JP4425129B2 - 強度変調放射線治療用の逆方向治療計画法 - Google Patents
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Description
Claims (19)
- 治療放射線量分布目標によって表わされる選択された放射線療法を被検体に投与するための放射線を発生させるために放射線治療装置によって実行される方法であって、前記放射線療法の投与は、その放射線出力が複数のビームレット・パラメータによって表わされる少なくとも1つの強度変調ビームの印加を含み、
前記方法は、
(a)前記ビームレット・パラメータを、夫々が1つ又はそれ以上のビームレット・パラメータを含む複数のグループへと分ける段階と、
(b)前記グループに含まれる前記ビームレット・パラメータの少なくとも一部に基づいて各グループに対してグループ重みを割り当てる段階と、
(c)最初のグループを選択する段階と、
(d)前記治療放射線量分布目標及び前記最初のグループの重みに基づいて、第1の中間放射線量分布目標を計算する段階と、
(e)前記ビームレット・パラメータの最初のグループを前記第1の中間放射線量分布目標に対して最適化する段階と、
(f)次のグループを選択する段階と、
(g)少なくとも前記治療放射線量分布目標及び前記次のグループの重みに基づいて、第2の中間放射線量分布目標を決定する段階と、
(h)前記第2の中間放射線量分布目標に対して前記ビームレット・パラメータの次のグループを最適化する段階と、
(i)ビームレット強度パラメータの全てのグループを最適化するよう前記段階(f)乃至(h)を繰り返す段階と、
(j)前記最適化されたビームレット強度パラメータを前記放射線治療装置のパラメータに変換する段階と、
(k)前記放射線治療装置の前記パラメータに従って少なくとも1つの強度変調されたビームを発生させる段階とを含む方法。 - 前記少なくとも1つの強度変調されたビームは、少なくとも2つのビームの向きを含み、前記分ける段階(a)は、
前記ビームレット・パラメータを、各ビームの向きに関連付けられるビームレット・パラメータが単一のグループに含まれるよう、複数のグループへ分けることを含む、請求項1記載の方法。 - 前記分ける段階(a)は、
各ビームの向きに関連付けられる前記ビームレット・パラメータを、各グループ中の前記ビームが最大に空間的に離されるよう、単一のグループへ分けることを更に含む、請求項2記載の方法。 - 前記第1の中間放射線量分布目標を計算する段階(d)は、
前記中間放射線量分布目標を、前記治療放射線量分布目標を前記最初のグループの重みで乗算したもので初期化することを含む、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記第2の中間放射線量分布目標を決定する段階(g)は、
前記第1の中間放射線量分布目標を、前記治療放射線量分布目標を前記次のグループの重みで乗算したものだけ増加させることを含む、請求項4記載の方法。 - 前記グループ重みを割り当てる段階(b)は、
グループ重みを、前記グループに含まれるビームレット・パラメータの数を全てのグループ中のビームレット・パラメータの総数で割り算したものとして割り当てることを含む、請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記ビームレット・パラメータの最初のグループを最適化する段階(e)は、
前記ビームレット・パラメータの最初のグループに基づきシミュレートされた放射線量分布を計算すること、及び、
前記シミュレートされた放射線量分布が前記第1の中間放射線量分布目標に略一致するよう前記ビームレット・パラメータの最初のグループを反復的に最適化することを含む、請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記ビームレット・パラメータの次のグループを最適化する段階(h)は、
ビームレット・パラメータの以前に最適化されたグループに基づいて第1のシミュレートされた放射線量分布を計算すること、
前記ビームレット・パラメータの次のグループに基づいて第2のシミュレートされた放射線量分布を計算すること、
全体のシミュレートされた放射線量分布を得るよう前記第1のシミュレートされた放射線量分布及び前記第2のシミュレートされた放射線量分布を組み合わせること、及び、
前記全体のシミュレートされた放射線量分布が前記第2の中間放射線量分布目標に略一致するよう、ビームレット・パラメータの次のグループを反復的に最適化することを含む、請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記最適化する段階(e)及び(h)は、
前記最適化を、前記被検体の選択された部分に対する放射線量制限によって制約することを含む、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記最適化されたビームレット強度パラメータを前記放射線治療装置のパラメータに変換する段階(j)は、前記コリメータ出力が前記最適化されたビームレット・パラメータを表わすよう、前記放射線治療装置のマルチリーフ・コリメータのパラメータを計算することを含む、請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の方法。
- 少なくとも1つの強度変調されたビームを発生させる段階(k)は、
複数の強度変調されたビームを略同時に発生させること、
前記放射線治療装置の放射線源が前記被検体のまわりを回転するにつれて、強度変調されたビームを連続的に発生させること、及び、
前記放射線治療装置の放射線源が前記被検体のまわりで一連の角度的な向きを通じて動くにつれて、強度変調されたビームを順次的な放射線パルスとして発生させること、
のうちの1つを含む、請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記ビームレット・パラメータは、
前記少なくとも1つの強度変調されたビームを表わすよう前記ビームレットが組み合わされるビームレット強度を含む、請求項1乃至11のうちいずれか一項記載の方法。 - 放射線治療を被検体へ与える放射線治療装置であって、
前記被検体の標的エリアの診断画像を取得する診断撮像手段と、
前記診断画像に基づいて放射線治療目標を計算する輪郭付け手段と、
前記被検体へ前記放射線治療目標を与える放射線放出手段であって、前記放射線治療中に前記放射線放出手段によって生成される放射線は複数のパラメータ化されたビームレットとして表わされる、放射線放出手段と、
前記放射線治療目標に一致するビームレット・パラメータ変換を計算する逆方向治療計画手段とを含み、前記逆方向治療計画手段は、
前記ビームレット・パラメータを1つ又はそれ以上のビームレット・パラメータを夫々が含む複数のグループへ分けるグループ分け手段と、
各ビームレット・パラメータ・グループへ寄与重みを割り当てる重み付け手段と、
第1のビームレット・パラメータ・グループを、前記第1のビームレット・パラメータ・グループの寄与重みによって重み付けされた前記放射線治療目標に対応する第1の中間標的線量目標に対して最適化し、また、相続くビームレット・パラメータ・グループを、少なくとも現在の最適化されているビームレット・パラメータ・グループの寄与重みによって重み付けされた前記放射線治療目標に対応する第2の中間標的線量目標に対して最適化する、最適化手段と、
前記最適化されたビームレット・パラメータを前記放射線放出手段の設定パラメータへ変換する変換手段とを含む、放射線治療装置。 - 前記診断撮像手段は、
回転ガントリに取り付けられたX線源と、前記X線源によって生成される放射線を受信よう配置されるX線受信器アレイとを含む、コンピュータ断層撮影スキャナを含む、請求項13記載の放射線治療装置。 - 前記放射線放出手段は、
放射線源であって、前記放射線源を前記被検体の標的エリアのまわりに回転させる回転ガントリに取り付けられ、前記複数のパラメータ化されたビームレットは選択された時間間隔に亘って前記回転放射線源によって生じた放射線を表わす、放射線源と、
前記被検体の標的エリアのまわりに間隔を置いた選択されたビームの向きでビームを生じさせる1つ又はそれ以上の放射線源であって、前記複数のパラメータ化されたビームレットは前記1つ又はそれ以上の放射線源によって生じた放射線を表す、1つ又はそれ以上の放射線源と、
のうちの一方を含む、請求項13又は14記載の放射線治療装置。 - 前記放射線放出手段は、前記被検体をヘリカル軌道で周回する放射線アパーチャから放射線のビームを前記被検体へ放出する断層療法装置を含む、請求項13乃至15のうちいずれか一項記載の放射線治療装置。
- 前記放射線放出手段は、X線、ガンマ放射線、陽子放射線、及び中性子放射線のうちの1つを放出する、請求項13乃至16のうちいずれか一項記載の放射線治療装置。
- 前記放射線放出手段は、強度変調された放射線ビームを生成するマルチリーフ・コリメータを含む、請求項13乃至17のうちいずれか一項記載の放射線治療装置。
- 前記最適化手段は、
以前に最適化された及び現在最適化されているビームレット・パラメータ・グループの放射線分布をシミュレートするシミュレーション手段と、
前記シミュレートされた放射線分布を、前記放射線治療目標を前記以前に最適化された及び現在最適化されているビームレット・パラメータ・グループの結合された寄与重みによって重み付けしたものに対応する前記第2の中間標的線量目標と比較する比較手段と、
前記以前に最適化されたビームレット・パラメータ・グループについてのパラメータ値を不変のままに維持しつつ前記現在最適化されているビームレット・パラメータ・グループについての改善されたパラメータ値を推定する補正手段と、
前記現在最適化されているビームレット・パラメータ・グループを反復的に最適化するよう前記計算手段、比較手段、及び補正手段を反復的に呼び出すループ手段を含む、請求項13乃至18のうちいずれか一項記載の放射線治療装置。
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