用于运行射线治疗设备的方法和射线治疗设备技术

本发明专利技术涉及一种用于计算在射线治疗设备中局部的部分射线剂量的方法，用于在目标体积（4）中利用多个射束（3a,3b,3c,3d）施加总射线剂量，其中，该方法包括：确定至少一个第一控制平面（1），用于控制射束的定剂量；确定至少一个第二控制平面（2a,2b），用于控制射束的定位；和将射束（3a,3b,3c,3d）与第一控制平面（1）和第二控制平面（2a,2b）的每个对应。该方法对于第一控制平面（1）的至少一个面（10a,11a）：隔离地计算所有与该第一控制平面对应的射束的相应的局部的部分射线剂量。

【技术实现步骤摘要】
用于运行射线治疗设备的方法和射线治疗设备
本专利技术涉及用于运行射线治疗设备的方法和射线治疗设备。
技术介绍
也被称为放射疗法（Radiotherapie，RT）的射线治疗（Strahlentherapie）是根据离子化射线的治疗方案，用于例如治疗肿瘤。但是，射线治疗也可以用于治疗其它疾病。射线治疗试图将足够的治疗射线剂量输送到患病组织，而同时留出周围的健康组织。治疗效果基于射线对患病组织的离子化作用。例如通过强度调制的光子治疗（Photonentherapie，IMRT）、质子或碳离子进行借助辐照的剂量施加。对此的前提条件是基于三维诊断、例如计算机断层造影或磁共振断层造影的辐照规划。在该辐照规划中这样确定辐照参数，使得在肿瘤体积或目标体积中施加所需的总射线剂量并且尽可能最好保护周围的健康组织。一般地，借助光子束的辐照应用可以按照所谓的“步进-采集（Step-and-Shoot）”方案进行，其中，在片状准直器的片运动期间断开射束，以便通过运动定义后面的射束片段。另一种方案是所谓的动态技术，其中在片运动期间保持射束接通。对于质子或重离子，要么使用所谓的“scanned-beam”技术，其中在目标体积上将射束分格（gerastert），要么使用被动的场形成技术，即采用补偿器以及能量或范围调制器。对目标体积（例如肿瘤）的辐照的规划在治疗规划的范围内进行。治疗规划例如包括不同射束的数量和取向，所述射束是为了在目标体积中施加确定的处方剂量（即，总射线剂量）所需要的。在每个体积元素中射束然后可以施加部分射线剂量。存在用来改变对于每个体积元素施加的所剂量的不同技术。由于剂量测定的原因，可能必要的是，使用多于一个射束，以便施加例如关于肿瘤的种类计算的总射束剂量。例如，治疗规划的建立可以包括对应当被保护不被施加射线剂量的风险器官（OAR）的定义，因为OAR对辐照反应特别敏感并且在辐照的情况下不期望的副作用是可能的。辐照也可以包括对多个目标体积的辐照。对于每个目标体积然后按照迭代的优化过程进行最佳辐照参数（不同射束的数量、种类、强度分布和能量等）的计算。还可以规定各个这些参数，以减少问题的复杂性。在特定的临床情况下需要进一步的措施，以便实现按照射线治疗对患者的治疗。一种这样的情况是，目标体积在射束的方向上的投影超过射束的最大辐照视野。例如，射束的最大视野可以通过硬件方面的限制来定义。于是必要的是，将一个射束分裂为两个或多个射束。该过程典型地称为射束分裂（“Beam-Split”），其中所述分裂特别可以通过如下来实现，即，定义一个分裂平面（“Split-Plane”），以便决定，在该分裂平面的哪一个面，特定的射束施加部分射线剂量。在文献中公知允许射束分裂的方法。例如Q.Wuetal.inPhys.Med.Biol.45(2000)1731-1740公开了一种用于分裂射束的方法。其中需要用于借助射线疗法治疗患者的进一步的措施的其它临床领域是剂量测定优化。如果期望剂量测定的优点，则有利的是，将目标体积分裂为不同的子体积。在此，所述分裂不必如关于上述的分裂平面那样根据硬件限制进行。不同的子体积然后由不同的射束或分别由多个射束辐照。特别是在扫描的粒子射线疗法（“Scanparticlebeamtherapy”）中使用目标体积到子体积的这样的分裂。该应用领域被称为射束块（“Beam-Patch”）并且相应的控制平面被称为块平面。例如E.B.Hugetal.inInt.J.Radiat.Onkol.Biol.Phys.47(2000)979公开了一种扫描的质子射束技术，其中借助扫描磁铁将单个射束运动到期望的位置。示出了如下的优点：其对于一类相应的临床情况从对两个通过块平面互相相关的质子射束的使用中得到。特别地示出了，由此可以将OAR排除在剂量的施加外。上面提到的方法具有如下的缺陷：要么可能要应用分裂平面要么要应用块平面。
技术实现思路
因此，期望提供一种在射线治疗设备中用于计算局部的部分射线剂量的方法，其具有在治疗规划中的高灵活性。按照一个方面，提供了一种用于计算在射线治疗设备中局部的部分射线剂量的方法，用于在目标体积中利用多个射束施加总射线剂量，其中该方法包括：确定至少一个第一控制平面，用于控制射束的定剂量，其中至少一个第一控制平面的每个将目标体积划分为两个子体积，分别对于至少一个第一控制平面的每个的正面和背面：对应至少一个射束，并且对于每个第一控制平面：对于两个子体积的每个确定子体积总射线剂量，作为总射线剂量的分数。该方法还包括确定至少一个第二控制平面，用于控制射束的定位，其中至少一个第二控制平面的每一个将目标体积划分为两个子体积，将至少一个射束与至少一个第二控制平面的每一个对应。在此，将与第二控制平面对应的射束通过各自的第二控制平面这样两分，使得这样获得的两个射束的局部的部分射线剂量分别在不同的通过各自的第二控制平面定义的子空间中不等于零。该方法还包括对于第一控制平面的至少一个面：隔离地计算所有与这些第一控制平面对应的射束的相应的局部的部分射线剂量，从而与各自的第一控制平面的面向各自的子体积的面对应的那些射束的局部的部分射线剂量之和得到各自的子体积总射线剂量并且其余的与这些第一控制平面对应的射束的局部的部分射线剂量之和得出在各自的子体积总射线剂量和总射线剂量之间的差。总射线剂量的概念在此表示例如以戈瑞（Gray）或西韦特（Sievert）单位定义的在目标体积内部通过一个或多个射束被施加的那个剂量。总射线剂量应当尽可能接近在治疗规划中确定的处方剂量。例如，可以不仅通过一个射束在目标体积内部施加特定的总射线剂量，而且通过多个射束。这可以保留剂量测定的优点，如后面将更详细解释的那样。目标体积例如可以表示要通过有针对施加总射线剂量来摧毁的肿瘤。为此使用射束，其中射束例如可以表示X射线束、电子射束、重离子射束或质子射束实现。不同的射束类型是可以的，其中专业人员分别已知不同的射束类型的优缺点。特别地，不同的射束具有入射深度与能量的不同的依赖关系以及不同的生物作用。特别地，存在在粒子（光子、电子、质子、重离子）的能量和所施加的总射线剂量之间的关系。此外，射束典型地通过源点（“Sourcespot”）和目标点（“Targetspot”）表示。源点典型地通过射线治疗设备的射线产生装置定义。通过规定射线能量的射束方向可以定义射束方向。射束的视野的中点被称为对称中心（Isozentrum）。控制平面的概念表示如下的几何平面，其可以由用户定位到例如患者的身体区域的三维图像中（例如在目标区域的三维图像内部），用于控制射线剂量的施加。控制平面可以具有厚度。控制平面的使用减轻了用户关于射束确定特定输入参数的负担。例如可以简单地确定涉及部分射线剂量的参数。此外可以简单确定涉及射束的定位的参数。应该清楚的是，块平面和分裂平面的使用不一定给出与这些平面相关联的射束的取向。例如具有不同取向、即不同束源（Strahlursprung）和射束方向的多个射束可能与一个块平面的一个面相关联。第一和第二控制平面例如由用户使用，以便控制射线的剂量以及定位。第一控制平面在射线疗法中也称为块平面。第一控制平面或块平面例如可以产生剂量测定的优点。例如，可以通过使用块平面实现，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算在射线治疗设备中局部的部分射线剂量（Di）的方法，用于在目标体积中利用多个射束施加总射线剂量（Dpr），该方法包括：?确定至少一个第一控制平面，用于控制射束（3,3a,3b,3c,3d,3e,3f）的定剂量，其中，所述至少一个第一控制平面（1）的每个将所述目标体积（4）划分为两个子体积，?分别对于所述至少一个第一控制平面的每个的正面（10,10a,10b,10c,10d,10e）和背面（11,11a,11b,11c,11d,11e）：对应至少一个射束，?对于每个第一控制平面（1,1a,1b）：对于两个子体积的每个分别确定子体积总射线剂量（Do,Dr），作为总射线剂（Dpr）量的分数（Fo,Fr），该方法还包括：?确定至少一个第二控制平面（2,2a,2b,2c,2d,2e,2f，2g），用于控制射束的定位，其中，所述至少一个第二控制平面（2,2a,2b,2c,2d,2e,2f，2g）的每个将目标体积（4）划分为两个子体积，?将至少一个射束（3,3a,3b,3c,3d,3e,3f）与所述至少一个第二控制平面（2,2a,2b,2c,2d,2e,2f，2g）的每个对应，其中，将与第二控制平面（2,2a,2b,2c,2d,2e,2f，2g）对应的射束（3,3a,3b,3c,3d,3e,3f）通过各自的第二控制平面这样两分，使得这样获得的两个射束（3,3a,3b,3c,3d,3e,3f）的局部的部分射线剂量（Di）分别在不同的通过各自的第二控制平面定义的子空间中不等于零，该方法还包括：?对于第一控制平面的至少一个面：隔离地计算所有与该第一控制平面（1,1a,1b）对应的射束的相应的局部的部分射线剂量（Di），从而与各自的第一控制平面（1,1a,1b）的面向各自的子体积的面对应的那些射束的局部的部分射线剂量之和得到各自的子体积总射线剂量（Do，Dr），并且其余的与所述第一控制平面（1,1a,1b）对应的射束（3,3a,3b,3c,3d,3e,3f）的局部的部分射线剂量之和得出在各自的子体积总射线剂量（Do,Dr）和总射线剂量（Dpr）之间的差。...

【技术特征摘要】
2011.11.23 DE 102011086930.11.一种用于计算在射线治疗设备中局部的部分射线剂量(Di)的方法，用于在目标体积中利用多个射束施加总射线剂量(Dpr)，该方法包括：-确定至少一个第一控制平面，用于控制射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的定剂量，其中，所述至少一个第一控制平面(1)的每个将所述目标体积(4)划分为两个子体积，-分别对于所述至少一个第一控制平面的每个的正面(10,10a,10b,10c,10d,10e)和背面(11,11a,11b,11c,11d,11e)：对应至少一个射束，-对于每个第一控制平面(1,1a,1b)：对于两个子体积的每个分别确定子体积总射线剂量(Do,Dr)，作为总射线剂(Dpr)量的分数(Fo,Fr)，该方法还包括：-确定至少一个第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)，用于控制射束的定位，其中，所述至少一个第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)的每个将目标体积(4)划分为两个子体积，-将至少一个射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)与所述至少一个第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)的每个对应，其中，将与第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)通过各自的第二控制平面这样两分，使得这样获得的两个射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的局部的部分射线剂量(Di)分别在不同的通过各自的第二控制平面定义的子空间中不等于零，该方法还包括：-对于第一控制平面的至少一个面：隔离地计算所有与该第一控制平面(1,1a,1b)对应的射束的相应的局部的部分射线剂量(Di)，从而与各自的第一控制平面(1,1a,1b)的面向各自的子体积的面对应的那些射束的局部的部分射线剂量之和得到各自的子体积总射线剂量(Do,Dr)，并且其余的与所述第一控制平面(1,1a,1b)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的局部的部分射线剂量之和得出在各自的子体积总射线剂量(Do,Dr)和总射线剂量(Dpr)之间的差。2.根据权利要求1所述的方法，其中，一个射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)分别唯一地与第一控制平面(1,1a,1b)的一个面对应。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与第一控制平面(1,1a,1b)的一个面对应的射束的局部的部分射线剂量(Di)在通过该第一控制平面(1,1a,1b)定义的子体积中是不同的。4.根据上述权利要求1所述的方法，其中，所述第一控制平面具有一个有限厚度，并且其中，在各自的第一控制平面(1,1a,1b)的不同面上具有不同的局部的部分射线剂量(Di)的射束通过局部的部分射线剂量(Di)的空间变化在第一控制平面(1,1a,1b)内部确保了局部的部分射线剂量(Di)的逐渐过渡。5.根据上述权利要求1所述的方法，其中，对于每个射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)确定射束权重(wi)，其中，所述射束权重互相确定不同射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的部分射线剂量(Di)的相对比。6.根据权利要求5所述的方法，在所述目标体积(4)内部对于一个特定的第一控制平面(1,1a,1b)的一个特定的面还包括：-对于垂直于该特定的第一控制平面的每个距离确定第一局部权重系数(cpp)，其中，所述第一局部权重系数(cpp)定义了子体积总射线剂量在总射线剂量(Dpr)中的分数，-对于每个与该特定的第一控制平面(1,1a,1b)的特定的面对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)：对于垂直于第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)的每个距离，确定第二局部权重系数(csp,i)，各自的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)与该第二控制平面对应，其中，该第二局部权重系数(csp,i)根据到第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)的位置修改射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的射束权重(wi)，-对于每个与该特定的第一控制平面(1,1a,1b)的特定的面对应的射束：基于从以下组中选择的元素：射束权重系数(wi)、第一局部权重系数(cpp)、第二局部权重系数(csp,i)、总射线剂量(Dpr)，对于每个子体积对于各自的射束计算局部的部分射线剂量(Di)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述局部的部分射线剂量的计算中，第二局部权重系数(csp,i)在其值的0％和100％之间修改所述射束权重系数(wi)。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，第一和第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)可以具有厚度，并且所述第一和第二局部权重系数分别在相应的控制平面内部作为位置的函数改变。9.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述计算按照以下公式对于第一控制平面(1,1a,1b)的一个面进行：其中，wi表示射束权重系数，cpp表示相应的空间分辨的第一局部权重系数，cppDpr表示子体积总射线剂量，Dpr表示总射线剂量并且csp表示对于与第一控制平面(1,1a,1b)的相应的面对应的所有射束的空间分辨的第二局部权重系数。10.根据上述权利要求1所述的方法，还包括：确定没有与第一或第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)，其中，所述射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的部分射线剂量(Di)在隔离地计算之前从总射线剂量(Dpr)中减去。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：-对于没有与第一或第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)确定射线权重系数(wi)，和-基于对于没有与第一或第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的射线权重系数(wi)，对于与第一和第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束，调节总射线剂量(Dpr)。12.一种用于计算射线治疗设备中的局部的部分射线剂量(Di)的方法，用于在目标体积(4)中以多个射束施加总射线剂量(Dpr)，该方法包括：-确定至少一个第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)，用于控制射束的定位，其中，所述至少一个第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)的每个将所述目标体积(4)划分为两个子体积，-将至少一个射束与所述至少一个第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)中的每个对应，其中，与第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)通过各自的第二控制平面这样两分，使得这样获得的两个射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3f)的局部的部分射线剂量(Di)分别在不同的通过各自的第二控制平面定义的子体积中不等于零，该方法还包括：-确定不与第二控制平面(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)对应的射束(3,3a,3b,3c,3d,3e,3...

【专利技术属性】
技术研发人员：C肖尔兹，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：