[发明专利]确定射束点分布的方法、治疗计划系统和计算机可读装置

说明书

根据第一方面，提出了一种用于对包括与离子束疗法一起使用的射束点的分布的治疗计划进行确定以用于在目标体积中提供射束点的方法。该方法包括以下步骤：选择要在治疗计划中使用的能量层；确定待使用的射束点数量；对于每个能量层，为待使用的每个射束点尺寸生成该能量层的一个副本，并在每个副本中提供具有用于该副本的射束点尺寸的射束点；通过如下方式对所有能量层的所有副本的射束点进行优化：反复改变至少所述射束点的子集的权重，并计算对性能量度的影响，其中通过组合多个评估标准来计算性能量度，所述多个评估标准包括与总治疗时间有关的第一标准以及与所需剂量分布有关的第二标准。

技术领域

本发明涉及与离子束疗法一起使用的不同尺寸的射束点的分布以用于在目标体积中提供射束点的方法、治疗计划系统、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

在离子束疗法中，使离子(例如质子或更重的离子)的射束射向目标体积。目标体积可以例如代表癌症肿瘤。粒子穿透组织并传送一定剂量的能量以诱导细胞死亡。离子束疗法的优点是剂量分布中存在明显的峰，称为布拉格峰。布拉格峰是在某一定深度处发生的剂量传送的峰，在该峰之后，剂量传送迅速下降。可以将其与电子束疗法或X射线疗法进行比较，电子束疗法或X射线疗法的最大剂量总是发生在较浅的深度，而远端剂量的下降不能通过与离子疗法相同的急剧下降来控制。

可以通过调节粒子的动能来控制布拉格峰在患者体内的深度。可以使用电磁体控制侧向位置以使聚焦的射束偏转。这允许在患者体内的经良好控制的位置处传送高度局部化的剂量。由动能和射束的侧向偏转的某种组合传送的剂量称为射束点。传送到射束点的粒子的数量通常称为射束点权重。通过在三维空间中的许多不同位置提供射束点，可以以所需的剂量分布覆盖目标体积。射束点的动能通常但不一定分布在许多离散的能量上。一组具有相同动能但侧向偏转不同的射束点通常称为能量层。此过程称为主动扫描离子束疗法，也称为笔形束扫描。

在治疗计划系统中执行应如何传送射束点的计划。治疗计划系统确定要使用的能量层以及能量层中的射束点的分布和权重，但是治疗计划系统不传送离子束。这通过离子束系统完成，治疗计划系统以已知方式连接到该离子束系统。离子束系统决定了用于患者体内的给定设置和给定位置的射束点尺寸。对于特定的能量，射束点的尺寸通常是固定的，但是某些离子束系统确实允许在同一能量层中在侧向方向上控制射束点的尺寸。将获得用于能量层的特定射束点尺寸的机器设定称为射束点尺寸设定。

确定与目标体积和周围健康组织有关的射束点的分布是一项复杂的任务。调整射束点尺寸的可能性使此任务更加复杂。

发明内容

本发明的目的是当可以调节射束点的尺寸时，改进射束点在目标体积内和目标体积周围的分布。

根据第一方面，提出了一种用于对包括与离子束疗法一起使用的不同尺寸的射束点的分布的治疗计划进行确定以用于在目标体积中提供射束点的方法，其中，每个射束点代表特定侧向位置处的具有特定能量和特定射束点尺寸的离子的集合。该方法在治疗计划系统中执行并且包括以下步骤：选择要在治疗计划中使用的能量层；确定待使用的射束点尺寸的数量，所述数量大于一；对于每个能量层，为待使用的每个射束点尺寸生成该能量层的一个副本，并为每个副本提供具有用于该副本的射束点尺寸的射束点；通过如下方式对所有能量层的所有副本的射束点进行优化：反复改变至少所述射束点的子集的与传送到该射束点的离子的数量有关的权重，并计算对性能量度的影响，直到权重的变化不能将性能量度提高到超过阈值量为止；其中通过组合多个评估标准来计算性能量度，其中所述多个评估标准包括：当减少总治疗时间时提高性能量度的第一标准、以及在治疗体积中达到所需剂量分布时提高性能量度的第二标准。

优化步骤可以包括：执行射束点过滤以去除权重低于阈值的射束点。