はビームの重みを変える装置を含んでいることを特徴とする請求項３１記載の装置。３３．最適化された放射ビームの配置を患者に適用するためにコンピュータと通信を行なう等角放射治療装置をさらに具備していることを特徴とする請求項３１記載の装置。３４．部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることを特徴とする請求項３１記載の装置。３５．部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることを特徴とする請求項３３記載の装置。３６．患者の構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する装置において、提案された放射ビームの配置を計算によって得るようにつくられたコンピュータを具備し、該コンピュータはさらに繰り返し計算により提案された放射ビームの配置を変化させるようにつくられ、該コンピュータはさらに各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し、予め定められた所望の照射線量の処方に付随した部分容積のデータ対して、提案された放射ビームの配置に付随した部分容積のデータを対応させて近づけてゆくようにつくられ、且つ該コンピュータはさらに提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が悪くなる場合にはその提案された放射ビームの配置を棄却し、提案された放射ビームの配置の変化によって所望の処方への対応が良くなる場合にはその提案されたビームの配置を受け入れて最適化された放射ビームの配置を得るようにつくられていることを特徴とする装置。３７．ビームの重みを変えることにより提案された放射ビームの配置を変化させることを特徴とする請求項３６記載の装置。３８．最適化された放射ビームの配置を患者に適用するためにコンピュータと通信を行なう等角放射治療装置をさらに具備していることを特徴とする請求項３６記載の装置。３９．部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることを特徴とする請求項３６記載の装置。４０．部分容積のデータはＣＤＶＨとして表されていることを特徴とする請求項３８記載の装置。４１．患者の少なくとも一つの構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、少なくとも一つの腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、所望の照射線量の処方に付随した少なくとも一つの標的の容積および構造体の各々に対する所望の部分容積のデータを決定し、所望の部分容積のデータをコンピュータに入力し、所望の部分容積のデータに応答し、コンピュータを使用して計算により所望の照射線量の処方に付随した少なくとも一つの標的の容積および構造体の各々に対して所望のＣＤＶＨを近似させ、コンピュータを使用し、コンピュータによって近似させたＣＤＶＨに付随した最適化された放射ビームの配置を計算する過程から成ることを特徴とする方法。４２．コンピュータによるＣＤＶＨの近似は、一組の提案されたビームの重みをコンピュータを使用して計算してつくり、コンピュータを使用して繰り返し計算により一組の提案されたビームの重みを変化させ、各繰り返し計算毎にコスト関数を導入し一組の提案されたビームの重みに対する変化のコストを決定し、提案されたビームの重みの組の変化によって所望のＣＤＶＨとの対応が悪くなった場合にはこの提案されたビームの重みの組に対する変化を棄却し、提案されたビームの重みの組の変化によって所望のＣＤＶＨとの対応が良くなった場合にはこの提案されたビームの重みの組に対する変化を受け入れる過程によって行なわれることを特徴とする請求項４１記載の方法。４３．シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用し提案された放射ビームの配置を計算することを特徴とする請求項４１記載の方法。４４．等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程をさらに含むことを特徴とする請求項４１記載の方法。４５．所望のＣＤＶＨはコンピュータに入力された部分的容積のデータをを表す数値に基づいてコンピュータにより計算して構築されることを特徴とする請求項４１記載の方法。４６．シミュレイテッド・アンニーリングによる放射治療立案法を使用し提案された放射ビームの配置を計算することを特徴とする請求項４２記載の方法。４７．等角放射治療装置を用い患者に対し最適化された放射ビームの配置を適用する過程をさらに含むことを特徴とする請求項４２記載の方法。４８．所望のＣＤＶＨはコンピュータに入力された部分的容積のデータをを表す数値に基づいてコンピュータにより計算して構築されることを特徴とする請求項４２記載の方法。４９．患者の少なくとも一つの構造体の容積に対する照射を最低限度に抑制しつつ、少なくとも一つの腫瘍の標的の容積に放射を照射するための最適化された放射ビームの配置を決定する方法において、少なくとも一つの腫瘍の標的の容積の各々と少なくとも一つの構造体の容積の各々とを標的および構造体のタイプによって区別し、所望の照射線量の処方に付随した少なくとも一つの腫瘍の容積および構造体の容積の各々に対して所望の部分容積のデータを決定し、所望の部分容積のデータをコンピュータに入力し、所望の部分容積のデータに応答し且つ少なくとも一つの腫瘍の容積の各々および少なくとも一つの構造体の容積の各々の腫瘍および構造体のタイプに応答し、コンピュータを使用して最適化された放射ビームの配置を計算するする過程を含むことを特徴とする方法。５０．等角放射治療装置を用いて患者に対して最適化された放射ビームの配置を適用する過程を含むことを特徴とする請求項４９記載の方法。５１．標的及び構造体のタイプが、生物学的に均一性又は生物学的に多形性として区別されることを特徴とする請求項４９記載の方法。５２．最適化された放射ビームが、標的又は構造体のタイプにより異なったコスト関数を使用して計算されることを特徴とする請求項４９記載の方法。