JP2002507462A - Controlled delivery of radiation therapy - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 動的マルチリーフ視準（ＭＬＣ）によって離散的なビーム強度変調を発生させるアルゴリズムが開示され且つ最小許容リーフ間隔に関する拘束条件も記載されている。すべてのリーフ対および支持ダイヤフラムがフィールドを横断する時、両方のＭＬＣ位置づけ情報を同時に得るとともにフィードバック機構によって補正を行うことによって最小間隔条件の侵害の可能性を排除し且つリーフ間本ざねはぎ構造において露光不足があればそれを解決する。結果生じた動きは正確に意図した変調を行うものであり物理的に実現可能である。またアルゴリズムの結果は一連の静電界を規定して同じ変調を行うものとみなすことができる。 An algorithm for generating discrete beam intensity modulation by dynamic multi-leaf collimation (MLC) is disclosed and constraints on the minimum allowable leaf spacing are also described. As all leaf pairs and supporting diaphragms traverse the field, both MLC positioning information is obtained simultaneously and corrections made by the feedback mechanism eliminate the possibility of violating the minimum spacing condition and in a leaf-to-leaf construction between leaves. Resolve any underexposure. The resulting motion is exactly the intended modulation and is physically feasible. Also, the result of the algorithm can be regarded as performing the same modulation by defining a series of electrostatic fields.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】 本発明は放射線療法の実施を制御する方法に関する。そこではマルチリーフ・
コリメータを使用して処理領域で変化する線量を放射する。The present invention relates to a method for controlling the delivery of radiation therapy. There are multi-leaf
The collimator is used to emit a varying dose in the processing area.

【０００２】 多くの著者が動的なマルチリーフ・コリメータ（例えば、Ｋａｌｌｍａｎ等（
１９８８）、ＣｏｎｖｅｒｙおよびＲｏｓｅｎｂｌｏｏｍ（１９９２）、Ｓｐｉ
ｒｏｕおよびＣｈｕｉ（１９９４）、Ｓｔｅｉｎ等（１９９４）、Ｓｖｅｎｓｓ
ｏｎ等（１９９４）、Ｙｕ等（１９９５）、ｖａｎ Ｓａｎｔｖｏｏｒｔおよび
Ｈｅｉｊｍｅｎ（１９９６）Ｈｉｌｌ等（１９９７））または多重静電界（例え
ば、Ｇａｌｖｉｎ等（１９９３）、Ｂｏｒｔｆｉｅｌｄ等（１９９４））のいず
れかによって等角の放射線療法に対する強度変調フィールドがどのように実施可
能であるかを記載している。[0002] Many authors have proposed dynamic multi-leaf collimators (eg, Kallman et al. (
1988), Conveyy and Rosenbloom (1992), Spi.
Rou and Chui (1994), Stein et al. (1994), Svenss.
on et al. (1994), Yu et al. (1995), van Santvort and Heijmen (1996) Hill et al. (1997)) or multiple electrostatic fields (eg, Galvin et al. (1993), Bortfield et al. (1994)). Describes how the intensity-modulated field can be implemented for a given radiotherapy.

【０００３】 米国特許第５６６３９９９号明細書は処理領域を個々に処理される複数の区画
に分割する方法を開示している。[0003] US Pat. No. 5,663,999 discloses a method of dividing a processing area into a plurality of individually processed sections.

【０００４】 明らかに線量が可変である処理を達成する最も速い方法は処理領域の様々な部
分に同時に照射することであろう。米国特許第５６６３９９９号明細書の方式で
は実施できないが、留意すべきは処理時間が理想的に低減される要因であるとい
うことである。しかしながら、従来、いかなる処理分布も放射可能とするアルゴ
リズムを提供することは困難または不可能であったが、これは単に現在使用可能
なマルチリーフ・コリメータが（例えば）１センチメートルの最小リーフ間隔を
維持しなければならないからである。動的処理形式が展開するにつれて、リーフ
が接触することを必要とする方法で処理領域の部分を封鎖する必要がある。従っ
て、一部の処理分布は放射できないので、この技術の適用範囲が広がることを妨
げる。[0004] Obviously, the fastest way to achieve variable dose processing would be to irradiate different parts of the processing area simultaneously. Although not possible with the method of U.S. Pat. No. 5,663,999, it should be noted that the processing time is a factor that is ideally reduced. However, heretofore, it has been difficult or impossible to provide an algorithm that can emit any processing distribution, but this is simply because currently available multi-leaf collimators have a minimum leaf spacing of (for example) 1 cm. Because it must be maintained. As dynamic processing formats evolve, it is necessary to seal off portions of the processing area in a manner that requires the leaves to contact. Therefore, some process distributions cannot be radiated, preventing the application of this technology from expanding.

【０００５】 本発明は、出力がマルチリーフ・コリメータによって制限される放射線源と、
少なくとも二つのダイヤフラムを有するコリメータとを備えた直線加速器を使用
して放射線療法の処理を行う方法において、 処理領域をリーフの移動方向に平行な線に沿って配置されたセルの配列に概念
的に分割するステップと、 各セルに意図した線量を割り当てるステップと、 照射時、リーフの位置を調節することによって各セルに意図した線量を与える
ステップと を備え、照射時、必要に応じてダイヤフラムを１以上のリーフを越えて前進さ
せてリーフ間隔を維持し且つ過剰投与を防ぐことを特徴とするものである。[0005] The present invention provides a radiation source whose output is limited by a multi-leaf collimator;
A method for performing radiation therapy using a linear accelerator comprising a collimator having at least two diaphragms, comprising: a processing area conceptually formed of an array of cells arranged along a line parallel to the direction of leaf movement. A dividing step, a step of assigning an intended dose to each cell, and a step of giving an intended dose to each cell by adjusting a position of a leaf at the time of irradiation. It is characterized in that it is advanced beyond the above-mentioned leaves to maintain the leaf interval and prevent overdose.

【０００６】 このようにして、本発明によれば、ダイヤフラムは通常最も外側のリーフの背
後に維持されているが、時折１以上のリーフだけ進めるので投与に対する一次遮
蔽が行われる。これによって１以上のリーフが効果的に取り出し可能となり、対
向するリーフを進めて最低限のリーフ間隔を侵害することなく線量を制限するこ
とができる。[0006] Thus, according to the present invention, the diaphragm is usually maintained behind the outermost leaf, but occasionally advances by one or more leaves, thus providing a primary shield against administration. This allows one or more leaves to be effectively removed and advances the opposing leaves to limit the dose without violating the minimum leaf spacing.

【０００７】 好ましくは最も外側のリーフの直後、またはその背後の近傍にダイヤフラムを
保持する。これはマルチリーフ・コリメータが幾分漏り易いのでダイヤフラムに
よってある程度制限するためである。[0007] Preferably, a diaphragm is held immediately after or near the outermost leaf. This is because the multileaf collimator is somewhat susceptible to leakage and is limited to some extent by the diaphragm.

【０００８】 この適用において、フィールドの左側のリーフを延ばして右側のリーフを取り
出すものとする。このような状況においてすべての方向の詳細が考えられる。し
かしながら、明らかに本発明は逆の状況にも適用可能であることがわかる。In this application, it is assumed that the left leaf of the field is extended and the right leaf is taken out. In such a situation, details in all directions are possible. However, it is clear that the invention is also applicable to the opposite situation.

【０００９】 以下、本発明の実施例を添付の図面に従って説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【００１０】 ここで離散的に強度が変調されたビームは多数のより小さなビーム要素に分割
されたビームを意味するものとする。各ビーム要素内の強度は一定であるが各要
素は強度レベルが異なっていてもよい。例を図１に示す。これは前立腺の平面図
における後方斜めのフィールドを１０％の強度の層状構造およびＣｏｒｖｕｓ設
計方式で作成された等心平面の１ｃｍ×１ｃｍビーム要素を示すものである（Ｎ
ＯＭＯＳによる例）。図１ａはグレースケールにおける例を示し且つ図１ｂは強
度マトリックスを示す。ビーム要素は以下において通常等心で１ｃｍ×１ｃｍの
「ビクセル」（画像ピクセルとの類似による）と称する。離散的なビーム強度変
調はいくつかの逆処理計画方式によって推測されている。Here, a beam whose intensity is discretely modulated means a beam divided into a number of smaller beam elements. Although the intensity within each beam element is constant, each element may have a different intensity level. An example is shown in FIG. This shows a 10% strength layered structure and a 1cm x 1cm beam element in the concentric plane created by the Corvus design scheme in the posterior oblique field in the plan view of the prostate (N
Example by OMOS). FIG. 1a shows an example in gray scale and FIG. 1b shows an intensity matrix. Beam elements are hereinafter referred to as “vicxels” (by analogy with image pixels) which are usually concentric and 1 cm × 1 cm. Discrete beam intensity modulation has been inferred by several inverse planning schemes.

【００１１】 連続的な動的マルチリーフ視準（ＤＭＬＣ）による離散的なビーム強度変調（
ＢＩＭ）を行うことにはいくつかの特有な問題がある。特に、リーフ行程の方向
に沿ってビーム要素間には急激な強度変化が必要である。 Ｈｉｌｌ等（１９９ ７）が、これは先行するリーフが一定の速度で横断するとビクセルに与えられた
強度が低下することと後続のリーフが同じ速度で通過すると強度が増加すること
を組み合わせることによって達成可能であることを以前に示した。ロンドンのロ
ーヤル・フリー病院においてトラッキング・コバルト・ユニットに関してＤａｖ
ｙ等は重なって傾斜がつけられた強度分布を同様に使用した（例えばＤａｖｙ（
１９８５）参照）。[0011] Discrete beam intensity modulation (DMLC) with continuous dynamic multileaf collimation (DMLC)
Performing BIM) has some unique problems. In particular, a sharp intensity change is required between the beam elements along the direction of the leaf stroke. Hill et al. (1997) achieve this by combining a reduction in the intensity imparted to the vixel as the preceding leaf traverses at a constant speed, and an increase in intensity as the subsequent leaf passes at the same speed. It has been shown previously that this is possible. Dav on Tracking Cobalt Unit at Royal Free Hospital in London
y and the like use the intensity distribution which is overlapped and inclined similarly (for example, Davy (
1985)).

【００１２】 Ｈｉｌｌ等（１９９７）によって提供されたアルゴリズムは一連のＭＬＣ静電
界を総計することによって離散的な強度に変調されたビームを生成するためにＢ
ｏｒｔｆｉｅｌｄ等（１９９４）が使用したアルゴリズムの延長である。これら
のアルゴリズムにおいて、各リーフ対に沿った強度分布を個々に調べる。各分布
に対して、強度形式の立上りおよび立ち下がり縁部を対として一連の静電界を得
るが、これを整理してフィールドを横切るリーフの一方向の「掃引」を得ること
ができる。動的実施において、Ｈｉｌｌ等（１９９７）によるとこの多重静電界
・シーケンスを単一の動的シーケンスに変換する場合リーフは静止しているかま
たは最大許容速度で移動可能かのいずれかであり上述したようにビクセルを横切
る強度の低下および上昇が重なることによって一様なビクセル強度を得ることが
できる。このアルゴリズムにおいて本ざねはぎ構造（ｔｏｎｇｕｅ−ａｎｄ−ｇ
ｒｏｏｖｅ）（ｖａｎＳａｎｔｖｏｏｒｔおよびＨｅｉｊｍｅｎ（１９９８））
は考慮されていない。[0012] The algorithm provided by Hill et al. (1997) employs B to generate a discrete intensity modulated beam by summing a series of MLC electrostatic fields.
This is an extension of the algorithm used by Ortfield et al. (1994). In these algorithms, the intensity distribution along each leaf pair is examined individually. For each distribution, one obtains a series of electrostatic fields paired with rising and falling edges in intensity form, which can be organized to provide a unidirectional "sweep" of the leaf across the field. In a dynamic implementation, according to Hill et al. (1997), when converting this multiple electrostatic field sequence into a single dynamic sequence, the leaves are either stationary or movable at the maximum allowable speed, as described above. As described above, the decrease and increase in the intensity across the voxel overlap, so that a uniform voxel intensity can be obtained. In this algorithm, the tongue-and-g structure is used.
roove) (vanSantvoort and Heijmen (1998))
Is not taken into account.

【００１３】 上記動的計画においてリーフがシーケンスの開始および終了時に閉じてゼロ間
隔となり且つ一対のリーフのうち後続リーフが反対のリーフ側で隣接している先
行リーフと重なる必要がある。これは全てのマルチリーフ・コリメータに可能で
はなく実際は一部のＭＬＣ設計に使用されている曲線的な接触リーフ端において
機械的視準および漏れの危険性があるので常に好ましいわけではない。In the above dynamic planning, the leaves must be closed at the beginning and end of the sequence to a zero interval, and the subsequent leaf of a pair of leaves must overlap the adjacent preceding leaf on the opposite leaf side. This is not always possible, as it is not possible with all multi-leaf collimators and in fact there is a risk of mechanical collimation and leakage at the curvilinear contact leaf edges used in some MLC designs.

【００１４】 本出願人によるマルチリーフ・コリメータ（ＭＬＣ）は、動的形態における最
小許容リーフ間隔を１ｃｍに設定し且つこの制限は対向している隣接リーフにも
適用されるのでリーフの重なりが生じない。図２（ａ）を参照すると、左側先頭
のリーフは対向する右側のリーフだけでなく右側の上下のリーフに対しても必要
最低限の間隔を維持しなければならない。同じ最小間隙が支持ダイヤフラム間に
適用される。等心へ突出しているＭＬＣリーフ幅は１．０ｃｍでその行程範囲は
ビーム軸から２０ｃｍで中間線から１２．５ｃｍである。ＭＬＣの支持ダイヤフ
ラムの行程範囲も同じであり、これに垂直なコリメータ対の可能な行程はビーム
軸を基準として２０ｃｍから中間線までである。ＥｌｅｋｔａＭＬＣの詳細およ
び静電界使用の特徴はＪｏｒｄａｎおよびＷｉｌｌｉａｍｓ（１９９４）が以前
に開示した。[0014] Applicants' multi-leaf collimator (MLC) sets the minimum allowable leaf spacing in dynamic form to 1 cm and this restriction also applies to opposing adjacent leaves, resulting in leaf overlap. Absent. Referring to FIG. 2 (a), the first leaf on the left side must maintain a minimum necessary interval not only on the right leaf on the right side but also on the upper and lower leaves on the right side. The same minimum gap is applied between the supporting diaphragms. The MLC leaf width projecting concentrically is 1.0 cm and its stroke range is 20 cm from the beam axis and 12.5 cm from the midline. The travel range of the supporting diaphragm of the MLC is the same, with the possible travel of the collimator pair perpendicular to it from 20 cm to the midline with respect to the beam axis. The details of the ElektaMLC and the characteristics of the use of electrostatic fields have been previously disclosed by Jordan and Williams (1994).

【００１５】 Ｅｌｋｔａ動的ＭＬＣ制御方式が採用している「制御点」形式を使用すること
によってＭＬＣリーフおよびダイヤフラムの動的制御をここに記載しているアル
ゴリズムに規定する。制御点は設定されたビーム監視装置（ＭＵ）の特定パーセ
ントで機械形状（フィールドの大きさおよび形状、ガントリ角度等）を規定する
。異なるパーセントの監視装置に接続されている制御点のシーケンスを規定する
ことによって、例えば図３に示すように動的放射を規定する。Ｅｌｅｋｔａ制御
方式において、特定パーセントの監視装置の値においていかなるパラメータ（例
えばＭＬＣリーフ位置）の所望値もこのパーセントＭＵの直前直後の制御点間を
線状に補間することによって求められる。実際のビームＭＵよりもむしろパーセ
ントＭＵを使用することによって、フィールドに対して設定されたＭＵで動的な
ビーム処方を容易に基準化する。制御点に一様に間隔をあける必要はない。[0015] The dynamic control of MLC leaves and diaphragms is specified in the algorithm described herein by using a "control point" format employed by the Elkta dynamic MLC control scheme. The control points define the machine shape (field size and shape, gantry angle, etc.) at a specified percentage of the set beam monitor (MU). By defining a sequence of control points connected to different percentages of the monitoring device, dynamic radiation is defined, for example as shown in FIG. In the Elekta control method, a desired value of any parameter (for example, an MLC leaf position) at a specific percentage of the monitoring device value is obtained by linearly interpolating between control points immediately before and after the percentage MU. By using the percent MU rather than the actual beam MU, the dynamic beam prescription is easily scaled with the MU set for the field. The control points need not be evenly spaced.

【００１６】 いかなるビームも少なくとも二つの制御点によって規定しなければならないが
、最初の制御点（制御点０）は開始形状を規定し且つ他方は停止形状を規定する
。中間形状を規定する制御点を追加してもよい。Although any beam must be defined by at least two control points, the first control point (control point 0) defines the start shape and the other defines the stop shape. A control point defining an intermediate shape may be added.

【００１７】 動的ビーム視準に加えて、この形式を使用して静的および移動のみのビームま
たはビーム区分を規定することができる。静的ビーム区分を同じパラメータ値で
あるが異なるパーセントＭＵである二つの連続した制御点によって画定する一方
で、移動のみのステップは同じパーセントＭＵであるがパラメータ値が異なる二
つの制御点によって実施する。このような移動のみのステップ時に直線加速器か
らの放射出力を抑制することによってビームを切断する。静的、動的および移動
のみの区分の組合せは単一のビーム処方内に混合してもよい。In addition to dynamic beam collimation, this format can be used to define static and moving-only beams or beam segments. The static beam segment is defined by two consecutive control points having the same parameter value but different percentage MU, while the move only step is performed by two control points having the same percentage MU but different parameter values. . The beam is cut by suppressing the radiation output from the linear accelerator during such a movement-only step. Combinations of static, dynamic and moving only sections may be mixed within a single beam prescription.

【００１８】 留意すべきはこの制御点形式によってある特定のＭＬＣ制御方式が実質上支持
されているが、同じ概念が他の製造者によるＭＬＣにも使用可能であるというこ
とである。さらに留意すべきことは、以下に説明するように、本明細書に記載の
アルゴリズムによって得られる結果は多重ＭＬＣ静電界による実施にも適してい
るということである。It should be noted that while this control point type substantially supports certain MLC control schemes, the same concept can be used for MLCs from other manufacturers. It should be further noted that, as explained below, the results obtained by the algorithm described herein are also suitable for implementation with multiple MLC electrostatic fields.

【００１９】 動的視準による離散的な強度に変調されたビームの生成 許容最小リーフまたはコリメータ間隔に対する制限をさしあたり無視して、動
的視準による離散的な強度に変調されたビームの生成に使用する基本的な考え方
を分離された一ビーム要素を考慮することによって説明する。先行リーフまたは
コリメータのかみ合い部が一定の速度で移動して要素を露光するにつれて、要素
において強度の低下が生じる。次に要素が一様に照射された後、後続リーフまた
はかみ合い部は先行リーフと同じ速度で移動し、要素を吸蔵し鋭く離散的な一次
露光を実施するために必要な強度を必要に応じて上昇させる。これは基本的にＨ
ｉｌｌ等（１９９７）が使用した技術である。留意すべきは鋭く画定されたビー
ム縁を得るためには一列の要素の最初と最後はリーフ／かみ合い部の間隔はゼロ
である必要があるということである。Generation of Discrete Intensity Modulated Beams by Dynamic Collimation For the time being, the limitation on the minimum allowable leaf or collimator spacing may be neglected to generate discrete intensity modulated beams by dynamic collimation. The basic idea used will be explained by considering one separated beam element. As the engagement of the leading leaf or collimator moves at a constant speed to expose the element, a decrease in intensity occurs at the element. Then, after the element is uniformly illuminated, the trailing leaf or mesh moves at the same speed as the preceding leaf, providing the necessary intensity to occlude the element and perform a sharp, discrete primary exposure as needed. To raise. This is basically H
ill et al. (1997). It should be noted that at the beginning and end of a row of elements, the leaf / mesh spacing must be zero to obtain sharply defined beam edges.

【００２０】 最小間隔拘束下での離散的な強度に変調されたビームの生成 上述のステップにおいて露光の開始および終了時にリーフまたはコリメータを
閉じてゼロ間隔にする必要がある。上述したように、これはすべてのＭＬＣに可
能なわけではない。しかしながら、本発明によると、動的ビーム処方においてＭ
ＬＣリーフの動きと支持ダイヤフラム（コリメータかみ合い部）の動きを組み合
わせることによってシミュレーションが可能である。この場合リーフおよび支持
ダイヤフラムの位置は相殺されるのでＭＬＣリーフ間に必要な間隙は支持ダイヤ
フラム下に「隠される」。これは図２（ｂ）に示されている。Generation of Discrete Intensity Modulated Beam Under Minimum Spacing Constraints In the above steps, the leaves or collimators must be closed to zero spacing at the beginning and end of the exposure. As mentioned above, this is not possible for all MLCs. However, according to the present invention, M
Simulation is possible by combining the movement of the LC leaf and the movement of the support diaphragm (collimator meshing part). In this case, the gap required between the MLC leaves is "hidden" beneath the support diaphragm because the positions of the leaves and the support diaphragm are offset. This is shown in FIG.

【００２１】 中心閉塞 中心閉塞、即ち、主要フィールド境界内の領域の閉塞も単一の動的露光時にリ
ーフを閉じ合わせることなく行うことができ、この場合、図２（ｂ）に示されて
いるように、必要なリーフ間隙は閉塞すべき領域において支持ダイヤフラム下に
再び隠される。Central Occlusion Central occlusion, ie, occlusion of an area within the main field boundary, can also be performed without closing the leaves during a single dynamic exposure, as shown in FIG. 2 (b). Thus, the required leaf gap is again hidden under the supporting diaphragm in the area to be closed.

【００２２】 二次元ビーム強度変調に対する最小リーフ間隔拘束の推定 最小リーフ間隔の拘束、特に隣接しているリーフ対の許容される位置づけに関
して制限されているので（図２（ａ））、ビームの変調が実施可能な方法に制限
が加えられる。すなわち、ビーム内において二次元（２Ｄ）強度変調を発生させ
る場合、一対のリーフのうちの後続リーフを前方へ移動させることにより過剰に
露光されないように領域を遮蔽する必要がある。最小リーフ間隙を維持すること
によって隣接しているリーフ対のうちの先行リーフを前方へ押すことができ、こ
の場合ＭＬＣリーフのみを使用して変調を発生させるだけで過剰露光が生じる可
能性がある。しかしながら、支持ダイヤフラムを動的視準ステップの一部として
使用することができれば先行リーフ側の支持ダイヤフラムを使用して必要な遮蔽
を行うことができれるので、先行リーフが前進可能であるとともに過度な露光を
避けることができる。または、強度分布の発生を元のリーフ対において「遅らせ
る」ことも可能であるため隣接しているリーフ対に対する最小リーフ間隔の拘束
を侵害することのない放射シーケンスにおける終わり近くになって後続リーフが
前進する。これは後に詳述する。Estimation of the Minimum Leaf Spacing Constraint for Two-Dimensional Beam Intensity Modulation The beam modulation is limited because of the constraints on the minimum leaf spacing constraints, particularly the allowed positioning of adjacent leaf pairs (FIG. 2 (a)). There are limitations on the methods that can be performed. That is, when two-dimensional (2D) intensity modulation is generated in the beam, it is necessary to block a region so as not to be overexposed by moving a subsequent leaf of the pair of leaves forward. Maintaining a minimum leaf gap allows the leading leaf of an adjacent leaf pair to be pushed forward, in which case using only MLC leaves to generate modulation can cause overexposure. . However, if the supporting diaphragm can be used as part of the dynamic collimation step, the necessary shielding can be performed using the supporting diaphragm on the leading leaf side, so that the leading leaf can be advanced and excessive Exposure can be avoided. Alternatively, the occurrence of the intensity distribution can be "delayed" in the original leaf pair so that the subsequent leaf is near the end of the emission sequence without violating the minimum leaf spacing constraint on adjacent leaf pairs. Advance. This will be described in detail later.

【００２３】 従って、一般に、最小リーフ間隔拘束下において隣接しているリーフから隔離
する際、上述したような「ノックオン」効果の影響のため、一対のリーフに対し
てリーフの動きがずれるということは考えられないことがわかる。むしろ、すべ
ての上記当リーフ対とリーフの運動発生のすべての段階で別に生成される分布と
をあわせて考える必要がある。これによって違った方法でＭＬＣおよびダイヤフ
ラムの動きを誘導し誘導は制御点毎に漸進的に行われる。このように誘導時リー
フの位置づけ（隣接しているリーフの位置づけを含む）に関する制限を充分に考
慮することができるので、以下に述べるように、本ざねはぎ構造も容易に除去さ
れる。この方法は以下に述べるアルゴリズムに使用されている。Therefore, in general, when separating from an adjacent leaf under the minimum leaf interval constraint, the movement of the leaf with respect to the pair of leaves is not shifted due to the above-mentioned “knock-on” effect. It turns out that it cannot be considered. Rather, it is necessary to consider all the leaf pairs and the distribution separately generated at all stages of the movement generation of the leaf. This induces the movement of the MLC and the diaphragm in a different way, the guidance being made progressively at each control point. As described above, the restriction on the positioning of the leaf at the time of guidance (including the positioning of the adjacent leaf) can be sufficiently taken into consideration, so that the tongue-and-groove structure is easily removed as described below. This method is used in the algorithm described below.

【００２４】 ビクセルビーム強度変調アルゴリズム（ビクセルＢＩＭ）はＭＬＣリーフおよ
び支持ダイヤフラムの動きを誘導して離散的なビーム要素（ビクセル）の強度に
変調されたフィールドに許容リーフ間隔に関する制限を追加するために繰り返す
機構を有する。すべての上記当リーフ対およびＭＬＣの支持ダイヤフラムがフィ
ールドを横断する際、各リーフ対を別に誘導することを考えるよりもむしろこれ
らの動きを制御点毎に漸進的に誘導するアルゴリズムであって、実施可能な動的
処方を得るために最小リーフ間隙に対する侵害に関する情報をフィードバックす
る手段を含む。以下において、普遍性を失うことなく、リーフおよびダイヤフラ
ムは左から右へフィールドを横断するものと考える。The Vixel Beam Intensity Modulation algorithm (Vixel BIM) is used to guide the movement of the MLC leaf and support diaphragm to add a restriction on the allowable leaf spacing to the intensity modulated field of the discrete beam elements (Vixel). Has a mechanism to repeat. An algorithm for progressively directing these movements for each control point rather than considering guiding each leaf pair separately as all the leaf pairs and the supporting diaphragm of the MLC traverse the field. Includes means for feeding back information regarding violations of the minimum leaf gap to obtain a possible dynamic prescription. In the following, without loss of universality, it is assumed that the leaves and diaphragms traverse the field from left to right.

【００２５】 いかなる所定の制御点においてもビクセルが照射可能であるか否か判断する際
アルゴリズム内において二つの論理的配列（真理表）を使用する。最初の遮蔽は
各ビクセルに対して各制御点で規定する。ビクセルを所定の制御点で遮蔽しなけ
らばならない場合は「真実」に設定するが、遮蔽は左もしくは右ＭＬＣリーフま
たは支持ダイヤフラムにより行ってもよい。第二の配列、右−ダイヤフラム−遮
蔽は各制御点のフィールドにおける各縦列に対して規定する。これを所定の制御
点に対して真実と設定する場合、ビクセルの縦列全体を右の支持ダイヤフラム（
コリメータかみ合い部）によってこの制御点で遮蔽しなければならない。これら
の配列状態は必要とする強度分布自身によって部分的に規定されるが（例えば、
いかなるゼロ強度ビクセルも常に遮蔽しなければならない）、さらにアルゴリズ
ムの作動につれて連続的に修正してリーフ視準または最小間隙の侵害を補償また
は回避することによって、フィールドの過剰露光領域を避け且つ誘導された動き
において本ざねはぎ構造はいかなるものも除去する。留意すべきは、定義により
、右−ダイヤフラム−遮蔽がいかなる所定の制御点においても縦列に対して「真
実」である場合、縦列内のすべてのビクセルに対してそのように遮蔽しなければ
ならないということである。Two logical arrays (truth tables) are used in the algorithm in determining whether a vixel can be illuminated at any given control point. An initial occlusion is defined at each control point for each pixel. If the voxel has to be shielded at a given control point, it is set to "true", but the shielding may be done by a left or right MLC leaf or a supporting diaphragm. A second arrangement, right-diaphragm-shield, defines for each column in the field of each control point. If this is set to be true for a given control point, the entire column of voxels will be moved to the right support diaphragm (
It must be shielded at this control point by a collimator engagement. These alignments are partially defined by the required intensity distribution itself (eg,
Any zero intensity vexels must always be occluded), and by continuously correcting as the algorithm runs to compensate or avoid violation of leaf collimation or minimum gap, avoid and guide overexposed areas of the field. In a swung motion, the tongue-and-groove structure removes anything. Note that, by definition, if the right-diaphragm-shield is `` true '' for a column at any given control point, it must be so shielded for all voxels in the column. That is.

【００２６】 アルゴリズムはビクセル強度の整数単位を扱うが、一単位はリーフまたはダイ
ヤフラムが一ビクセルの幅を動く場合にかかる時間内に生じた強度と同等である
。従って、この強度の絶対的な大きさはビクセルの幅、使用できる最大リーフ速
度およびフィールド放射に使用する線量率による。ＭＬＣリーフおよびダイヤフ
ラムは制御点につき一ビクセル幅の距離を動くことができ且つ最小リーフ間隔は
ビクセル幅の単位でアルゴリズム内に規定される。所望強度分布のビクセル強度
単位によるマッピング、および放射分解能の制御は以下に詳述する。最小間隙は
ビクセル幅の単位で表される。The algorithm deals with an integer unit of voxel intensity, where one unit is equivalent to the intensity generated in the time it takes for a leaf or diaphragm to move one vixel width. Thus, the absolute magnitude of this intensity depends on the width of the voxel, the maximum leaf speed available, and the dose rate used for field radiation. The MLC leaves and diaphragm can move a distance of one pixel width per control point, and the minimum leaf spacing is defined in the algorithm in units of pixel width. Mapping of the desired intensity distribution by the pixel intensity unit and control of the radiation resolution will be described in detail below. The minimum gap is expressed in units of pixel width.

【００２７】 アルゴリズムの概略的な流れ図を図４に示す。主要ステップをそれぞれ以下に
説明する。FIG. 4 shows a schematic flowchart of the algorithm. The main steps are described below.

【００２８】 リーフおよびダイヤフラムの設定を初期化する（制御点０） 照射の開始時、左リーフをフィールドのさらに左の境界に設定する一方で右リ
ーフはフィールドへの最小間隔（ビクセル幅の単位）に等しい距離に位置してい
る。支持ダイヤフラムはこの最小ビクセル単位の間隔に等しい距離だけリーフか
らかたよるので右ダイヤフラムは左境界に位置し且つ左ダイヤフラムはフィール
ドの外側に位置している。Initialize Leaf and Diaphragm Settings (Control Point 0) At the start of irradiation, the left leaf is set at the further left boundary of the field while the right leaf is the minimum distance to the field (unit of pixel width) Located at a distance equal to The right diaphragm is located on the left boundary and the left diaphragm is outside the field, as the supporting diaphragm leans from the leaves a distance equal to this minimum pixel unit spacing.

【００２９】 制御点に関するループ 最初の制御点から始めて、現在の「遮蔽」および「右−ダイヤフラム−遮蔽」
の設定を使用することによってＭＬＣリーフおよびダイヤフラムがフィールドを
横断する際、制御点毎に動きを誘導する。従って、以下のステップが各制御点で
行われる。Loop on Control Points Starting from the first control point, the current “shield” and “right-diaphragm-shield”
To guide the movement for each control point as the MLC leaf and diaphragm traverse the field. Therefore, the following steps are performed at each control point.

【００３０】 左支持ダイヤフラムの位置を設定する 現在の左支持ダイヤフラムの位置の右側までの縦列のビクセルが照射を終える
ためにさらに少なくとも一つの制御点を必要とする場合（ここでこれまでに得ら
れた累積強度を調べることによって判断する）、ダイヤフラムは以前の制御点に
留まらなければならない。他の場合、ダイヤフラムを一ビクセル幅だけ右へ移動
する。Setting the Left Support Diaphragm Position If the cascade of pixels to the right of the current left support diaphragm position requires at least one more control point to complete the irradiation (here obtained so far) (Determined by examining the accumulated strength), the diaphragm must remain at the previous control point. In other cases, the diaphragm is moved to the right by one pixel width.

【００３１】 左ＭＬＣリーフの位置を設定する 左（後続）ＭＬＣリーフは現在の位置の後のビクセルをこの制御点で閉塞する
場合には前進させるのみである（ここでこれまでに得られた累積強度を調べるこ
とによって判断する）。照射を完了するためにさらに少なくとも一つの制御点が
必要な場合、前回の制御点からの位置を維持する。Set the position of the left MLC leaf The left (following) MLC leaf will only be advanced if the voxel after the current position is closed at this control point (here the accumulated so far obtained). Judgment by examining the intensity). If at least one more control point is needed to complete the irradiation, the position from the previous control point is maintained.

【００３２】 右ＭＬＣリーフの位置を設定する 各右ＭＬＣリーフに関して、このリーフを一ビクセル幅だけ右へ移動させるこ
とによって露光されるであろうビクセルをこの制御点で遮蔽する必要があって（
即ち、このビクセルに対して「遮蔽」がこの制御点で「真実」である）「右−ダ
イヤフラム−遮蔽」は「偽り」であり且つ左支持ダイヤフラムがこの制御点で遮
蔽するように設定されていない場合、右リーフを前回の制御点で保持する必要が
ある。他の場合、現在の制御点に対するリーフの位置は最後の制御点での位置よ
りも一ビクセル幅だけさらに右に設定する。Setting the Position of the Right MLC Leaf For each right MLC leaf, it is necessary to block the vixels that would be exposed by moving the leaf to the right by one vixel width at this control point (
That is, "shield" is "true" at this control point for this pixel. "Right-diaphragm-shield" is "false" and the left support diaphragm is set to occlude at this control point. If not, the right leaf must be held at the previous control point. In other cases, the position of the leaf relative to the current control point is set one pixel width further to the right of the position at the last control point.

【００３３】 右支持ダイヤフラムの位置を設定する 一般に、各制御点での右支持ダイヤフラムの位置は最も右のＭＬＣリーフの位
置に設定する。しかしながら、「右−ダイヤフラム−遮蔽」の論理的配列がこの
縦列および制御点に対して「真実」であると設定される場合はフィールド内にお
いてあまり遠くに設定しないので、ダイヤフラムを使用してここで必要な遮蔽を
行う。同様に、右ダイヤフラムを右フィールド境界に保持することによってフィ
ールドの外側の過剰線量を防ぐ必要がある。Setting the Position of the Right Support Diaphragm Generally, the position of the right support diaphragm at each control point is set to the position of the rightmost MLC leaf. However, if the logical arrangement of "right-diaphragm-shield" is set to be "true" for this column and control point, it will not be set too far in the field, so a diaphragm will be used here. Provide necessary shielding. Similarly, it is necessary to keep the right diaphragm at the right field boundary to prevent overdose outside the field.

【００３４】 視準または最小間隔の侵害を調べる この段階でチェックを行って上記ステップで設定したようにリーフおよびダイ
ヤフラムの位置が最小間隔基準を侵害していないことを確認する。ダイヤフラム
の分離はＭＬＣリーフの分離とは別に調べなければならない。Check for Collimation or Minimum Spacing Violations A check is made at this stage to ensure that the leaf and diaphragm positions do not violate the minimum spacing criteria as set in the above steps. Diaphragm separation must be examined separately from MLC leaf separation.

【００３５】 支持ダイヤフラム分離は、その位置づけがＭＬＣリーフ分離に対する侵害の解
決に影響をおよぼすので最初に調べる。最小許容間隙よりも小さい場合、（「右
−ダイヤフラム−遮蔽」論理配列によって示されているように）現在のところ下
にある縦列を遮蔽するように作用していなければ右ダイヤフラムを一ビクセル幅
だけ前方へ進めるが、この場合左ダイヤフラムは代わりに一ビクセル幅だけ後退
させなければならない。左ダイヤフラムを後退させた場合、これによってダイヤ
フラムが遮蔽していたものを過剰に露光していないかさらに調べる必要がある。
これに上記当する場合は「右−ダイヤフラム−遮蔽」が現在の制御点までのこの
縦列に対して「真実」であると設定して新情報を考慮に入れることによって動き
を再誘導する。Supporting diaphragm separation is first investigated because its positioning affects the resolution of infringement on MLC leaf separation. If less than the minimum allowable gap, the right diaphragm is moved by one pixel width unless otherwise acting to block the currently underlying column (as indicated by the "right-diaphragm-shield" logic array). Proceed forward, but in this case the left diaphragm must instead be retracted one pixel width. If the left diaphragm is retracted, it is necessary to further investigate whether this has overexposed what was blocked by the diaphragm.
If this is the case, the "right-diaphragm-shield" is set to be "true" for this column up to the current control point and the motion is re-directed by taking into account the new information.

【００３６】 一旦支持ダイヤフラムの位置を調べて必要な場合補正すると、ＭＬＣリーフ位
置を評価することができる。上述したように（区分２）、ＥｌｅｋｔａのＭＬＣ
のような設計は最小間隔要件が各リーフ対だけではなく隣接するリーフの位置に
も適用されるので、それぞれ調べなければならない。Once the position of the support diaphragm is checked and corrected if necessary, the MLC leaf position can be evaluated. As described above (Category 2), the MLC of Elekta
Such a design has to be investigated separately since the minimum spacing requirement applies not only to each leaf pair but also to the location of adjacent leaves.

【００３７】 本例によると、リーフ分離に関して各右リーフを順番に調べる。勿論この調査
は各左リーフにも行うことができる。According to this example, each right leaf is examined sequentially for leaf separation. Of course, this survey can be performed on each left leaf.

【００３８】 左右のリーフが最小間隙内にある場合、左または右リーフを移動させて補正す
るべきか否か選択しなければならない。If the left and right leaves are within the minimum gap, the left or right leaf must be moved to select whether to correct.

【００３９】 この制御点で現在右リーフ端の下にあるビクセルを遮蔽する必要がない場合か
または遮蔽する必要があって「右−ダイヤフラム−遮蔽」も設定する場合、右リ
ーフを前方へ移動することができる。If there is no need to occlude the vixel currently under the right leaf edge at this control point or if it is necessary to occlude and also set “right-diaphragm-occurrence”, move the right leaf forward. be able to.

【００４０】 これらの条件があてはまらない場合は上記当する左リーフが処方において後の
ほうでこの点に至るように移動させることによって拘束侵害が生じないようにす
ることが可能か否か判断する（これは接続している右リーフの動きを阻止するこ
とによって可能である）。これを行うために、各縦列を繰り返し調べることによ
って左リーフの下にあるビクセルが露光されている第一制御点を求め且つ右リー
フをこの遮蔽位置へ戻すことが上記制御点での最小リーフ間隔要件を侵害するの
かを評価する。このように左リーフを抑制することが可能である場合、論理配列
「遮蔽」を修正し且つこれを考慮にいれて動きを再度誘導する（効率よくするた
めに、「遮蔽」を最初に変更する前に制御点から誘導を続けてもよい）。If these conditions do not apply, it is determined whether or not it is possible to prevent the violation of restraint by moving the relevant left leaf to reach this point later in the prescription ( This is possible by blocking the movement of the connecting right leaf). To do this, the first control point at which the vixels under the left leaf are exposed by repeatedly examining each column is determined and the right leaf is returned to this occluded position. Evaluate if they violate requirements. If it is possible to suppress the left leaf in this way, modify the logical array "shielding" and re-induce the motion taking this into account (for efficiency, change "shielding" first) Guidance may continue from the control point before).

【００４１】 このように左リーフの進行を阻むことができない場合は、右リーフを前方に移
動させ且つ「右−ダイヤフラム−遮蔽」がこの制御点まで真実であると設定する
ことによって右ダイヤフラムにビクセル（従って縦列全体）を遮蔽させて動きを
再誘導する。これは結果としてあまり効率のよい実施計画ではなく、ダイヤフラ
ムはこの点を越えるとすべてを遮蔽するので、この方法は（上述の）動きが可能
でない場合に右リーフを抑制する際使用するだけである。If the left leaf cannot be prevented from moving in this way, the right leaf is moved forward and the right diaphragm is blocked by setting the right diaphragm to be true to this control point. (And thus the entire column) to occlude and re-direct the movement. This consequently is not a very efficient implementation plan, since the diaphragm blocks everything beyond this point, this method is only used in suppressing the right leaf when movement (described above) is not possible. .

【００４２】 右ダイヤフラムの下で右リーフが移動しすぎていないことを確認する 最小間隔を（上述のように）調べ且つ調節した後、右支持ダイヤフラムの下の
いずれかの右リーフが不必要に遠くに位置していないかを調べる。そうである場
合且つ最小間隙基準を侵害することなく制御点に対する設定を調節することがで
きる場合、位置を再画定する。このステップを行うことによって支持ダイヤフラ
ムの漏れを最小にする。Check that the right leaf has not moved too far below the right diaphragm After examining and adjusting the minimum spacing (as described above), any right leaf below the right support diaphragm is unnecessarily Check if it is located far away. If so, and if the settings for the control points can be adjusted without violating the minimum clearance criteria, reposition the position. Performing this step minimizes leakage of the support diaphragm.

【００４３】 ビクセルが過剰露光していないことを確認する 最小間隔条件には以下の調節が必要なので、現在のリーフおよびダイヤフラム
の設定の結果としてビクセルが過剰露光していないことを確認するが、これは例
えば、右リーフを前方へ移動することによって最小間隔条件を侵害しないように
する場合に生じる。いずれかのビクセルが過剰露光している場合、このビクセル
に対して現在の制御点までのすべての制御点に「遮蔽」論理配列が「真実」であ
ると設定し且つこの最新情報を考慮に入れて動きを再誘導する。再び、効率よく
するために、「遮蔽」を最初に変更する前に制御点から誘導を続けてもよい。Check that the Vixels are not Overexposed Since the minimum spacing condition requires the following adjustments, it is checked that the Vixels are not overexposed as a result of the current leaf and diaphragm settings. Occurs, for example, by moving the right leaf forward so as not to violate the minimum spacing condition. If any voxel is overexposed, set the "shield" logic array to "true" for all control points up to the current control point for this voxel and take this update into account. To re-guide the movement. Again, for efficiency, guidance may be continued from the control point before the "shield" is first changed.

【００４４】 与えられた累積強度を調べる 正確な累積強度がすべてのビクセルに与えられたかを判断する。与えられてい
る場合、リーフ間の本ざねはぎ構造（下記）における強度を任意で調べる。そう
でない場合、少なくとももう一つの制御点が必要であり制御点に関するループを
続ける。Investigate Given Cumulative Intensity Determine if the correct cumulative strength has been given to all voxels. If given, optionally check the strength in the book-to-leaf structure (below) between the leaves. If not, at least another control point is needed and the loop for control points continues.

【００４５】 本ざねはぎ構造を調べる 各制御点を求める時にリーフ間の本ざねはぎ構造における強度を任意で調べる
。露光不足であることがわかった場合、これは先頭のリーフ対の動きを阻止する
ことによって補正することができる（ｖａｎＳａｎｔｖｏｏｒｔおよびＨｅｉｊ
ｍｅｎ（１９９６））。現在のアルゴリズムでは、これは関連ビクセルが露光さ
れている最も早い制御点を見出し且つこの制御点からＮ制御点までのビクセルに
対して「遮蔽」を「真実」と設定することによって達成するが、これらＮ個の制
御点に対して与えられた線量は露光不足が見出された本ざねはぎ構造に相当する
。この最新情報を考慮にいれて動きを再誘導するが上述したように、「遮蔽」に
最初の変更をする前に制御点から誘導を続けてもよい。Investigating the Book Edge Structure When finding each control point, the strength of the book edge structure between the leaves is arbitrarily examined. If underexposure is found, this can be corrected by blocking the movement of the leading leaf pair (vanSantvoort and Heij
men (1996)). In the current algorithm, this is achieved by finding the earliest control point at which the relevant voxel is exposed and setting "occlusion" to "true" for the voxels from this control point to the N control point, The doses given to these N control points correspond to the underlay exposure found to be underexposed. The movement is re-guided in consideration of this latest information, but as described above, the guidance may be continued from the control point before the first change to “shielding”.

【００４６】 しかしながら、留意すべきことは最小リーフ間隔を維持し且つ視準を回避する
ルーチンはリーフの動きと同時に行われる傾向にあるのでリーフ間領域における
線量不足は実施計画に対する主な変更ではなく多くの場合全放射に対して余分な
制御点を（従って余分なＭＵ）を必要としない。It should be noted, however, that the lack of dose in the inter-leaf region is not a major change to the implementation plan because routines that maintain a minimum leaf spacing and avoid collimation tend to be performed concurrently with leaf movement. In many cases no extra control points (and thus no extra MUs) are needed for the total radiation.

【００４７】適用例 上記アルゴリズムを図１に示す分布例に適用した結果が図５に示され、各制御
点でのＭＬＣ形状が示されている。黒の領域はＭＬＣリーフおよび支持ダイヤフ
ラムの両方、濃灰色領域はＭＬＣリーフのみ且つ薄灰色領域は支持ダイヤフラム
のみによって遮蔽されている。ビクセル（ビーム要素）の寸法は１ｃｍ×１ｃｍ
で最小リーフ／ダイヤフラム間隔は１ｃｍに規定されている。放射の開始および
終了時の閉鎖形状は、鋭いフィールド縁に必要とされるが、明らかにわかるよう
に、最小リーフ間隔の拘束条件によってリーフの位置づけが制限される時に支持
ダイヤフラムを使用して遮蔽を行うことができる。また留意すべきは、上述した
ように、リーフおよびダイヤフラムの動きが制御点につき一ビクセル幅のみに制
限されているということである。 Application Example FIG. 5 shows the result of applying the above algorithm to the distribution example shown in FIG. 1, and shows the MLC shape at each control point. The black area is shielded by both the MLC leaf and the support diaphragm, the dark gray area is shielded by the MLC leaf only, and the light gray area is shielded by the support diaphragm only. Vixel (beam element) dimensions are 1cm x 1cm
And the minimum leaf / diaphragm interval is defined as 1 cm. Closed shapes at the beginning and end of the radiation are required for sharp field edges, but as can be clearly seen, the shielding is provided using the support diaphragm when the leaf positioning is limited by the minimum leaf spacing constraint. It can be carried out. It should also be noted that, as noted above, leaf and diaphragm movement is limited to only one pixel width per control point.

【００４８】 上記アルゴリズムを実行してＭＬＣでＰｈｉｌｉｐｓ／ＥｌｅｋｔａＳＬ２５
に離散的なビーム強度変調を行った。この実行の概略図を図６に示し且つ主な特
徴を以下に説明する。After executing the above algorithm, the Philips / ElektaSL25
Was subjected to discrete beam intensity modulation. A schematic diagram of this implementation is shown in FIG. 6 and the main features are described below.

【００４９】 入力強度分布を基準化する 入力強度分布（もちろん任意で正規化してもよい）をフィールドによって放射
される「公称線量」に従って基準化する。このことによって与えられた強度分布
の分解能を制御するとともに、動的ビーム処方が与えられた場合、ＭＬＣに可能
な速度以上のリーフ速度を規定が必要としないことを確実にする（下記参照）。
結果は監視装置分布として処理することができるので、ビームにおける各要素が
受けるべきＭＵを規定する。しかしながら留意すべきは公称線量に使用される正
確な値が決定的ではないということであり（規準として使用するのみである）、
これはビーム処方ファイルがパーセント監視装置点で制御点に基づいているので
設定された監視装置で基準化することが可能なためである。Normalize the Input Intensity Distribution The input intensity distribution (which may of course be normalized) is normalized according to the “nominal dose” emitted by the field. This controls the resolution of the given intensity distribution and ensures that, given a dynamic beam prescription, the definition does not require a leaf speed greater than that possible for the MLC (see below).
Since the result can be treated as a monitor distribution, it defines the MU that each element in the beam should receive. It should be noted, however, that the exact value used for the nominal dose is not critical (only used as a criterion),
This is because the beam prescription file is based on control points at the percent monitor point and can be scaled with the set monitor.

【００５０】 フィールド成分放射を開放する フィールドの中心が閉塞されていない場合、単一の静電界成分によってフィー
ルドの基本強度レベルの一部またはすべてを放射の実施には任意の方法がある。
これにより従来の放射線療法に関しては患者の位置検証のために肝門部の画像作
成が可能となり且つ線量測定がよく知られていて例えば患者の動きおよびリーフ
構成の誤差の影響があまり重大ではない比較的大きな静電界によって放射される
べきフィールド強度の多くを考慮することができる。この方法が選択されると、
最初の二つの制御点によって（適切なパーセントＭＵで）静電界を規定する。こ
の後、移動のみのステップがおこなわれ、その間ビームはオフとなりＭＬＣリー
フは左フィールド境界へ移動し、その後次の制御点ステップにおいて動的変調が
行われる。Opening Field Component Radiation If the center of the field is not obstructed, there are any ways to implement radiating some or all of the field's fundamental intensity level with a single electrostatic field component.
This allows for comparison of conventional radiotherapy with imaging of the hepatic portal for patient position verification and dosimetry is well known, for example, where the effects of patient motion and leaf configuration errors are less significant. Many of the field strengths to be radiated by a very large electrostatic field can be taken into account. When this method is chosen,
The first two control points define the electrostatic field (at the appropriate percent MU). Thereafter, only the movement step is performed, during which the beam is turned off, the MLC leaf moves to the left field boundary, and then dynamic modulation is performed in the next control point step.

【００５１】 与えられた強度分布の分解能を制御する この構造内で放射される「基本的な」強度の分解能はリーフまたはダイヤフラ
ムがビーム要素（ビクセル）の幅を横断する場合にかかる時間内に与えられる強
度に支配されている。これは最大許容リーフ速度、フィールドが放射されるべき
線量および要素幅による。例えば、１ｃｍ幅のビーム要素は、１ｃｍ／ｓｅｃの
最大リーフ速度で４００ＭＵ／ｍｉｎの処理を行った結果、放射の基本分解能は
６．６７ＭＵ即ち±３．３ＭＵである。監視装置分布（即ち、基準化された強度
分布）は最も近いＭＵ／ビクセルに丸められてアルゴリズム内で使用されるビク
セル強度装置配列が作成される。Controlling the Resolution of a Given Intensity Distribution The “basic” intensity resolution emitted in this structure is given in the time it takes for a leaf or diaphragm to traverse the width of a beam element (Vixel). Is governed by the strength of This depends on the maximum allowable leaf speed, the dose at which the field is to be emitted and the element width. For example, a 1 cm wide beam element is processed at 400 MU / min at a maximum leaf speed of 1 cm / sec, resulting in a basic radiation resolution of 6.67 MU, or ± 3.3 MU. The monitor distribution (ie, the scaled intensity distribution) is rounded to the nearest MU / Vixel to create the Vixel intensity device array used in the algorithm.

【００５２】 しかしながら、この放射分解能は、必要に応じてリーフ行程の方向に沿って元
の分布におけるビーム要素を細分化した後、丸めてビクセル強度装置配列を作成
するだけで容易に改善することができる。上記例において、１ｃｍ幅の要素を３
．３ｍｍの要素に細分化すると、結果として生じた放射分解能は±１．１ＭＵま
で改善されるであろう。これによって動的処方の規定に必要な制御点の数が増え
るという不利な点が生じる。しかしながら、これはＭＬＣ放射効率、即ちフィー
ルド放射に必要なＭＵの数に影響を及ぼさない。However, this radiation resolution can be easily improved by simply subdividing the beam elements in the original distribution along the direction of the leaf stroke, if necessary, and then rounding to create an array of Vixel intensity devices. it can. In the above example, 3 elements of 1 cm width
. Subdividing into 3 mm elements would improve the resulting radiation resolution to ± 1.1 MU. This has the disadvantage of increasing the number of control points required for defining the dynamic prescription. However, this does not affect the MLC radiation efficiency, ie the number of MUs required for field radiation.

【００５３】 上記アルゴリズムにおいて、一次強度のみが考慮され、リーフおよびダイヤフ
ラムに対する有限の透過性からの貢献、ヘッド散乱放射および中心軸から離れた
一次強度の変動は含まれていなかった。これを意図的に行うことによって得られ
る軽便なアルゴリズムは単に幾何学的問題に基づいているので機械毎の変動や上
記数量の計算方法とは無関係である。それよりも、以下のように、アルゴリズム
を反復ループに埋め込むことによってこれらの追加要因を含めることができる（
ＣｏｎｖｅｒｙおよびＷｅｂｂ（１９９７））。 １．上記アルゴリズム（結合構造のみ）を使用してリーフおよびダイヤフラム
の動きを計算する。 ２．このリーフの動きを使用して必要に応じて参照条件下の全強度または線量
を計算する。計算値と所望値との違いが設定許容量よりも大きい場合（または繰
り返しを続けても改善がみられない場合）反復ループから出るが、そうでない場
合はステップ３に進む。 ３．計算値と所望値との違いに基づいて修正後の入力強度分布を計算する。 ４．修正後の強度分布をアルゴリズムへの入力として使用し、ステップ１から
繰り返す。In the above algorithm, only the primary intensity was considered and did not include the contribution from finite transparency to the leaves and diaphragm, head scattered radiation and variations in primary intensity away from the central axis. The simple algorithm obtained by intentionally doing this is based solely on geometric problems and is independent of machine-to-machine variation and the method of calculating the quantities. Instead, these additional factors can be included by embedding the algorithm in an iterative loop, as follows (
Convey and Webb (1997)). 1. Calculate leaf and diaphragm motion using the above algorithm (associative structure only). 2. The movement of this leaf is used to calculate the total intensity or dose under reference conditions as needed. If the difference between the calculated value and the desired value is larger than the set permissible amount (or if there is no improvement even if the repetition is continued), the process exits from the iterative loop. 3. The corrected input intensity distribution is calculated based on the difference between the calculated value and the desired value. 4. The corrected intensity distribution is used as input to the algorithm and the process is repeated from step 1.

【００５４】 留意すべき重要なことは線量測定の局面をＭＬＣ運動の実際の導関数から切り
離すことによって、実際に変調している量、例えば等心平面で「空中」の影響の
全強度、等心平面のピーク深度での線量、規定された基準条件下の基準深度での
線量、その他の量とアルゴリズムが無関係になることである。またアルゴリズム
の適用はこれらの量を計算するために使用した方法と無関係なので、異なる計画
方式やソフトウェアモジュールに修正することなく使用してもよく、軽便さや多
様性を確実に得ることができる。It is important to note that by decoupling the dosimetry aspect from the actual derivative of the MLC motion, the amount that is actually modulating, such as the total intensity of the "airborne" effect in the concentric plane, etc. The algorithm is independent of dose at the peak depth in the center plane, dose at the reference depth under defined reference conditions, and other quantities. Also, since the application of the algorithm is independent of the method used to calculate these quantities, it may be used without modification to different planning schemes or software modules, ensuring simplicity and versatility.

【００５５】 上記アルゴリズムは本来、離散的なビーム強度変調でフィールドの放射に対す
る動的視準計画をたてるために開発されたが、図５からわかるように出力はＭＬ
Ｃ静電界のシーケンスとして等しく解釈してもよい（動作の開始および終了時を
除いた制御点形状によって規定される）。本来、動的実施のために設計されたの
で、各フィールド形状間を進む場合に必要となるビームのオフ時間は短いであろ
う。アルゴリズムに必要とされる唯一の変更は得られた各ステップを次のフィー
ルド形状への移動のみのステップを伴う静的制御点の対として書き出すことであ
る。これは例えば、ＭＬＣの動的制御が十分に得られない場合に必要である。Although the above algorithm was originally developed to make a dynamic collimation plan for field radiation with discrete beam intensity modulation, the output is ML as can be seen in FIG.
It may be equally interpreted as a sequence of C electrostatic fields (defined by the control point shape excluding the start and end of the operation). Originally designed for dynamic implementation, the beam off-time required when navigating between each field shape will be short. The only change required in the algorithm is to write each step obtained as a pair of static control points with only steps to move to the next field shape. This is necessary, for example, when the dynamic control of the MLC cannot be sufficiently obtained.

【００５６】 多重静電界放射も従来の放射線療法技術からわずかに進歩しただけであるため
好ましい。これらのビームの線量測定はＱＡおよび検証のように容易なので、臨
床的にすぐに受け入れ可能である。[0056] Multiple electrostatic field radiation is also preferred because it has only minor advances from conventional radiation therapy techniques. Dosimetry of these beams is as easy as QA and verification and is therefore immediately clinically acceptable.

【００５７】 ここで記載した技術（制御点毎の動きの誘導、リーフ視準の補正／防止ルーチ
ン、動的視準ステップの一部としての支持ダイヤフラムの使用）は、離散的に変
調されたビームに対して動的放射計画を開発する状況で展開されたが、連続的（
即ち非離散的）な変調にも適用可能である。The techniques described herein (control point-by-point motion guidance, leaf collimation correction / prevention routines, use of support diaphragms as part of the dynamic collimation step) use discretely modulated beams. Was developed in the context of developing a dynamic radiation plan for
That is, the present invention can be applied to non-discrete modulation.

【００５８】 上記説明における参照出版物は以下の通りである。 ＢｏｒｔｆｉｅｌｄＴＲ、ＫａｈｉｅｒＤＬ、ＷａｌｄｒｏｎＴＬおよびＢｏ
ｙｅｒＡＬ、１９９４年度、マルチリーフ補償器によるＸ線フィールド補償Ｉｎ
ｔＪ．Ｒａｄｌｅｔ．Ｏｎｃｏｌ．Ｂｉｏｌ．Ｐｈｙｓ２８巻７２３〜７３０頁 ＣｏｎｖｅｒｙＤＪおよびＲｏｓｅｎｂｌｏｏｍＭＥ、１９９２年度、動的視
準による等角放射線療法のための強度変調フィールドの発生Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．
Ｂｉｏｌ３７巻１３５９〜１３７４頁 ＣｏｎｖｅｒｙＤＪおよびＷｅｂｂＳ、１９９７年度、動的視準ＭＬＣフィー
ルドにおけるヘッド散乱放射の分布の計算、放射線療法におけるコンピュータに
関する第１２回国際会議議事録、ユタ州、１９９７年5月（Ｅｄ．Ｌｅａｖｉｔ ｔＤＤおよびＳｔａｒｋｓｃｈａｌｌＧ）３５０〜３５３頁 ＤａｓＩＪ、ＫａｓｅＫＲおよびＴｅｌｉｏＶＭ１９９１年度、低監視装置設
定の線量測定の精度Ｂｒｉｔ．Ｊ．Ｒａｄｉｏｌ．６４巻８０８〜８１１頁 ＤａｖｙＴＪ、１９８５年度、コンピュータ制御のトラッキング装置を使用す
る立体配座療法の物理的局面Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ（Ｅｄ：ＯｒｔｏｎＣＧ）、２巻３５０〜３５３頁 ＨｉｌｌＲＷ、ＣｕｒｒａｎＢＨ、ＳｔｒａｉｔＪＰおよびＣａｒｏｌＭＰ、
１９９７年度、ＣＯＲＶＵＳ逆処理計画方式でコンピュータ制御のマルチリーフ
・コリメータを使用する強度変調放射線療法の実施、放射線療法におけるコンピ
ュータに関する第１２回国際会議議事録、ユタ州、１９９７年5月（Ｅｄ．Ｌｅ ａｖｉｔｔＤＤおよびＳｔａｒｋｓｃｈａｌｌＧ）３９３〜３９７頁 ＪｏｒｄａｎＴＪおよびＷｉｌｌｉａｍｓＰＣＷ１９９４年度、マルチリーフ
・コリメータの設計および性能の特徴Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ３９巻２３１
〜２５１頁 ＫａｌｌｍａｎＰ、ＬｉｎｄＢ、ＥｋｌｏｆＡおよびＢｒａｈｍｅＡ、１９８
８年度、動的マルチリーフ視準による任意の線量分布の造形Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．
Ｂｉｏｌ３３巻１２９１〜１３００頁 ＳｐｉｒｏｕＳＶおよびＣｈｕｉＣＳ、１９９４年度、動的かみ合い部または
マルチリーフ・コリメータによる任意の強度分布の発生Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．２１
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ｇｅｌＷ、１９９４年度、マルチリーフ視準による立体配座放射線療法の動的ｘ
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【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 図１ａおよび図１ｂは通常の離散的な強度で変調されたビームを示す。FIGS. 1a and 1b show a beam modulated at a normal discrete intensity.

【図２】 図２ａおよび図２ｂは最小のリーフ分離に対する拘束を示す。2a and 2b show the constraints on minimum leaf separation.

【図３】 制御点の公式化を示す。FIG. 3 shows a control point formulation.

【図４】 概略流れ図を示す。FIG. 4 shows a schematic flow chart.

【図５】 図１ａおよび図１ｂのビームを達成するための制御点シーケンスを示す。FIG. 5 shows a control point sequence for achieving the beams of FIGS. 1a and 1b.

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成１２年５月２７日（２０００．５．２７）[Submission date] May 27, 2000 (2000.5.27)

【手続補正１】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 出力がマルチリーフ・コリメータによって制限される放射線源と、少なくとも
二つのダイヤフラムを有するコリメータとを備えた直線加速器を使用して放射線
療法の処理を行う方法において、 処理領域をリーフの移動方向に平行な線に沿って配置されたセルの配列に概念
的に分割するステップと、 各セルに意図した線量を割り当てるステップと、 照射時、リーフの位置を調節することによって各セルに意図した線量を与えるス
テップと を備え、照射時、必要に応じてダイヤフラムを１以上のリーフを越えて前進さ
せてリーフ間隔を維持し且つ過剰投与を防ぐことを特徴とする方法。1. A method for performing radiation therapy using a linear accelerator having a radiation source whose output is limited by a multi-leaf collimator and a collimator having at least two diaphragms, comprising: Conceptually dividing into an array of cells arranged along a line parallel to the direction of movement, assigning the intended dose to each cell, and adjusting the leaf position during irradiation, Providing a controlled dose, wherein during irradiation, the diaphragm is advanced over one or more leaves as needed to maintain leaf spacing and prevent overdose. 【請求項２】 前記ダイヤフラムは通常最も外側のリーフの背後に保持されているが、時折１
以上のリーフを越えて前進させることにより、投与に対して一次遮蔽が行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。2. The diaphragm is usually held behind the outermost leaf, but occasionally
The method of claim 1, wherein advancing beyond the leaves provides primary shielding for dosing. 【請求項３】 前記ダイヤフラムは他の場合、最も外側のリーフの直後またはその背後の近傍
に保持されることを特徴とする請求項２記載の方法。3. The method according to claim 2, wherein the diaphragm is otherwise held immediately adjacent or behind the outermost leaf. 【請求項４】 添付する図面を参照および／または例証してほぼここに説明する方法。4. A method as generally described herein with reference to and / or by way of example in the accompanying drawings.