[发明专利]基于用户配置确定用于离子束疗法的不同尺寸射束点的分布

说明书

提供了一种对与离子束疗法一起使用的射束点的分布进行确定以用于在目标体积中提供射束点的方法，其中，每个射束点表示在特定侧向位置处的具有特定能量等级和特定尺寸的离子的集合。该方法在治疗计划系统中执行，并且该方法包括以下步骤：基于用户配置将目标体积划分为多个目标部分，该用户配置包括对布拉格峰位置处的最大射束点尺寸进行限定的至少一个射束点尺寸策略；基于相应的目标部分的位置，向每个目标部分分配射束点尺寸策略；以及在每个目标部分内，根据每个目标部分的射束点尺寸策略确定射束点。

技术领域

本发明涉及用于对与离子束疗法一起使用的不同尺寸的射束点的分布进行确定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。射束点的分布和尺寸基于用户配置来确定。

背景技术

在离子束疗法中，使离子(例如质子或离子)的射束射向目标体积。目标体积可以例如代表癌症肿瘤。粒子穿透组织并传递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输送的峰，在该峰之后，剂量输送迅速下降。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。通常有固定数量的射束点尺寸设定，但是某些离子束系统确实允许在同一能量层中控制在侧向方向上的射束点尺寸。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：当射束点的尺寸可以被调节时，能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，提供了一种用于对与离子束疗法一起使用的射束点分布进行确定以用于在目标体积中提供射束点的方法，其中，每个射束点表示在特定的侧向位置处的具有特定能量等级(能级)和特定尺寸的离子的集合。该方法在治疗计划系统中执行并且包括以下步骤：基于用户配置将目标体积划分为多个目标部分，该用户配置包括对布拉格峰位置处的最大射束点尺寸进行限定的至少一个射束点尺寸策略；基于相应的目标部分的位置，为所述目标部分中的每个目标部分分配射束点尺寸策略；以及在每个目标部分内，根据每个目标部分的射束点尺寸策略确定射束点。

确定射束点的步骤包括：基于射束点的相应射束路径将穿过患者的组织确定用于每个预期射束点的射束点尺寸。

将目标体积划分为多个目标部分的步骤可以包括：限定在内部边际内侧的内部目标部分；以及限定位于目标体积的边缘与内部边际之间的外部目标部分，其中，所述内部边际是对与目标体积的边缘有关的边际进行限定的用户配置参数。

将目标体积划分成多个目标部分的步骤可以包括：限定在目标体积内的经由相应的内部边际彼此限界的多个目标部分，其中，所述内部边际是对与目标体积的边缘有关的边际进行限定的用户配置参数。