JP2003175118A - 放射線照射を制御する方法および放射線出力を制御するシステム - Google Patents

放射線照射を制御する方法および放射線出力を制御するシステム

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JP2003175118A
JP2003175118A JP2002287974A JP2002287974A JP2003175118A JP 2003175118 A JP2003175118 A JP 2003175118A JP 2002287974 A JP2002287974 A JP 2002287974A JP 2002287974 A JP2002287974 A JP 2002287974A JP 2003175118 A JP2003175118 A JP 2003175118A
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radiation
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cells
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JP2002287974A
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English (en)
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Ramon Alfredo Carvalho Siochi
アルフレド カルヴァーロ シオチ レイモン
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Siemens Medical Solutions USA Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】放射線源からオブジェクトまでの放射線照射を
制御するシステムおよび方法を提供すること。 【解決手段】本方法は放射線照射のための照射野をオブ
ジェクト上に定めるステップを含んでいる。この照射野
は複数のセル１０２を含み、各セルは定められた治療強
度レベルを有している。このセルはグループ化されて、
放射線源から照射された放射線を阻止することができる
コリメータリーフの幅に近似的に等しい少なくとも１つ
の寸法を有するマトリクス１００を形成する。本方法は
マトリクスを直交マトリクスに分解するステップと、直
交マトリクスの組合せを選択することによって放射線の
照射を最適化してジャンクション作用を最小化するステ
ップとをさらに含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は一般に放射線照射装置に関し、特に、効果的に
放射線治療を行うシステムおよび方法に関する。
【０００２】発明の背景 放射線照射装置は例えば患者治療のための放射線治療装
置として一般には知られている。一般に、放射線治療装
置は治療行為の過程中に水平方向の回転軸を中心に回転
可能であるガントリを備えている。線形加速器が治療用
の高エネルギ放射線ビームを発生するガントリ内に設け
られている。この高エネルギ放射線ビームは例えば電子
ビームまたはフォトン（ｘ線）であってよい。治療中、
放射線ビームはガントリ回転のアイソセンタに横たわる
患者のゾーンに向けられる。
【０００３】患者に向けて照射される放射線を制御する
ために、一般にプレートアレンジメントまたはコリメー
タなどのビーム遮蔽装置が放射線源と患者との間の放射
線ビームの軌道に設けられている。プレートアレンジメ
ントの１例は４枚のプレートのセットであり、これは放
射線ビーム用の開口を定めるために使用することができ
る。コリメータとはビーム遮蔽装置であり、これは典型
的にはリーフ対と対向するように配置されたマルチプル
リーフ（例えば、比較的薄いプレートまたはロッド）を
含んでよい。プレートは比較的高密度かつ放射線を通さ
ない材料から形成され、一般に放射線ビームの範囲を定
めるように独立して位置決め可能である。
【０００４】ビーム遮蔽装置は所定量の放射線が照射さ
れる患者のゾーン上に照射野を定める。通常の治療領域
の形状は結果的には健常組織の部分を含んだ三次元の治
療容積となるため、腫瘍に送出可能な照射量が制限され
る。照射を受ける健常組織の量を抑えかつ健常組織に照
射される照射量を低減すれば、腫瘍に照射される照射量
を増大することができる。腫瘍を取り囲みかつそれに重
なっている正常な器官への放射線照射を避けようとする
と、腫瘍に照射可能な照射量は制限される。
【０００５】放射線治療装置による放射線の照射は一般
に腫瘍遺伝子学者によって処方される。この処方は特定
の量およびその量まで照射することが可能な放射線レベ
ルである。しかし、一般に実際の放射線治療装置の操作
は療法士によって行われる。放射線照射装置は腫瘍遺伝
子学者によって処方された特定の照射量を送出するよう
にプログラムされる。治療のために装置をプログラムす
る場合、療法士は実際の放射線出力を考慮する必要があ
り、かつ処方された照射線量をターゲットの所望の深さ
で達成するためにプレートアレンジメントの開口に基づ
いて照射量を調節しなければならない。
【０００６】放射線療法士の試みは、最良の照射野数お
よび強度レベルを決定して、所定量で照射される放射線
の累積レベルを定める照射量のヒストグラムを最適化す
ることである。典型的な最適化エンジンは、腫瘍遺伝子
学者の処方を考慮することによりまたは照射される量の
三次元的な詳細特定によって照射量ヒストグラムを最適
化する。このような最適化エンジンでは三次元容量はセ
ルに分解され、各セルは照射される特定の放射線のレベ
ルを定める。最適化エンジンの出力は強度マップであ
り、これはマップ内の各セルの強度を変化させることに
よって決定される。強度マップは各セルの最適化された
強度レベルを定める領域の数を指定する。蓄積された異
なる照射量が領域内の異なる地点で受け取られるよう
に、この領域は静的または動的に変調することができ
る。一旦放射線が強度マップに従って照射されると、各
セルの蓄積された照射量つまり照射量ヒストグラムは、
できるだけ処方されたものに近くなっている必要があ
る。
【０００７】このような強度変調では、第１の領域のリ
ーフに直交するコリーメータ設定のリーフ側面によって
形成された、第２の非交差領域の境界に共通するリーフ
の先端により定められた領域の間にジャンクションが現
れる。これは結果として低照射作用を引き起こすことに
なり、ある強度マップのいくつかの地点で分解能を低下
させる。
【０００８】したがって、直交領域間のジャンクション
で生じる可能性がある低照射作用（照射線量不足）が生
じないようにしつつ、高い空間分解能の強度変調放射線
治療を達成するシステムおよび方法が必要となる。
【０００９】発明の要約 放射線源からオブジェクトまでの放射線照射を制御する
方法およびシステムを開示する。
【００１０】本発明の方法は一般に放射線照射のために
オブジェクト上に領域を定めるステップを含む。この領
域は複数のセルを含み、各セルは定められた治療強度レ
ベルを有する。セルはグループ化されて、放射線源から
照射された放射線を阻止することのできるコリメータリ
ーフの幅と近似的に等しい少なくとも１つの寸法を有す
るマトリクスを形成する。本発明の方法はマトリクスを
直交マトリクスに分解するステップと、直交マトリクス
の組合わせを選択することで放射線の照射を最適化して
ジャンクション作用が最小限になるようにするステップ
とをさらに含む。
【００１１】本発明のシステムは一般に、放射線源から
の放射線を阻止しかつ放射線源とオブジェクトの間に開
口を定めるマルチプルリーフを備えたコリメータを含
む。本システムはさらに、コリメータリーフの１つの幅
と近似的に等しい少なくとも１つのディメンジョンを有
する複数のセルから成っているマトリクスを受け取り、
マトリクスを直交マトリクスに分解しかつ直交マトリク
スの組合わせを選択することで放射線の照射を最適化し
てジャンクション作用が最小限化されるようにするプロ
セッサを含んでいる。
【００１２】上記は先行技術のいくつかの欠点および本
発明の利点を簡単に説明したものである。本発明の他の
特徴、利点および実施形態は、以下の説明、図面および
特許請求の範囲を参照すれば当業者には明らかになろ
う。
【００１３】図面のいくつかの図を通して対応する参照
符号は対応する要素を示している。
【００１４】好適な実施形態の説明 以下の説明は当業者が本発明を製作かつ使用できるよう
にするために示されている。特定の実施形態および用途
の説明は例としてのみ示したものであり、当業者であれ
ば種々の変形が可能であることが容易に理解されよう。
ここに記載した一般原理は、本発明の範囲から逸脱しな
い範囲で他の実施形態および用途に適用されてよい。し
たがって、本発明は記載した実施形態に限定されるもの
ではないが、本明細書に記載した原理および特徴に一致
する最も広い範囲に従うべきである。説明を単純化する
ために、本発明に関連する当技術分野で知られている技
術的材料に関わる詳細については詳しく記載していな
い。
【００１５】ここで図面を参照すると、まず図１には本
発明の放射線治療装置が示されており、一般に２０で示
されている。放射線治療装置２０は治療ヘッド２４内に
ビーム遮蔽装置（図示せず）、全体が３０で示された治
療処理ユニットに接続されたハウジング２６内に制御ユ
ニットを備えている。放射線治療装置はガントリ３６を
備え、これは治療中に軸Ａを中心に回転運動するように
なっている。治療ヘッド２４はガントリ３６と共に動く
ようにガントリ３６に固定されており、治療に用いられ
る高出力放射線を発生する線形加速器がガントリ内に設
けられている。線形加速器から照射された放射線は一般
に軸Ｒに沿って延びる。電子、フォトンまたは他の検出
可能な放射線が治療に使用されてよい。治療中、放射線
ビームはオブジェクトＰ（例えば、治療を受ける患者）
のゾーンＺに集められる。治療を受けるゾーンはガント
リ３６の回転軸Ａ、治療台３８の回転軸Ｔおよび放射線
ビームの軸Ｒの交差点に位置する。回転可能なガントリ
３６は患者を動かすことなく、異なるビーム角および放
射線分布を可能にしている。
【００１６】治療処理ユニット３０を用いて治療の放射
線強度および位置などの入力情報が治療装置２０に入力
され、治療のモニタリングデータが出力される。処理ユ
ニット３０は視覚的表示モニタ４０などの出力装置およ
びキーボード４２などの入力装置を備えている。治療処
理ユニット３０は一般に、腫瘍遺伝子学者によって処方
されるような放射線治療の実際の照射を管理する療法士
によって操作される。療法士はキーボード４２を用い
て、患者に照射されるべき放射線を定めるデータを処理
ユニット３０に入力する。データは例えばデータ格納装
置などの他の入力装置を用いて入力されてもよい。治療
前および治療中は、種々のデータが表示モニタ４０の画
面上に表示される。
【００１７】図２は放射線治療装置２０のブロック図で
あり、治療処理ユニット３０の部分をより詳細に示して
いる。電子ビーム５０は全体が５２で示された電子加速
器で発生される。電子加速器５２は電子銃５４、導波管
５６および真空のエンベロープまたはガイド磁石５８を
含む。トリガシステム６０はインジェクタ・トリガ信号
を生成し、その信号をインジェクタ６２に供給する。こ
のインジェクタ・トリガ信号に基づいて、インジェクタ
６２は電子ビーム５０を発生する加速器５２内の電子銃
５４に供給されるインジェクタパルスを生成する。電子
ビーム５０は加速されて、導波管５６によって導かれ
る。この目的のために、高周波源（図示せず）が設けら
れており、これは導波管５６に供給される電磁界を発生
するために高周波信号を供給する。インジェクタ６２に
よって注入されかつ電子銃５４によって照射された電子
は導波管５６の電磁界によって加速され、電子銃５４の
反対端を出て電子ビーム５０を形成する。次に、電子ビ
ーム５０はガイド磁石５８に入り、そこから軸Ｒに沿っ
て窓６４を通って導かれる。電子モードの散乱ホイル６
６（またはフォトンモードの標的）を通過した後、ビー
ム５０は遮蔽ブロック７０の通路６８を通過し、電子モ
ードの第２の散乱ホイル７２（またはフォトンモードの
平坦化フィルタ）に衝突する。次にビームは測定チャン
バ７４を通過し、そこで照射量が確認される。
【００１８】全体を８０で示したビーム遮蔽装置がビー
ム５０の通路に設けられ照射野８１を定める（図２およ
び３）。ビーム遮蔽装置８０は対向するプレートおよび
リーフ８２ａ〜ｉおよび８４ａ〜ｉを複数備え、説明を
簡単にするためにこのうち２つのみを図２に示してい
る。図３は放射線源と患者との間に設けられ、かつ電子
ビーム５０の範囲を定めることによって治療領域を定め
るように位置決めされたマリチリーフコリメータのリー
フ８２ａ〜ｉおよび８４ａ〜ｉ（リーフ対８２ａおよび
８４ａ，８２ｂおよび８４ｂ，…，８２ｉおよび８４ｉ
を構成する）を示している。典型的には、リーフ８２ａ
〜ｉ，８４ａ〜ｉは幅が１ｃｍであり、リーフが放射線
から健常組織を保護するように照射線を実質的に透過し
ない。
【００１９】リーフ８２ａ〜ｉ，８４ａ〜ｉは、領域上
の放射線分布が一様になることを必要としないように
（すなわち、ある領域が別の領域よりも高い照射量に曝
露されるように）被照射領域の大きさを変えるために、
駆動ユニット８６（プレート８２ａに関してのみ図２に
示した）によって軸Ｒに概ね垂直に可動である。駆動ユ
ニット８６はプレート８２ａに結合されモータコントロ
ーラ９０によって制御される電気モータを備えている。
位置センサ９２，９４はまたプレート８２ａ，８４ａに
それぞれ結合されておりプレートの位置を検知する。駆
動ユニット８６は治療領域の内外でプレート８２ａを駆
動し、これによって所望の治療領域の形状を形成する。
【００２０】モータコントローラ９０は線量コントロー
ラを備えた照射量制御ユニット９６に結合されている。
線量コントローラは所定の等線量曲線を達成するために
放射線ビームの設定値を提供する中央処理ユニット２８
に結合されている（図２）。放射線ビームの出力は測定
チャンバ７４によって測定される。設定値と実行値の偏
差に応じて、放射線出力の設定値と実行値の偏差を最小
化するように、照射量制御ユニット９６はトリガシステ
ム６０に既知の方法でパルス繰返し周波数を変化させる
信号を供給する。患者に吸収される照射量はコリメータ
プレート８２ａ，８４ａの動きに左右される。中央処理
ユニット２８は、所望の強度プロファイルに従ってプロ
グラムの実行およびコリメータプレート８２ａ，８４ａ
の開閉の実行を制御する。中央処理ユニット２８は、例
えば参照として本願に全体を組み入れた米国特許第５７
２４４０３号に記載されている他の特徴を含んでよい。
【００２１】放射線治療装置は本発明の範囲から逸脱し
なければ、本明細書に記載かつ示したもの以外であって
よいことを理解すべきである。上記の治療装置２０は、
以下に示す最適化プロセスによって発展された治療放射
線を照射するのに用いられる装置の１例として示したも
のである。
【００２２】以下は放射線治療を最適化する方法を説明
している。変調放射線治療を行うのに必要なセグメント
の数を少なくすることによって治療を最適化する方法に
ついてまず記載し、次に潜在的に存在するジャンクショ
ンの数およびおよびセグメントの数を同時に最小化する
方法を記載する。セグメント数を少なくすれば結果的に
照射時間は短くなると共に、ジャンクションを最小化す
れば不足線量効果が低減される。以下に記載するよう
に、最小化は一般に、要素強度マップの高いリーフ方向
勾配を低減することによって達成される。
【００２３】図４は強度マップを示しており、５ｍｍ×
５ｍｍのミクロセル１０２（点線で示している）に分解
された１ｃｍ×１ｃｍの複数のマクロセル１００（暗線
で示している）を有している。５ｍｍ×５ｍｍのミクロ
セル１０２を用いてマクロセル１００が、１つは分解能
５ｍｍ×５ｍｍ、他方は分解能１０ｍｍ×１０ｍｍの２
つの直交強度マップ（要素マップ）に変換される。強度
マップを５ｍｍ×５ｍｍのミクロセル１０２のグループ
に分解する方法の１例が、１９９９年１月２０日にＳｉ
ｏｃｈｉによって出願された米国特許出願第０９／２３
４３６４号に記載されており、参照として本願に完全に
組み入れている。５ｍｍ×５ｍｍのミクロセル１０２を
グループ化することは、図３に示すように１ｃｍのコリ
メータリーフを有するマルチリーフコリメータを用いて
５ｍｍ×５ｍｍの分解能で治療領域を治療することを可
能にしている。
【００２４】図５はマトリクスの１例を示し、全体が１
０４で示され、５ｍｍ×５ｍｍのミクロセル１０６，１
０８，１１０，１１２から構成された強度マップで形成
されている。各ミクロセル１０６，１０８，１１０，１
１２は放射線で治療される領域内のセクションを意味す
る。各ミクロセル１０６，１０８，１１０，１１２内の
数字（０，１，１，２）はそれぞれ領域内の位置に対す
る放射線強度レベルを表し、モニタユニット（ｍｕ）ま
たは相対的モニタユニット強度（例えば、１×１０２ｍ
ｕ）である。強度マップに５ｍｍ×５ｍｍの分解能を提
供するために、マトリクス１０４は、それぞれ分解能１
ｃｍ×５ｍｍおよび分解能５ｍｍ×１ｃｍの２つの直交
するマトリクス１１６，１１８に分解される。次に、１
ｃｍのリーフ幅のマルチリーフコリメータを用いて分解
能５ｍｍ×５ｍｍの強度マップを照射することができ
る。例えば、図６のように位置決めされた１対のリーフ
９７，９８を用いて、図５のマトリクス１１６に示した
強度マップを照射することができる。放射線の量（例え
ば、１ｍｕ）がマトリクス１０４のミクロセル１０８お
よび１１２に相当する領域に適用される。次にコリメー
タが約９０度回転されて、図７に示したリーフ位置でマ
トリクス１１８に示した強度マップを照射する。コリメ
ータが９０度回転した状態で、放射線量（例えば、１ｍ
ｕ）がマトリクス１０４のミクロセル１１０および１１
２に相当する領域に適用される。この２つの放射線の適
用は結果的に、ミクロセル１１２に相当する領域に対し
ては２ｍｕ、ミクロセル１０８および１１０に相当する
領域に対しては１ｍｕとなり、ミクロセル１０６に相当
する領域に対しては放射線は照射されない。したがっ
て、直交マトリクス１１６および１１８へマトリクス１
０４を分解すれば、１ｃｍ幅のコリメータリーフを用い
て分解能５ｍｍ×５ｍｍの治療を提供することになる。
【００２５】以下の説明では、元の入力強度マップはマ
クロマトリクスであると定義され、マクロマトリクス内
の４つのミクロセルのグループはミクロマトリクス（ま
たはマトリクス）であると定義されている。この強度マ
ップを直交マップに分解するためには、ミクロマトリク
ス（マトリクス）１００の各列の垂直勾配が相互に等し
くなっている必要があり、このミクロマトリクスの各行
の水平勾配も相互に等しくなっている必要がある（図
４）。これはあるコリメータ設定に対する１つのリーフ
対および直交コリメータ設定に対する別のリーフ対の交
差点の下では、１ｃｍ×１ｃｍの面積を提供する。例え
ば、水平勾配がセル１０２（図４に示す）を有するミク
ロマトリクスに対して等しい場合、次式を適用しなけれ
ばならない： ｂ−ａ＝ｄ−ｃ 上式中、ａ，ｂ，ｃ，ｄは図４のミクロマトリクス１０
２の位置に対応する強度値である。
【００２６】同様に、垂直勾配が等しい場合、次式を適
用しなければならない： ｃ−ａ＝ｄ−ｂ 以下は２つの直交マップ、すなわちゼロ度オフセットコ
リメータ設定を用いた適用に対するゼロ度マップおよび
直交コリメータ設定を用いた適用に対する９０度マップ
を定める方法を説明している。強度マップをいくつかに
分解すれば、２つの直交マップを作成することができ
る。以下に記載した最適化方法を用いて、全体的な治療
時間を最短化しかつ放射線治療装置の寿命を延ばすため
に最短の照射時間を生む分解を求めることができる。好
適には、水平勾配（ゼロオフセットマップのみに対し
て）および垂直勾配（９０度オフセットマップのみに対
して）の合計が最小の直交マップが、結果的に効果的な
治療方法となるマトリクスを提供するための最適化方法
を通して選択される。以下の例では２×４のマトリクス
で表された強度マップを使用しているが（図８）、この
強度マップは本明細書に記載したもの以外の異なるサイ
ズであってよく、かつ種々のサイズのマトリクスを用い
てマッピングされてよい。また、異なる分解能が要求さ
れる場合には、強度マップが５ｍｍ×５ｍｍ以外の寸法
のミクロセルに分解されてよい。例えば、各マクロセル
は９個のミクロセルに分解されてよく、この場合強度マ
ップは分解能が１ｃｍ×１／３ｃｍおよび１／３ｃｍ×
１ｃｍの２つの直交強度マップとして照射可能である
（例えば、上記で参照した米国特許出願第０９／２３４
３６４号を参照）。また、リーフの幅が１ｃｍ以外のマ
ルチリーフコリメータを使用してよく、対応するミクロ
セルのサイズはそのリーフ幅の１／ｎ倍となる（ここで
ｎは正の整数（例えば、２または３））。
【００２７】図８は８個のセルを有するマクロマトリク
スＶを示しており、それぞれセルが含まれる行（ｉ）お
よび列（ｊ）で表されている。例えば、左上のセル１３
０はＶ１，１（ｉ＝１，ｊ＝１）で表され、右舌のセル
１３２はＶ２，４（ｉ＝２，ｊ＝４）で表される。マク
ロマトリクスＶは一様なマトリクスＵおよびミクロ勾配
マトリクスＭに分解することができる。ミクロ勾配マト
リクスＭは、全４個のセル（ミクロマトリクス）の各グ
ループからそれらの間にある最小値を引くことによって
形成される。したがって、ミクロ勾配マトリクスＭは４
個のセル（ミクロマトリク）の各グループ内に少なくと
も１つのゼロを有することになる。次に、この最小値を
用いて、元のマトリクスＶ、一様なマトリクスＵおよび
ミクロ勾配Ｍの間に以下の関係を有する一様なマトリク
スＵが作成される。
【００２８】Ｖ＝Ｕ＋Ｍ 最初にマクロマトリクスＶはミクロマトリクスｖ１，１
およびｖ１，３に分解され、これらはそれぞれ４個のセ
ルから構成されている（図９）。以下の説明では、この
ミクロマトリクスｖ１，１およびｖ１，３はマクロマト
リクスＶの左上隅に位置するセルで表され（すなわち、
セル１，１および１，３）、ミクロマトリクス内の個々
のセルマクロマトリクスＶの元のセルの位置（ｉ，ｊ）
で表されている。次に、ミクロマトリクスｖ１，１およ
びｖ１，３は一様なマトリクスｕ１，１、ｕ１，３（図
１０）およびミクロ勾配マトリクスｍ１，１、ｍ１，３
（図１１）に分解される。一様なマトリクスはそのミク
ロマトリクスｖの最小強度を有するセルから構成される
（すなわち、マトリクスｖ１，１に対しては１およびマ
トリクスｖ１，３に対しては３）。したがって、一様な
マトリクスｕ１，１およびｕ１，３は次のように定義す
ることができる： ｕ１,１＝Ｍｉｎ(ｖ(２，２),ｖ(２，１),ｖ(１，２),
ｖ(１，１) および ｕ１,３＝Ｍｉｎ(ｖ(２，４),ｖ(２，３),ｖ(１，４),
ｖ(１，３) 一様なマトリクスｕｉ，ｊ内のすべての要素はそのミク
ロマトリクスｖｉ，ｊの最小値に等しい： ｕ（２，２）＝ｕ（２，１）＝ｕ（１，２）＝ｕ（１，
１） および ｕ（２，４）＝ｕ（２，３）＝ｕ（１，４）＝ｕ（１，
３） 以下の式のように、ミクロ勾配マトリクスｍｉ，ｊのマ
クロセルは、それぞれのミクロマトリクスｖｉ，ｊセル
と一様なマトリクスｕｉ，ｊセルとの間の差として算出
される： ｍ１，１(ｉ，ｊ)＝ｖ１，１(ｉ，ｊ)−ｕ１，１(ｉ，
ｊ) および ｍ１，３(ｉ，ｊ)＝ｖ１，３(ｉ，ｊ)−ｕ１，３(ｉ，
ｊ) 一様なマトリクスｕ１，１，ｕ１，３およびミクロ勾配
マトリクスｍ１，１，ｍ１，３は、それぞれ２つの直交
サブ領域、すなわちゼロオフセット領域０ｕｉ，ｊ，０
ｍｉ，ｊ（適用が元の入力マトリクスとコリメータの方
向が同じ場合）および９０度オフセット領域９０ｕｉ，
ｊ，９０ｍｉ，ｊ（用途が元の入力マトリクスのコリメ
ータ方向に対して９０度回転されたコリメータの場合）
である。このゼロオフセット領域および９０度オフセッ
ト領域は次のように定義してよい： ｍｉ，ｊ＝０ｍｉ，ｊ＋９０ｍｉ，ｊ および ｕｉ，ｊ＝０ｕｉ，ｊ＋９０ｕｉ，ｊ 図１２は９０度オフセット領域である９０ｍ１，１，
９０ｍ１，３およびゼロ度オフセット領域０ｍ１，１，
０ｍ１，３のミクロ勾配マトリクスを示している。この
９０度オフセット領域のマトリクス９０ｍ１，１および
９０ｍ１，３は、それぞれ５ｍｍ×１ｃｍの分解能を有
する（すなわち、マトリクスは列要素が相互に等しくな
るように構成されている）。このゼロ度オフセット領域
のマトリクス０ｍ１，１および０ｍ１，３は、それぞれ
１ｃｍ×５ｍｍの分解能を有する（すなわち、マトリク
スは行要素が相互に等しくなるように構成されてい
る）。９０度オフセット領域のマトリクス９０ｍ１，
１、９０ｍ１，３のセルの値は、ミクロ勾配マトリクス
ｍ１，１およびｍ１，３の各行の最小のセルの値を取り
かつ同じ値に等しい行の他のセルを設定することによっ
て決定される。ゼロ度オフセット領域のマトリクス０ｍ
１，１、０ｍ１，３に対するセルの値は、各列の最小値
を求めかつその行の他のセルに同じ値を用いることによ
って決定される。
【００２９】一様なマトリクスｕｉ，ｊの勾配は行およ
び列に沿って等しくなっているため、分解される必要が
なくミクロ勾配ゼロオフセット領域０ｍｉ，ｊと組み合
わせて照射することができる。これは単一のミクロマト
リクスｖに対しては最適の解決方法であるが、その周囲
のミクロマトリクスを考慮に入れる場合最も効果的な解
決方法とはいえない。したがって、一様なマトリクスｕ
ｉ，ｊを９０度オフセット領域９０ｍｉ，ｊで照射する
ことがより有効であろう。次に、ゼロオフセット領域０
ｍｉ，ｊで照射される量はパラメータｚｉ，ｊとなり、
これはゼロから最大でミクロマトリクスｖｉ，ｊ（すな
わち、ｕｉ，ｊのセル値）の最小値までの値を用いた最
適化の計算において使用される。したがって、次のよう
に各マトリクスｕｉ，ｊに対してパラメータｚｉ，ｊを
定めることができる：０ ｕｉ，ｊ(１，１)=０ｕｉ，ｊ(１，２)=０ｕｉ，ｊ
(２，１)=ｚｉ，ｊ； ｚｉ，ｊ＝０，１…ｑｉ，ｊ ここで、ｑｉ，ｊ＝ｖｉ，ｊの最小のセル値。
【００３０】最適化の問題にはミクロマトリクスと同じ
数のパラメータがある。最適化パラメータｚｉ，ｊを変
化させることによって、多くの異なる分解を形成するこ
とができる。図８のマクロマトリクスに対する可能なゼ
ロ度オフセットおよび９０度オフセットの一様なマトリ
クス０ｕ１，１、０ｕ１，３、９０ｕ１，１、９０ｕ
１，３の１例を図１３ａ〜１３ｈに示す。
【００３１】パラメータｚｉ，ｊはシミュレート化され
たアニールング法、最小２乗法またはダウンヒルシンプ
レックス法（Vetterling, Press, FlanneryとTeukolsky
による“Numerical Recipes in C", 1992, Cambridge U
niversity Pressに記載されている）などの標準的な最
適化アルゴリズムを用いて選択することができる。他の
最適化方法を用いてもよい。最適化アルゴリズムに始点
が必要な場合は、ｚｉ，ｊ＝ｑｉ，ｊ／２を使用するこ
とができる。
【００３２】最適化にはすべてのｚｉ，ｊパラメータを
変化させるステップおよび治療照射時間の観点から解を
評価するステップが含まれる。これは計算コストが高い
非常に複雑な関数であるため、良好に近似値を求めるに
は９０度およびゼロ度オフセット領域両方のすべてのリ
ーフについてリーフ動作方向に沿って正の勾配の最大の
合計を取ることである。ゼロ度オフセット領域について
は、合計はゼロオフセットマトリクス全体の行に沿って
取られ、９０度オフセット領域については、合計は９０
度オフセットマトリクスの列に沿って取られる。次に、
ゼロ度オフセットの合計および９０度オフセットの合計
を総計したものが、パラメータの最良のセットを選択す
るのに使用される関数となる。好適には、この総計が最
小化される。
【００３３】正の勾配を算出するために、マトリクスの
各行列の開始時にゼロが挿入される。次にこの勾配が隣
接するセル間の正の勾配を加えることによって算出され
る。表１はマトリクスの２つの行Ａ，Ｂに対する正の水
平勾配の計算を示している。最初の行Ａは合計で２の正
の勾配（最初のミクロセル（＋１）に対しては０〜１お
よび第３のミクロセル（＋１）に対しては０〜１）を有
する。行Ｂは合計で１の正の勾配（最初のミクロセル
（＋１）に対しては０〜１）を有している。
【００３４】
【表１】
【００３５】マクロマトリクスＶ全体に関して正の水平
勾配および垂直勾配を算出するために、それぞれのミク
ロ勾配マトリクス０ｍ１，１、０ｍ１，３、９０ｍ１，
１、 ９０ｍ１，３および一様なマトリクス０ｕ１，１、
０ｕ１，３、９０ｕ１，１、 ９０ｕ１，３が共に加算さ
れて、ミクロマトリクス０ｖ１，１、０ｖ１，３，９ ０
ｖ１，１，９０ｖ１，３を形成する。ゼロ度オフセット
のミクロマトリクス０ｖ１，１，０ｖ１，３が組み合わ
されて（すなわち、相互に近接して置かれて）、合計ゼ
ロ度のマトリクス０Ｔを形成し、９０度オフセットのマ
トリクス９０ｕ１，１、９０ｕ１，３が組み合わされ
て、合計９０度のマトリクス９０Ｔが形成される。合計
マトリクスは次のように定められる。
【００３６】０Ｔ＝０Ｕ＋０Ｍ９０ Ｔ＝９０Ｕ＋９０Ｍ 図１４ａ〜１４ｈは、図１３ａ〜１３ｈに示した考えら
れる異なる一様なマトリクスに対応する合計ゼロ度およ
び合計９０度のオフセットマトリクス０Ｔ，９ ０Ｔを示
している。全勾配Ｇは合計ゼロ度マトリクス０Ｔの全行
にわたる最大の水平勾配および合計９０度マトリクス
９０Ｔの全列にわたる最大の垂直勾配を加算することに
よって算出される。最適な例は合計勾配が最小（すなわ
ち、図１４ａ，１４ｂ，１４および１４ｇではＧ＝６）
のときである。多数の方法を使用して、勾配の合計が最
も小さい総合マトリクスのグループから最終的な合計マ
トリクスを選択することができる。ある方法では、一連
の結合破壊関数を使用して最終的な強度マップを選択す
るステップが含まれる。例えば、使用することのできる
１つの結合破壊関数は、すべての勾配のすべてのリーフ
方向における合計であって、単に勾配の最大値ではな
い。したがって、この関数をＲで表すと、図１４ａに示
したマトリクスはＲ＝１２を有し、図１４ｂのマトリク
スはＲ＝１１を有し、図１４ｆのマトリクスはＲ＝１２
を有し，図１４ｇのマトリクスはＲ＝１１を有する。こ
こで、図１４ｂおよび図１４ｇに示したマトリクスのみ
が結合される。次に、これらマトリクスは、例えば最大
水平勾配と最大垂直勾配との間の差の絶対値などの別の
関数につなげられる。この関数をＤとして定義すれば、
図１４ｂのマトリクスはＤ＝３−３＝０を有し、図１４
ｇのマトリクスはＤ＝４−２＝２を有する。図１４ｂの
マトリクスはより低い関数値Ｄを有するので、最終マト
リクスとして選択される。
【００３７】上記に考察したように、最適な強度マップ
を選択するときに考慮する別のファクタは、ジャンクシ
ョンに起因する低照射作用である。ジャンクションは第
１の領域のリーフに直交するコリメータ設定におけるリ
ーフの側面によって形成される、第２の非交差領域の境
界に共通するリーフの先端によって定められた領域の境
界の間に現れる。低照射作用は直交領域間のこれらジャ
ンクションで生じることが多い。低照射はさねはぎジャ
ンクション、マッチラインまたは回転ジャンクションに
より生じることもある。凸と凹が交互に現れるいわゆる
「さねはぎ効果」は強度マップを照射するのに用いられ
る２つのセグメントの間で共有されるジャンクションに
起因する。マッチライン作用は単一のリーフ対内のジャ
ンクションを共有する２つのセグメントに起因する。回
転ジャンクションは、あるコリメータ設定におけるリー
フの側面によって定められた領域の境界が、別のコリメ
ータ設定におけるリーフの先端によって定められた領域
の境界に共有されるときに生じる。このさねはぎ作用は
適切な順序付けによって除去することができ、マッチラ
イン作用はわずかにリーフをずらすことによってこの半
影部の５０％地点を幾何学的な領域端部に移動させるこ
とによって修正することができる。回転ジャンクション
作用は適切な順序付けによって除去することができる
が、リーフをずらすことによって修正してもよい。
【００３８】ジャンクションはリーフ動作方向に元の間
隔の半分だけ強度マップ格子を移動させることによって
回避することができる。例えば、図１５ａは要素マップ
２００，２０２を示しており、マップのアイソセンタは
マップの格子ライン上に位置している。図１５ａおよび
図１５ｂでは、ｘはアイソセンタの位置を示し、実線は
ゼロオフセット要素マップを表し、点線は９０度オフセ
ット要素マップを形成し、斜線の四角形はリーフ端で囲
まれたミクロマトリクスを表している。移動されていな
い要素マップ２００，２０２はリーフ端およびアイソセ
ンタと並んだ格子ラインを有する。図１５ｂでは、アイ
ソセンタが格子ライン上ではなくセルの中心に位置する
ように、要素マップは図１５ａの矢印方向に２．５ｍｍ
（例えば、列の半分および行間隔の半分だけ）だけ移動
される。各要素マップの格子ラインは直交方向のリーフ
境界と並ばないために、この形状はジャンクション作用
を回避する。上記のように最適化プロセスに従って要素
マップ形状の移動を実行する場合、その形状は計画段階
に先立って定められるのが好ましい。
【００３９】ジャンクションを最小限にする別の方法
は、上記のように領域を直交要素に分解し、かつリーフ
位置を除去できなかったジャンクションに移動させて低
照射作用を回避することだる。例えば、第１の領域のリ
ーフに直交するコリーメータ設定におけるリーフの側面
によって形成される第２の非交差領域の境界に共通する
リーフの先端によって定められた領域の境界の間に現れ
るジャンクションの数は、上記のようなセグメント数を
最小限化する最適化方法において結合破壊関数（tie-br
eaking function）として使用されてよい。以下はジャ
ンクションを最小化すると同時にセグメント数を最小化
する方法を説明している。
【００４０】図１６は要素強度マップ２１０，２１２を
示しており、それぞれミクロセルで囲まれたミクロマト
リクスを有している。中央ミクロマトリクス２１４の左
側の両ミクロセル２１０，２１２はジャンクション（暗
線で示している）を有している。ゼロ度強度マップを照
射するために、セグメントの１つはその中心の右リーフ
先端がそのジャンクションにある（中心の左側リーフ先
端は第２列の１対の左側にある）。９０度オフセット強
度マップを照射するために、中心ミクロマトリクスの値
１および３（２および４の代わりに）を残したまま、最
初の２列の値１を第２の２列の値１の照射と同時に照射
しなければならない。このミクロマトリクスの残りを照
射するために、あるリーフは第１および第２の列を完全
に阻止しなければならない。したがって、少なくとも１
つのセグメントは、リーフの端部が中心ミクロマトリク
スを照射する領域の左境界を定めている直交強度マップ
内にある。左境界の位置はゼロ度オフセットマップの第
２列の１の対によって定められた領域の照射に必要な右
側境界と同じである。この境界が同一の場所にあるため
に、それがジャンクションとなる。この境界が５ｍｍ×
５ｍｍのミクロセル２２０，２２２の両方に適用される
ため、２つのジャンクションが存在する。このジャンク
ションにわたる勾配が、ゼロ度オフセットマップ２１０
に比して９０度オフセットマップ２１２において異なる
信号を有する場合、これらジャンクションが出現する。
【００４１】図１６を再度参照すると、Δゼロ度オフセ
ットマップ２１０の左から右までのジャンクションの勾
配は低く（１から０に）なるが、９０度オフセットマッ
プ２１２の同じジャンクションの相応する勾配は増大
（０から２に）する。以下の条件が乱された場合、ジャ
ンクションの位置が求められる： ΔＴ０（ｉ，ｊ）≧０のとき、０≦Δ０Ｔ（ｉ，ｊ）≦
ΔＴ０（ｉ，ｊ） ΔＴ０（ｉ，ｊ）＜０のとき、０≧Δ０Ｔ（ｉ，ｊ）≧
ΔＴ０（ｉ，ｊ） ΔＴ９０(ｉ，ｊ)≧０のとき、０≦０Δ９０Ｔ(ｉ，ｊ)
≦ΔＴ９０(ｉ，ｊ) ΔＴ９０(ｉ，ｊ)＜０のとき、０≧０Δ９０Ｔ(ｉ，ｊ)
≧ΔＴ９０(ｉ，ｊ) ここで ΔＴ０（ｉ，ｊ）＝Ｔ（ｉ，ｊ）−Ｔ（ｉ，ｊ−１） ｊ＞０ ＝Ｔ（ｉ，ｊ） ｊ＝０ ΔＴ９０（ｉ，ｊ）＝Ｔ（ｉ，ｊ）−Ｔ（ｉ−１，ｊ） ｉ＞０ ＝Ｔ（ｉ，ｊ） ｉ＝０ ｉ，ｊ＝０，２，４… である。
【００４２】Ｊ（Ｐ（ｋ，Ｉ））が所定のＰ（ｋ，Ｉ）
と共に存在するジャンクションの数であると定義し、Ｐ
ｉは現時点のパラメータ値であり、Ｐｆはパラメータが
変更された後のパラメータ値であり、ΔＪはジャンクシ
ョンの変化の数であるとするならば、このとき以下の量
を最小化してジャンクションの数を低減する必要があ
る： ΔＪ＝Ｊ（Ｐｆ）−Ｊ（Ｐｉ） 一般に強度マップに利用可能な可能性のある数は多いた
めに、好適には最適化方法を用いて強度マップの照射に
必要なジャンクションおよびセグメントの数が最小化さ
れる。以下は最終的な構成を選択するための1例を説明
している。
【００４３】例えば、ゼロ度オフセットマップおよび９
０度オフセットマップに対する一様な要素が同じ場合、
最初の構成を使用してよい。次に、０Ｔの各行および
９０Ｔの各列の正勾配が検証され、最大値を有するアレ
イ（すなわち、行および列）が求められる。そこに結合
がある場合、その結合は最小数のピークを有するアレイ
を選択することによって破壊される（これらのアレイは
変動する可能性が最も高いため）。依然として結合が存
在する場合、最大数のジャンクションを有するアレイが
選択される。アレイ内では、ジャンクション数に最大の
影響を及ぼす（すなわち、式ΔＪ＝Ｊ（Ｐｆ）−Ｊ（Ｐ
ｉ）を最小化する）ミクロマトリクスが識別される。そ
こに結合が存在する場合、ミクロマトリクス内の勾配は
一様な要素の変動による影響を受けないため、ミクロマ
トリクスの境界にわたる勾配が考慮される。これら勾配
の差の絶対値が大きくかつその勾配が反対の信号を有し
ている場合、一様な値を変化させてこれら勾配間の差を
低減することによって、ピークおよび谷は平坦にされ
る。このことは次のように表すことができる： ｜Δ０Ｔｐ（ｉ，ｊ）｜ ｜Δ９０Ｔｐ（ｉ，ｊ）｜ Δ０Ｔｐ（ｉ，ｊ）＝Δ０Ｔ（ｉ，ｊ）−Δ０Ｔ（ｉ，
ｊ＋２） Δ９０Ｔｐ（ｉ，ｊ）＝Δ９０Ｔ（ｉ，ｊ）−Δ９０Ｔ
（ｉ＋２，ｊ） 再度図１６を参照すると上式に従えば、９０Ｔの真中の
列の中央ミクロマトリクスまで下がる勾配は、（２−
１）＝１となり、中央ミクロマトリクスを過ぎる勾配は
（０−４）＝−４となり、結果として差は５になる。こ
の数は正であるため、ピークが存在することを示してお
り、一様な値を下げてこのピークを低減する必要があ
る。この段階の一様な値は２である。これを１まで下げ
ることによって、要素の強度マップが修正され、図１７
に示すように結果的にマップ２５０，２５２となる。ジ
ャンクションは除去されてビーム照射時間は短くなる。
【００４４】選択されたアレイでミクロマトリクスを求
めた後、そのミクロマトリクスに対する一様な値は、ミ
クロマトリクスの勾配差の分数（例えば、１／２以下）
によって変化させることができる。最大の正の勾配の合
計はさねはぎ作用の除去などの細分化の制限を考慮して
いないため、この新しい構成は、ジャンクション数を計
算しかつゼロ度オフセットマップおよび９０度オフセッ
トマップの両方を分解して照射時間を決定することによ
って評価される。この構成がよりよい結果を出せばそれ
は維持されるが、そうでない場合には、無視されてパラ
メータの変動（すなわち、一様な値の調節）は除去され
る。この最適化はどのミクロマトリクスを変化させるの
かを選択しながら、既に選択済みのミクロマトリクスを
除外することを反復することで進行する。反復しても改
善しない限界に達したら、最適化プロセスは終了する。
【００４５】本発明を示された実施形態に従って説明し
てきたが、当業者であれば、実施形態の変更を加えるこ
とが可能でありかつその変形は本発明の精神および範囲
にあることが容易に理解されよう。したがって、添付の
特許請求の精神および範囲から逸脱しない範囲で、多数
の変形が当業者によってなされてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による放射線治療装置およ
び治療コンソールならびに治療のために該治療装置内に
位置決めされた患者を示す図である。
【図２】図１の治療装置の放射線治療装置の部分を示す
ブロック図である。
【図３】治療のために図１の放射線治療装置内に位置決
めされたマルチリーフコリメータのリーフを示す略図で
ある。
【図４】強度マップ内に位置するセルを示す略図であ
る。
【図５】ゼロ度マトリクス要素および９０度マトリクス
要素に分解されたマトリクスヲ示す図である。
【図６】図５のゼロ度マトリクスによって定められた照
射量を適用するために構成された対向するリーフ対を示
す平面図である。
【図７】図５の９０度マトリクスによって定められた照
射量を適用するために構成された対向するリーフ対を示
す平面図である。
【図８】本発明の最適化プロセスの１例を示すために用
いたマクロマトリクスを示す図である。
【図９】図８のマクロマトリクスの２つのミクロマトリ
クスを示す図である。
【図１０】最適化プロセスに用いられる図９のミクロマ
トリクスから形成された一様なマトリクスを示す図であ
る。
【図１１】最適化プロセスに用いられる図９のミクロマ
トリクスから形成されたミクロ勾配マトリクスを示す図
である。
【図１２】ゼロ度オフセットマトリクスおよび９０度オ
フセットマトリクスに分解された図１１のミクロ勾配マ
トリクスを示す図である。
【図1３】ａ〜ｈは図１０の一様なマトリクスに基づい
た可能性のある異なるゼロ度オフセットおよび９０度オ
フセットの一様なマトリクスを示す図である。
【図１４】ａ〜ｈは最適化プロセスにおいて定められか
つ最適な治療照射プロセスを決定するために使用される
可能性のある異なる合計マトリクスを示す図である。
【図１５】ａは移動された要素マップを示す図であり、
ｂはゼロ度オフセットおよび９０度オフセット方向に
２．５ｍｍ移動された図１５のａの要素マップを示す図
である。
【図１６】２つのジャンクションを有する要素マップに
分解されたマトリクスの１例を示す図である。
【図１７】ジャンクションを除去するように修正された
図１６の要素マップを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｘ 5/04 5/04 Ｅ (71)出願人 593063105 51 Ｖａｌｌｅｙ Ｓｔｒｅａｍ Ｐａｒ ｋｗａｙ，Ｍａｌｖｅｒｎ，ＰＡ 19355 −1406，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 レイモン アルフレド カルヴァーロ シ オチ アメリカ合衆国 ノース カロライナ ア ペックス スモークウッド ドライヴ 1103 Ｆターム(参考） 4C082 AA01 AA03 AC02 AC06 AE03 AG24 AN02 AN05

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射線源（２０）からオブジェクトへの
    放射線を制御する方法であって、放射線照射のための領
    域を前記オブジェクト上に定め、該領域は各々が定めら
    れた処置強度レベルを有する複数のセル（１０２）を含
    むステップと、前記セルをグループ化して複数のマトリ
    クス（１００）を生成し、該マトリクスの各々は前記放
    射線源から照射された放射線を阻止することのできるコ
    リメータリーフ（９７，９８）の幅に近似的に等しい少
    なくとも１つのディメンジョンを有するステップと、前
    記マトリクスの各々を直交マトリクスに分解するステッ
    プと、前記マトリクスの各々から直交マトリクスを組み
    合わせかつ直交マトリクスの組合わせを選択することに
    よって前記放射線の照射を最適化して、ジャンクション
    作用を最小化するステップとを含んだ方法。
  2. 【請求項２】 ジャンクション作用の最小化ステップ
    が、回転ジャンクション作用を最小化するステップを含
    んだ請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ジャンクション作用の最小化ステップ
    が、直交マトリクスを移動させて前記マトリクスに関連
    するアイソセンタを再配置するステップを含んだ請求項
    １記載の方法。
  4. 【請求項４】 ジャンクション作用の最小化ステップ
    が、ジャンクションの数に最大の影響を及ぼすマトリク
    スを修正するステップを含んだ請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 近接するマトリクスにわたる勾配を評価
    するステップをさらに含んだ請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 照射の最適化ステップが、垂直および水
    平勾配が最小である直交マトリクスの組合わせを選択す
    るステップを含み、かつジャンクション作用の最小化ス
    テップが直交マトリクスの該選択された組合わせを修正
    するステップを含んだ請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記マトリクスを直交マトリクスに分解
    するステップが、一様なマトリクスと、マイクロ勾配マ
    トリクスとに分解するステップを含み、ここで一様なマ
    トリクスは、それぞれ強度レベルが前記マトリクスの最
    小のセル強度レベルに等しいセル（１０２）から構成さ
    れておりかつマイクロ勾配マトリクスは、該一様なマト
    リクスのそれぞれのセルを差し引いたマトリクスのセル
    の強度レベルに等しいセルを有している請求項１記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 前記一様なマトリクスを分解して、複数
    の一様な直交マトリクスを形成するステップをさらに含
    んだ請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記ミクロ勾配マトリクスを分解して２
    つのミクロ勾配直交マトリクスを形成するステップをさ
    らに含んだ請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記放射線の照射を最適化するステッ
    プが、前記一様なマトリクスとミクロ勾配直交マトリク
    スを加算して前記直交マトリクス形成するステップと、
    前記それぞれのマトリクスの各々の前記直交マトリクス
    を組合わせて総合直交マトリクスを形成するステップと
    をさらに含んだ請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記放射線源（２０）と前記オブジェ
    クトの前記領域との間に開口を定めるステップであり、
    該開口は前記選択された直交マトリクスに基づいて位置
    決めされた少なくとも２つのコリメータリーフ（９７，
    ９８）によって定められるステップをさらに含んだ請求
    項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記セル（１０２）が前記コリメータ
    リーフ（９７，９８）の幅の約１／２の幅および高さを
    有する請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記コリメータリーフ（９７，９８）
    の各々の幅が約１ｃｍである請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記セル（１０２）の各々の幅および
    高さが約５ｍｍである請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記開口が前記リーフ（９７，９８）
    幅の約１／２の分解能で、前記放射線の照射を可能にす
    る請求項１１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記セルをグループ化するステップ
    が、４個の四角形セル（１０２）をグループ化して前記
    マトリクス（１００）を形成するステップを含んだ請求
    項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記直交マトリクスの各々が前記リー
    フ（９７，９８）の幅に近似的に等しい第１の方向の分
    解能と、該第１の方向の分解能より高い第２の分解能を
    有する請求項１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第２の分解能が前記第１の方向に
    概ね直交している請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記放射線の照射を最適化するステッ
    プが、前記直交マトリクスの垂直および水平勾配を評価
    するステップをさらに含んだ請求項１記載の方法。
  20. 【請求項２０】 放射線源（２０）からオブジェクトへ
    の放射線出力を制御するシステムであって、該オブジェ
    クトは放射線照射のために領域をその上に定められ、該
    領域は所定の照射強度を有する複数のセル（１０２）を
    含んでいるようなシステムにおいて、前記放射線源から
    の放射線を阻止するマルチプルリーフ（８２ａ，８４
    ａ）を有し、かつ前記放射線源と前記オブジェクトとの
    間に開口を定めるコリメータと、前記セルを受け取り、
    前記セルの一部分をグループ化して前記コリメータリー
    フの１つの幅に近似的に等しい少なくとも１つのディメ
    ンジョンを有するマトリクス（１００）を形成し、前記
    マトリクスを直交マトリクスに分解し、かつ前記各々の
    マトリクスからの直交マトリクスを組み合わせかつ直交
    マトリクスの組合わせを選択することによって前記放射
    線の照射を最適化してジャンクション作用を最小化する
    プロセッサとを備えたシステム。
  21. 【請求項２１】 前記マルチリーフコリメータ（８０）
    のリーフ（８２ａ，８４ａ）の各々の幅が約１ｃｍであ
    る請求項２０記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 前記セル（１０２）の幅および高さ
    が、前記コリメータリーフ（８２ａ，８４ａ）の幅の約
    １／２である請求項２０記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 前記リーフ（８２ａ，８４ａ）が、前
    記放射線源（２０）と前記オブジェクトとの間に前記開
    口を形成するように前記放射線の照射方向に対して概ね
    垂直である第１の方向に可動であり、前記開口が前記選
    択された直交マトリクスに基づいて位置決めされたコリ
    メータリーフの少なくとも２つによって定められている
    請求項２０記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 前記リーフ（８２ａ，８４ａ）が、前
    記照射方向および前記第１の方向に対して概ね垂直であ
    る第２の方向に可動である請求項２３記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 前記マルチリーフコリメータ（８０）
    が 前記リーフ（８２ａ，８４ａ）の幅の約１／２の分
    解能で放射線治療を提供するように操作可能である請求
    項２３記載のシステム。
  26. 【請求項２６】 前記マトリクス（１００）の垂直勾配
    が相互に等しく、かつ前記マトリクスの水平勾配が相互
    に等しい請求項２０記載のシステム。
  27. 【請求項２７】 前記プロセッサが、最小の垂直および
    水平勾配を有する直交マトリクスの組合せを選択しかつ
    直交マトリクスの前記選択された組合せを修正してジャ
    ンクション作用を最小化するように操作可能な請求項２
    ０記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 放射線源からオブジェクトへの放射線
    照射を制御する方法であって、放射線照射のための領域
    を前記オブジェクト上に定め、該領域は各々が定められ
    た処置強度レベルを有する複数のセル（１０２）を含む
    ステップと、前記セルをグループ化して複数のマトリク
    ス（１００）を生成し、該マトリクスの各々は前記放射
    線源から照射された放射線を阻止することのできるコリ
    メータリーフ（９７，９８）の幅に近似的に等しい少な
    くとも１つのディメンジョンを有するステップと、前記
    マトリクスの各々を直交マトリクスに分解するステップ
    と、直交マトリクスを移動させることによって前記放射
    線の照射を最適化して、前記マトリクスに関連するアイ
    ソセンタを再配置するステップとを含んだ方法。
  29. 【請求項２９】 放射線源（２０）からオブジェクトへ
    の放射線の照射に用いる強度マップを定める方法であっ
    て、該方法が、放射線照射のための領域を前記オブジェ
    クト上に定め、該領域は各々が定められた処置強度レベ
    ルを有する複数のセル（１０２）を含むステップと、前
    記セル（１００）をグループ化して複数のマトリクスを
    生成するステップと、前記マトリクスの各々を直交マト
    リクスに分解するステップと、直交マトリクスの組合せ
    を選択して強度マップを作成してジャンクション作用を
    最小化するステップとを含んだ方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072537A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 粒子線照射システムおよびその制御方法
JP2015500069A (ja) * 2011-12-22 2015-01-05 ジーエスアイ ヘルムホルツツェントゥルム フュア シュヴェリオーネンフォルシュング ゲーエムベーハーＧＳＩ Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚｚｅｎｔｒｕｍ ｆｕｒ Ｓｃｈｗｅｒｉｏｎｅｎｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ＧｍｂＨ 被照射物に入射する線量の決定方法
JP2020127643A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 電子線殺菌方法及び電子線殺菌装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6853705B2 (en) * 2003-03-28 2005-02-08 The University Of North Carolina At Chapel Hill Residual map segmentation method for multi-leaf collimator-intensity modulated radiotherapy
US7085348B2 (en) * 2003-12-15 2006-08-01 The University Of Florida Research Foundation, Inc. Leaf sequencing method and system
US7283611B1 (en) * 2004-03-22 2007-10-16 The University Of Notre Dame Segmentation algorithmic approach to step-and-shoot intensity modulated radiation therapy
WO2005096788A2 (en) * 2004-04-08 2005-10-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Field splitting for intensity modulated fields of large size
US7507975B2 (en) * 2006-04-21 2009-03-24 Varian Medical Systems, Inc. System and method for high resolution radiation field shaping
CN101636199B (zh) * 2007-03-19 2014-07-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 治疗的优化
US7804936B2 (en) * 2007-06-28 2010-09-28 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Dose-guided radiation therapy using cone beam CT
US7609811B1 (en) * 2008-11-07 2009-10-27 Varian Medical Systems International Ag Method for minimizing the tongue and groove effect in intensity modulated radiation delivery
US8121252B2 (en) * 2009-03-11 2012-02-21 Varian Medical Systems, Inc. Use of planning atlas in radiation therapy
US9087224B2 (en) * 2010-02-02 2015-07-21 University Health Network System and method for commissioning of a beam model for a three dimensional radiation therapy treatment planning system
DE102010009018A1 (de) * 2010-02-24 2011-08-25 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Strahlentherapiegerät sowie Verfahren zum Erzeugen einer Auflösungserhöhung bei eingestrahlten Bestrahlungsfeldern
US8238518B2 (en) * 2010-06-23 2012-08-07 The Institute Of Cancer Research Radiotherapy system
EP3357539A1 (en) * 2017-02-02 2018-08-08 Koninklijke Philips N.V. Warm start initialization for external beam radiotherapy plan optimization
US10709905B2 (en) * 2018-06-29 2020-07-14 Victor Hernandez Method of calculating a tongue-and-groove effect of a multi-leaf collimator
CN110876839B (zh) * 2018-09-06 2021-02-19 北京连心医疗科技有限公司 不均匀网格分布模拟直线加速器治疗计划的剂量计算方法
RU2704012C1 (ru) * 2019-02-11 2019-10-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ) Способ авторегулирования и стабилизации интенсивности синхроциклотрона при протонно-лучевом облучении больных и устройство для его осуществления

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5724403A (en) 1995-07-20 1998-03-03 Siemens Medical Systems, Inc. Virtual compensator
US5663999A (en) 1996-06-28 1997-09-02 Systems Medical Systems, Inc. Optimization of an intensity modulated field
GB2335583B (en) * 1998-03-20 2002-05-29 Elekta Ab Controlling delivery of radiotherapy
US6134296A (en) * 1999-01-20 2000-10-17 Siemens Medical Systems, Inc. Microgradient intensity modulating multi-leaf collimator
US6349129B1 (en) * 1999-12-08 2002-02-19 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for defining radiation treatment intensity maps
US6314159B1 (en) * 1999-12-08 2001-11-06 Siemens Medical Systems, Inc. System and method for optimizing radiation treatment with an intensity modulating multi-leaf collimator
US6330300B1 (en) * 2000-08-23 2001-12-11 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. High definition intensity modulating radiation therapy system and method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072537A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 粒子線照射システムおよびその制御方法
JP2015500069A (ja) * 2011-12-22 2015-01-05 ジーエスアイ ヘルムホルツツェントゥルム フュア シュヴェリオーネンフォルシュング ゲーエムベーハーＧＳＩ Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚｚｅｎｔｒｕｍ ｆｕｒ Ｓｃｈｗｅｒｉｏｎｅｎｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ＧｍｂＨ 被照射物に入射する線量の決定方法
JP2020127643A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 電子線殺菌方法及び電子線殺菌装置
JP7071715B2 (ja) 2019-02-08 2022-05-19 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 電子線殺菌方法及び電子線殺菌装置

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