技术领域
本发明涉及用于图像引导放射疗法（IGRT）的系统和方法，尤其是但不排他地在与磁共振成像（MRI）系统（诸如MRI/线性加速器或“MRL”）一起实践时的用于图像引导放射疗法的系统和方法。
背景技术
IGRT是在放射治疗期间用于引导治疗性放射的输送的频繁的二维和/或三维成像的过程。
已知的是，人或动物组织对于电离放射的暴露将损坏这样暴露的细胞。这例如在对病态细胞的治疗中发现了应用。为了治疗深入患者体内的肿瘤，放射无论如何都必须穿透健康组织以便辐射并摧毁病态细胞。在常规放射疗法中，大体积的健康组织可能因此被暴露于有害剂量的放射，潜在导致不可接受的副作用。因此期望设计一种系统，其用于利用电离放射和治疗方案治疗患者以便将病态组织暴露于一定剂量的放射，该放射将导致那些细胞的死亡，同时将健康组织的暴露保持为最低限度。
先前已经采用若干方法来实现期望的病态细胞摧毁暴露同时将健康细胞的暴露保持为最低限度。许多方法通过在肿瘤处从多个方向引导放射（从多个源同时地或者随着时间从单个可移动源多次暴露）来起作用。从每个方向沉积的剂量因此小于对于摧毁肿瘤将需要的剂量，但是在来自多个方向会聚的放射射束之处，放射的总剂量足以是治疗性的。通过从多个方向提供放射，可以降低对周围健康细胞所引起的损坏。
强度调制弧形疗法（IMAT）是实现这一点的一种方法，并且在US5,818,902中被描述。在此过程中，放射源在患者周围被旋转，并且通常利用多叶片准直器（MLC）来将放射射束进行准直以根据所述源的旋转角度取得期望形状。特定形式的IMAT，即体积调制弧形疗法（VMAT）的潜在优点近来已经引起多种商业实现和研究学习。在这些系统中，剂量率、旋转速度和MLC叶片位置可能都在输送期间变化。一般而言，通常利用减少的输送次数可以获得在质量和准确度上与静态吊架强度调制放射疗法（IMRT）可比拟的计划。
在典型的IMRT方法中，线性加速器在围绕患者的吊架上旋转，从多个预先固定的角度发射X射线的“调制”射束，其中使用附着于线性加速器头部的多叶片准直器（MLC）来实施调制。MLC通过其金属叶片的移动序列来对出射的放射射束的模式进行成形，以便精确地将肿瘤定为目标，同时最小化邻近健康结构的暴露。
为了确保放射射束被正确引导，可以通过在放射治疗过程之前或甚至在其期间——尽管后者通常以将治疗过程被划分成各个治疗（称为“分部（fraction）”，其中例如在单日施加治疗）并且在分部之间实施成像的系统为基础——对目标区域进行成像来对治疗进行导向。这被称为IGRT；典型的IGRT方法可以包括根据计划将锥形射束计算层析照相术（CBCT）数据集与计划的计算层析照相术（CT）数据集进行本地化。IGRT还可以包括根据计划的CT将平面千伏（kV）放射照片或兆伏（MV）图像与数字重构放射照片（DRR）进行匹配。
通过提供安装在可旋转吊架上、以相对于主放射头的一定角度放置的单独的成像放射源来在治疗期间实施千伏计算层析照相术。检测器被放置为与成像放射源在径向上相对，并且针对吊架的多个旋转角度收集成像数据。此数据可以然后通过使用已知的CT技术来被重构以形成三维图像。对于此方法的示例，参见PCT申请 WO 2006/030181。由于患者体内不同结构之间的高对比度，千伏放射通常优选用于成像。
在兆伏计算层析照相术（CT）中，放射检测器被放置在可旋转吊架上，与主治疗头在径向上相对，并且被设计为在兆伏放射已经穿过患者（并且已经被患者衰减）之后检测兆伏放射。所生成的图像因此是来自射束的眼视（BEV）的各个传输图像。兆伏成像可以被用于检验MLC叶片相对于患者体内目标的位置。检测器通常被称为“电子射野成像设备”或EPID。然而，与治疗性放射相关联的高能量对于成像过程而言并不是理想的，因为患者体内的各种组织类型的衰减系数在此能量水平下是类似的，从而导致不良的图像对比度。此外，此方法固有地是二维的，因为在常规放射疗法中，兆伏射束在患者处从典型地至少三个角度被引导，这可能不足以提供三维成像。
以上两种方法包括当前所采用的大多数IGRT策略。然而，结合了对肿瘤或其他放射目标的实时MRI追踪的放射疗法系统当前正在被开发。现有的且已计划的放射疗法系统所具有的一个问题是：确保按照放射被输送到的位置和输送到任何特定位置的放射量（“剂量”）这两者，根据治疗计划准确地施加放射配给。第二个问题在于射束角度优化，其是为了确定吊架角度的“最优”数量和值，这通常被制定为组合优化问题。另一个相互有关的问题在于降低施加到与目标组织相邻和/或在施加到目标组织的放射射束的路径中的非目标组织的放射量或剂量。另外，每次治疗应当在短时间内被输送，以最小化患者或目标移动的影响并且还最大化放射疗法系统的使用。这些至关重要的问题被实际问题变得甚至更加复杂，实际问题诸如是放射疗法和成像系统的特性和/或限制、患者和目标组织在治疗之前的准确定位、以及患者和目标组织这两者在治疗间和治疗内以及在分部间和分部内这两方面存在移动的可能性。计算机化的治疗计划系统试图解决这些问题，然而，所使用的计算方法和算法是极其复杂的并且涉及到将被操纵的巨大数据量，这要求大量的处理并且花费显著的时间量。研究继续进行到以下述方式输送放射的方法中，该方式使得剂量配给是准确的（即，确保放射被输送到所预期的位置或（多个）目标区域，而不输送到其他位置）同时确保对输送到任何单个位置的绝对剂量的细致控制（即，确保输送到目标区域的放射量与治疗计划相一致——在肿瘤的情况下处于或高达一定的水平，在非目标但非敏感组织的情况下低于预定的安全水平，以及在某种敏感、非目标组织的情况下处于可忽略的水平）。
在IMRT计划过程中，存在也需要被考虑的进一步的问题，全都和优化有关。一个问题被称为能量密度（fluence）优化问题，其是为了找到与射束角度的给定集合相对应的“最优”强度分布的集合。另一个问题是叶片定序问题，其是为了确定针对每个射束角度输送强度分布的MLC叶片移动的“最优”序列。
发明内容
本发明利用一种迭代方案，其基于分部间或分部内图像来调整治疗计划以显著提高在总体治疗期间所输送的放射的准确度。通过使用将成为用于放射疗法放射的目标的区域的所获取的图像来将要在分部期间被输送的放射疗法放射的规定剂量映射到患者的解剖结构上。遵循射束角度优化、能量密度优化和分段，使用目标函数来确定每个区段的输送效率，并且根据区段的效率来对区段进行排列。该计划以对将被首先输送的最有效的区段（或多个区段）的选择继续进行。当该放射已经被输送，从而已经被追踪以便建立其剂量配给时，该所输送的剂量配给可以从初始规定剂量减去并且重复该过程使得所输送的放射剂量逐渐会聚于初始规定剂量。本发明的一个重要优势在于其使得放射能够以很大的准确度来被输送到确定的目标区域；尽管这可能以目标区域的略微欠辐射部分为代价来实现，但这可以被准确地确定并且规定剂量的在治疗末尾剩余未被输送的部分或者“缺失的”放射可以通过对规定用于过程中的下一治疗的剂量的适当调整来计及。不是如在许多已知技术的情况下那样了解所施加的放射疗法放射的绝对水平以及接受该放射中的一些（通常少量）可能被配给于期望目标区域外面，而是本发明允许在每个分部期间的放射的配给是极其准确的，但接受通常将存在一定程度的欠辐射，这是可接受的，因为其能够在后续分部中被补偿。
本发明因此在一个方面中提供了一种用于将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的放射疗法装置，包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源，其中描绘至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像已经被获取并且所述规定剂量已经被映射到所述图像上作为要在所述目标区域中实现的期望剂量配给，所述装置被适配并且配置为：
a）确定与所述放射疗法放射将从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
b)将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
c）针对每个射束角度，通过使用来自步骤b）的笔形射束数据和来自图像的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于要在该射束角度下输送的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
d）将每个子剂量配给分布分段成区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
e)确定所有区段的效率；
f）依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
g）追踪步骤f）中所输送的放射以相对于来自所述图像的患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，并且将其从所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
h）从步骤c）到步骤g）重复以上步骤。
这样的装置允许准确的分部治疗被快速且容易地计划，使得所计划的治疗能够随后被快速且有效地实施，其在很大程度上处于自动控制下但被人类操作者所监督，由此有效地利用系统（其通常处于大需求下并且是稀缺资源）。
该装置可以在步骤g）中追踪相对于患者解剖结构输送的放射的步骤处被进一步被适配为映射针对来自另外的图像的解剖结构数据所输送的被追踪的放射。该装置可以包括用于射束的可变准直的准直器，所述装置进一步被适配为确定对于给予所述射束匹配在步骤d）中所确定的区段的轮廓而言必要的射束的准直。
该装置可以在输送步骤、步骤f）处被进一步适配为调整射束强度和/或射束输送的持续时间。另外的成像设备包括磁共振图像（MRI）设备、超声设备或电子射野成像设备（EPID）。
在另一方面，本发明提供了一种用于将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的放射疗法装置，包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源和用于提供描绘患者身体部分的相对位置和组织类型的图像的设备，其中描绘至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像已经被获取并且所述规定剂量已经被映射到所述图像上作为要在所述目标区域中实现的期望剂量配给，所述装置被适配并且配置为：
a）确定与所述放射疗法放射将在所述目标区域的轮廓内从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
b)将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
c）针对每个射束角度，通过使用来自步骤b）的笔形射束数据和来自图像的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于在该射束角度下的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
d)将每个子剂量配给分布分段成单独的区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
e）确定所有区段的效率；
f）依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
g）追踪步骤f）中所输送的放射以相对于所述患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，将其从所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
h）从步骤a）至步骤g）或者从步骤b）至步骤g）重复以上步骤。
可以获取一个或多个另外的图像并将其用在迭代循环内，每个另外的图像描绘所述患者的至少一个目标区域的患者解剖结构数据。对另外的图像的这种使用通过将每个区段辐射的效果考虑在内，经由涉及笔形射束的再生成和对新射束角度的选择中的一个或两者的迭代过程，提高了计划和实现治疗的准确度和效率。
本发明还提供了一种对利用放射疗法系统将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域进行计划的方法，所述放射疗法系统包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源，所述方法包括：
a）获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像；
b）将所述规定剂量映射到所述图像上，所述规定剂量是要在所述目标区域中实现的期望剂量配给；
c）确定与所述放射疗法放射将从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
d)将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
e）针对每个射束角度，通过使用来自步骤d）的笔形射束数据和来自步骤a）的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于要在该射束角度下输送的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
f)将每个子剂量配给分布分段成区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
g）确定所有区段的效率；以及
h）选择最有效的区段来首先输送到所述患者。
这样的方法使得能够通过治疗计划计算机来实施对强度调制的放射疗法治疗的快速且准确的计划，尤其是作为工作负荷的很大比例，从而对操作者减轻工作负荷。这允许对患者解剖结构改变的补偿并且能够实现紧接第一计算区段之后的放射输送，以及将导致完全自适应的分部内计划系统，其能够将治疗期间的患者解剖结构更新考虑在内。
在不同的方面中，本发明还提供了一种利用放射疗法系统将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的方法，所述放射疗法系统包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源，所述方法包括：
a）获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像；
b）将所述规定剂量映射到所述图像上，所述规定剂量是要在所述目标区域中实现的期望剂量配给；
c）确定与所述放射疗法放射将从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
d)将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
e）针对每个射束角度，通过使用来自步骤d）的笔形射束数据和来自步骤a）的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于要在该射束角度下输送的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
f)将每个子剂量配给分布分段成区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
g）确定所有区段的效率；
h）依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
i）追踪步骤h）中所输送的放射以相对于来自步骤a）的患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，并且将其从在步骤b）中所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
j）从步骤e）到步骤i）重复以上步骤。
本发明还在另一个方面中提供了一种利用放射疗法系统将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的方法，所述放射疗法系统包括用于产生放射疗法放射的可引导射束的源和用于提供描绘患者身体部分的相对位置和组织类型的图像的设备，所述方法包括：
a) 获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像；
b) 将所述规定剂量映射到所述图像上，所述规定剂量是要在所述目标区域中实现的期望剂量配给；
c) 确定与所述放射疗法放射将在所述目标区域的轮廓内从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
d) 将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
e) 针对每个射束角度，通过使用来自步骤d）的笔形射束数据和来自步骤a）的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于在该射束角度下的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
f) 将每个子剂量配给分布分段成单独的区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
g) 确定所有区段的效率；
h) 依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
i) 追踪步骤h）中所输送的放射以相对于患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，并且将其从在步骤b）中所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
j) 从步骤c）至步骤i）或者从步骤d）至步骤i）重复以上步骤。
如以上，对另外的图像的这种使用通过将每个区段辐射的效果考虑在内，经由涉及笔形射束的再生成和对新射束角度的选择中的一个或两者的迭代过程，提高了计划和实现治疗的准确度和效率。
在本发明的所有方面中，匹配能量密度的笔形射束可以意指具有基本上相同能量密度的邻近或相邻笔形射束被放置在相同的区段中；替代地，其可以是具有与预定值相同或者大于预定值的能量密度的邻近或相邻笔形射束被放置在相同的区段中。在本说明书和权利要求中所使用的术语“匹配”、“被匹配的”和“匹配的”应当被相应地解释。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式来描述本发明的实施例，其中：
图1示出了常规放射疗法装置的示意性布局；
图2示出了在实行本发明时所生成的笔形射束的网格的一部分；
图3a和3b示出了在实行本发明时所生成的笔形射束的另一个网格的一部分，以图示用于表征区段效率的替代方法，以及
图4a和4b是形成本文所描述的过程的部分的迭代能量密度优化过程的示意图。
具体实施方式
图1示出了典型的放射疗法装置。提供了患者台10，在其上可以放置患者12。通常，患者台是在其六个自由度（即，三个平移方向和三个旋转方向）中的任意上可移动的（在限度内），以便放置患者的相关部分，该相关部分要在相对于机器的治疗室内的指定位置14（称为“等中心（isocentre）”）处被治疗。这可以通过安装在固定位置并且被引导朝向等中心14的多个低功率激光器而变得可见。患者台被理想地放置，使得等中心14位于目标区域15（诸如癌性肿瘤）的轮廓内。
放射源16被安装在从可旋转吊架18延伸的吊架（不可见）上。放射源可以发射高能量X射线、或者电子束、或者对两者的可选的选择，或者另一种形式的放射。在一个实施例中，源16是线性加速器。可旋转吊架通常被设置到墙壁或其他结构中，使得操作中的机器可以被遮蔽。吊架18可以绕水平轴旋转，该水平轴穿过等中心14，以及源16从支架18在从水平轴偏移的点处延伸，但被引导朝向该轴和等中心14。由此，在吊架18旋转时，放射源16从所有可能的径向方向照射围绕等中心14的区域。这提供了一种方式，以该方式，装置限制了施加到健康组织的放射剂量，同时维持了施加到肿瘤或被治疗的其他病变的剂量；该病变（或其相关部分）可以在治疗的整体期间被暴露，但周围组织将仅在直接与射束成一直线时被暴露。
限制施加到健康组织的剂量的另一方式是使用用于放射射束的准直器。这些被收纳为准直器组20，其与放射源16相集成并且作用于放射源16产生的射束22，以便限制射束22的横向范围。它们包括两对准直器，每对在相互横断的方向上起作用，以便在所有方向上限制射束。通常存在一个块准直器，包括可在x方向上前后移动并且具有基本上与y方向平行的平坦前表面的一对准直部。通过前后移动所述块，射束可以如所期望那样在x方向上被限制。
第二对准直器是多页片准直器（MLC）。这些包括两个相互对立的页片库，每个页片是在y方向上可前后延伸的，并且在y方向上是相对长的以便允许其伸过射束宽度的大幅比例，在z方向上是相对深的以便允许其大幅衰减射束，以及在x方向上是相对窄的以便允许良好的分辨率。通过将各个叶片移动到期望位置，每个叶片库作为整体可以呈现占据基本上任何形状的前边沿。
在两个准直器之间，射束可以被划界成基本上任何所需形状，其中块准直器在x方向上限定形状的横向范围以及多叶片准直器限定形状的其余部分。与放射源16的旋转移动相结合，准直器允许与由患者的临床医师所开发的规定相符合地在患者体内构建复杂三维剂量配给。在标准实践中，肿瘤科医师规定了允许健康组织中一定百分比的体积被牺牲的放射剂量，以便在治疗相邻目标区域（诸如癌性肿瘤）方面取得显著进步。典型的剂量可以例如是：目标区域将接收80 Gy（其中“Gy”是针对“Gray”（用于放射剂量吸收的国际单位）的缩写）的放射剂量，而相邻器官的不多于30%体积可以超过20 Gy的放射剂量。规定剂量配给产生于不同形状的多个射束和到达的不同方向（其是通过变化源对患者进行辐射所处的角度而产生的）、从源发射的放射的剂量率、以及由准直器在治疗期间（逐步地或连续地）勾勒出的形状。以下说明书将按照逐步布置描述本发明，其中选择了多个离散角度，从所述多个离散角度来输送放射疗法放射；本领域技术人员将理解以连续形式进行操作所需的改变，其中装置随着放射源16围绕等中心14连续移动而进行调整。
为了计算必要的旋转、剂量率以及将输送期望剂量配给的准直器形状，通常采用“治疗计划计算机”（TPC）26。这接收了以剂量配给形式的规定剂量，其通常将是三维图，该三维图示出了必须接收指定放射剂量的区域（诸如病变本身）、其中剂量应当被尽可能程度地最小化的区域、以及其中基本上没有放射或小于指定剂量必须被输送的区域（诸如包括内脏、视神经、脊髓等等的敏感区域）。它还接收“机器约束”的集合，其详述了装置的性质，包括射束和准直器的几何结构、最大剂量率和最大旋转速度等等。然后应用算法以按照所需旋转速度、剂量率、MLC形状等等以及它们随时间的变化来产生“治疗计划”，所述治疗计划包括用于放射疗法装置的详细指令。此算法的细节与本发明并不相关并且本身是已知的；它们例如在WO2002/049044中被讨论。
图1中还示出的是成像放射的源24，其被如此安装以便围绕等中心14旋转并且生成朝向等中心14的成像放射的射束28，使得射束28穿过患者12并且被成像设备30拾取，该成像设备30通常被布置为与成像源24一起旋转并且以180度直接相对地固定间隔。成像源24位于相对于放射源16的已知位置中，使得由设备30获取的患者解剖结构的图像和目标区域15的图像能够与由源16发出的放射相关。放射源16和准直器组20、成像源24和成像设备30以及它们各自的控制和移动机构（未示出）全部被操作地连接到TPC 26，该TPC 26也（在26处）被连接到其他数据处理设备和/或存储设备（未示出）（如果这些被需要来辅助TPC的话），以及被连接到诸如计算机和链接的显示器（未示出）之类的用户接口以用于操作者控制系统以便将规定剂量输送到目标区域。
在本发明的实践中，首先获取目标区域15（尽管该区域周围的患者组织通常也将被成像，使得该周围的或相邻的非目标组织上的放射的效应可以被控制并且向其输送的放射可以被限制到适当的无论任何水平（其可以在严重敏感的组织或器官的情况下是零，或者是在该水平以上但在要被输送到针对其他较不敏感组织的目标区域的水平以下的某个水平））的图像（其优选是三维的，诸如通过从不同角度获取目标区域的一连串不同图像而获得）。该图像然后被馈送到TPC 26中。为了降低放射疗法期间针对非目标器官的剂量，尽可能接近治疗的时间来成像要被治疗的身体的区域是有利的，然而在实践中，图像可以被预先获取，并且可以使用除了成像源24外的一些其他成像系统。
在如图1中所示那样放置患者的情况下，从3D图像导出的且在3D图像中描绘的目标区域15的解剖结构数据（以及可选地是周围/相邻组织的解剖结构数据）被加载到TPC 26中。由操作者指挥的TPC将规定剂量映射到目标区域上，以便指定要在目标区域中实现的规定的或期望的剂量配给。TPC 26然后实行射束角度优化，即，计算射束角度——等中心周围的位置，放射疗法射束22将从所述位置被引导于目标区域处；此计算将目标区域的性质和位置、周围的患者解剖结构的性质和位置、以及由放射源16可达到的放射输送特性考虑在内。在已经进行此计算的情况下，TPC然后限定了掩模，该掩模限定了要从每个射束角度输送的射束的轮廓；在特定射束角度下的射束轮廓对应于从该射束角度看到的目标区域的轮廓（或者，在一些应用中，其可以对应于比目标区域的轮廓更小但是落入目标区域的轮廓内的区域）。TPC还计算要在每个射束角度下输送的放射的子剂量（其中来自每个射束角度的组合的子剂量合计达到规定剂量配给，或者接近但不超过规定剂量配给）。
下一步骤是对每个射束角度下的每个射束的离散化，以生成多个假想的笔形射束，有时被称为细射束（beamlet）；这些是通常具有圆锥或圆柱形状、具有非常小的横截面积的直线通路，其被用于在不同情况下预测更大的放射射束的性能和/或特性。这种已知的离散过程是通过已知的蒙特卡洛（Monte Carlo）方法、已知的筒串（collapsed cone）方法或者任何其他合适的离散化引擎来实施。在已经将射束离散化成笔形射束的情况下，使用来自离散化过程的笔形射束数据以及来自图像的患者和目标区域的解剖结构数据来实行能量密度优化（可以使用任何已知的能量密度优化实现方式，但是如果本发明将是迭代的，更快的实现方式是优选的）；这导致了第一能量密度优化，或者在每个射束角度下针对子剂量的配给分布的生成。第一能量密度优化被看作是针对算法的其余部分的最优能量密度配给，根据该最优能量密度配给，每个区段输送的子剂量将被减去。在为算法提供辐射之间的解剖结构更新的实时成像模态的情况下，每当一些解剖结构变形发生时，这种最优参考能量密度配给将被在更新的解剖结构上计算的新能量密度所代替，如将被描述的那样。
下一步骤是对每个射束角度下的射束的分段；匹配能量密度的笔形射束按放射源16能够输送的形状被分组（例如，如果匹配能量密度的笔形射束的分组形成MLC不能够复制的形状，该区段将是不可接受的，并且分段过程将必须被重新开始）。笔形射束的匹配可以要求它们具有相等的能量密度，替代地，容限程度可以在将单独的笔形射束的能量密度视为“匹配的”时被运用。替代地，笔形射束的匹配可以意味着具有等于或大于预定能量密度的笔形射束是匹配的（即，放置在相同的区段中）。可以使用任何类型的快速分段。在一种实现方式中，如下来进行分段：射束的能量密度被分裂成1000个离散的强度水平，并且每个笔形射束被给予0-1000之间的强度值。笔形射束然后基于它们的位置和强度水平，并且无论它们是否将由放射疗法装置可物理输送而被分组成区段。每个区段然后由其效率来表征，所述效率是区段的面积与其强度水平之间的乘法的结果——然而，不同的目标函数可以被用于描述每个区段的效率。这在图2中被图示，图2示出了能量密度优化图的一部分的5×5网格35，其中每个单元对应于笔形射束并且指示要由此被输送到目标区域的放射剂量。如可以看到的，存在朝向网格的中心的4个单元的分组，其中的每个单元具有10Gy的能量密度。存在沿着网格的顶部边缘成一线的3个单元的第二分组，其中的每个单元具有7Gy的能量密度，以及在网格的右手侧存在6个单元的第三分组，其中的每个单元具有4Gy的能量密度。使用以上计算，第一分组的效率是40，第二分组的效率是21，以及第三分组的效率是24；第一分组因此是最有效的，之后是第三分组以及然后是第二分组。TPC 26按效率次序将这些分组进行排列并且然后选择最有效的作为要在该射束角度下输送的第一区段。替代地，可以应用预定能量密度水平7，并且由具有等于或大于7的所有那些邻近单元形成分组——如由所勾勒的十个单元的分组37所示。由于在形成此分组时已经预先确定了能量密度水平，其效率将是预先确定的能量密度水平（或区段强度）乘以面积（即，分组中单元的数量）。“匹配的”能量密度的其他分组然后将被形成（使用以上描述方法中的任意），并且然后按效率的次序将分组进行排列，如所描述的那样。
图3a和3b图示了用于计算区段效率的替代过程；尽管每个区段具有单个强度水平，但形成其的细射束或单元可能具有不同的强度水平，并且通过将这种变量考虑在内，区段选择过程具有关于其细射束对总强度配给的贡献的更多信息。图3a和3b示出了能量密度优化图的一部分的3×3网格39，其中每个单元对应于笔形细射束并且指示要由此被输送到目标区域的放射剂量，如图2中那样。在图3a中，6个单元的区段41被示为加阴影的；区段41已经被选择用于具有5或更大的强度水平的单元；图3b示出了3个单元的区段43，其被选择用于具有9或更大的能量水平的单元。使用结合图2以上所描述的方法以便确定区段效率，其中区段效率等于强度水平乘以具有该强度水平的面积，区段41的效率将是5×6或者30。通过相同的方法，区段43的强度将是27；以上方法将因此将区段41排列为最有效的。如果由平均单元（或细射束）强度来使区段具有资格，那么区段41中的平均细射束强度是7（（3×9+3×5/6））并且区段43中的平均细射束强度是9。利用这种平均细射束强度使通过将强度水平乘以面积（即，将结合图2以上所导出的效率乘以平均细射束强度）而获得的区段效率具有资格，为区段41给予了有资格的效率210（5×6×7）并且为区段43给予了有资格的效率243（9×3×9）；使用这种有资格的效率，更小的区段43将被认为是比更大的区段41更有效的。使用这种有资格的效率相比图2的方法提供了在中等强度的大区域和更小的高强度区域之间的更平衡的比较。图2的方法使计算在一些情况下变得困难（例如，在目标的一些部分中具有引导剂量的情况下），因为其始终偏爱更大的区段，并且因此可能无法在目标的高剂量区域中输送剂量的部分。
在这点上，一旦区段效率已经被确定，将实际上在此区段中输送的剂量就被计算（该剂量稍微不同于以上分段步骤中所假设的，因为在该点处机器参数没有被遵守（除了无论区段形状是否可以被准直装置所创建以外），因此并没有计及叶片传输和半影效应等等）。在一个实现方式中，MC验证（商标）引擎被用于这种剂量计算，但是计及机器参数的任何“良好的”剂量引擎也将起作用）。
系统然后可以在该区段（按效率次序，或是仅最有效的分组，或是（为了加速总体过程）最有效的若干个分组）中输送放射。在输送期间或者紧接其后，可以获取患者目标区域15的另外的图像；该图像由成像源24和设备30取得，并且被用于确定目标区域15的位置（其可能已经移位和/或变形，因为获取了第一图像）和该子剂量辐射的末端。这允许所输送的子剂量被准确地映射到患者解剖结构上。如果不获取进一步的图像，则将所输送的子剂量映射到原始图像上。
系统然后从第一能量密度优化减去所输送的子剂量，以生成新的能量密度优化，并且可以重复该过程。如果已经获取了另外的图像，并且这在所输送的子剂量的映射中被考虑在内，则系统可以返回到离散成笔形射束的步骤，或者返回到射束角度优化的步骤，这累积地改善了放射输送的准确度，但是以增加的数据处理为代价。
图4示意性地图示了这种减法过程。图4a将单个射束角度下的规定子剂量配给示为曲线45（其中沿垂直轴图示能量密度，以及沿水平轴图示位置），该曲线45下方的面积表示还要被输送来完成规定剂量或用于该射束角度的子剂量的放射。曲线45下方的面积被垂直线划分成区段47、49和51，如以下所描述的。为了示例，区段51是最有效的区段，并且其可以如由加阴影区域51a所示出的那样被输送——每个区段中的射束的能量密度是相同的，加阴影区域如所示那样是矩形的，并且优选地，如由曲线45所示出的那样，在任何点处都不超出规定剂量，以免输送相比最初规定的放射更多的放射。将显而易见的是，存在尚未被输送的一定量的子剂量（由区段51中未加阴影区域51b来表示）。因为规定剂量在区段上变化而放射能量密度水平基本上不变，和/或因为放射的能量密度水平在被辐射区段的整个面积上并不是相等的，未输送的子剂量可能升高。这种未输送的放射（未加阴影区域51b）被带入到新的能量密度优化中，如图4b中所示的。在该过程的下一步骤中，图4b的能量密度优化被用作启动基础，并且将理解的是，现在，在区段51b中剩余要被输送的放射（如所示的）相比区段47和49中的任一个明显是较低效率的，因此那些区段之一或者来自更高效率的另一射束角度的区段将是要被输送的下一个。以这种方式，通过迭代过程接近或达到规定剂量，其中随着输送相继的区段，剩余要被输送的放射按阶段减少。在说明条款中，针对每个射束角度的曲线45朝向水平轴逐渐降低，直到其超过放射源的能力，或者在为治疗所花费的时间方面是低效的，以便使该过程继续。在任何一个射束角度下停止治疗所处于的实际点是在多个能量密度优化之后何时有曲线45的特定或预定最大高度余留。如果该过程涉及到如以上所描述的进一步成像，则相比仅使用初始图像的情况，在已经输送放射所依据的准确度方面能够有更多的信心，因此用于停止操作的阈值（即，曲线45的最大高度）可以相比针对后者而言针对前者是较低的（权利要求中的“第一阈值”和“第二阈值”）。判定何时停止该过程的替代方式将是要被输送的下一最有效区段的总子剂量何时小于预定子剂量（权利要求的“预定子剂量阈值”）。判定何时终止该过程的又一另外方式可以是何时已经计算出一定数量的区段。
示例
方法：针对治疗的每个射束角度和所实行的能量密度优化生成笔形射束。笔形射束与患者解剖结构和以上的最优能量密度一起形成算法的输入。在多个迭代中的每个期间，实行以下步骤：实施能量密度优化，并且然后将每个射束的能量密度分裂成离散的强度水平。针对这些中的每个计算可输送区段。然后将每个区段的面积乘以其强度以确定其效率。所有射束当中最有效的区段然后被选择来输送所计算的能量密度的一部分，和将由所计算的这一区段来输送的剂量。然后从剩余剂量减去这一被输送的剂量。重复此循环，直到已经输送了剂量的90%并且实行了最终区段权重优化来达到完全收敛。
结果：在若干前列腺实例中测试该算法。在这一工作中使用的所有前列腺实例在使用七条射束和引导剂量区域的具有3mm×3mm×3mm间隔的网格上被计划。以下临床约束将根据有序的计划而被满足：多余99%的PTV应当接收66.5Gy，多余99%的EBV应当接收73.15Gy，最多50%的直肠可以接收50Gy，最多5%的直肠可以接收72Gy，最多2cc的计划器官危及体积（PRV）直肠可以接收77Gy，最多10%的膀胱可以接收72Gy，最多1cc的膀胱可以接收80Gy以及输送到括约肌的平均剂量应当小于37Gy。测试产生满足所有临床约束的结果。还针对这些前列腺实例之一对Delta4和胶片体模实行质量保证，并且质量保证在通过3%/3mm标准内的伽马（gamma）分析之后接收临床验收。
在实践中，很可能的是：分部治疗将被停止，留下少量剂量未被输送，这是因为要被输送的下一最有效的区段小于预定剂量阈值，或者因为“未输送剂量”被配给为使得其由于机器或时间约束或者因为输送可能超过施加到非目标组织的剂量而不能被输送。该未输送剂量及其配给可以被记录，和/或被输入到治疗计划计算机，以便被添加到用于下一分部治疗的规定剂量。在若干分部的治疗的过程上，这种补偿从分部到分部的未输送剂量的方式可以更准确且快速地收敛于期望的总体或积累治疗计划。因为很可能在大多数情况下存在分部间移动（该移动将在下一分部治疗之前在成像步骤中被配准），用于下一分部的治疗计划很可能在以下中的至少一个方面不同于先前的治疗计划：射束角度、射束角度优化、能量密度优化和分段；这些不同之处在若干分部治疗上积累地能够将导致一个或多个在先分部中的未输送剂量的那些因素考虑在内。这提高了针对患者的治疗效率，因为替代费力且耗时地尝试在一个分部治疗期间完成未输送剂量的最后元素，来自该分部的未输送剂量可以作为因素被纳入下一分部治疗中，和/或作为因素被纳入后续的分部治疗中。
当然将理解的是，可以在不背离本发明的范围的情况下对以上描述的实施例做出许多变化。例如，系统可以输送一个射束角度下的所有区段，之后继续进行来输送另一射束角度下的那些区段，然而，连贯地输送的区段源自于不同的射束通常是更有效的。这利用了多个可用的角度，并且允许放射源以粗略线性的样式进行操作，例如随着区段被输送而从高放射强度到低强度——尽管以在射束角度之间进行移动所需的时间为代价。
附图中所图示的系统具有兆伏系统或千伏成像系统，然而可以使用任何类型的成像系统，诸如超声或MRI系统。本发明尤其有利于供MRI系统中的MRI扫描仪使用，这是由于其提供快速、准确且非常及时的图像以及分部内图像而不对患者增加放射剂量的能力。
本发明已经在上文被描述并且关于放射源而被限定于权利要求中，该放射源是围绕患者在吊架或类似物上可旋转的，然而，利用一种装置是同样可实践的，在该装置中，不是以这种方式移动，而是将放射疗法放射源安装到可移动机器人臂上，以便从几乎任何位置和/或角度朝向患者目标区域引导放射（一种这样的设备以商标Cyberknife来售卖）；所意图的是，所附权利要求还涵盖仅这样的布置，并且因此术语“射束角度”应当遍及被相应解释的本申请来被解释。
以上对3D图像的使用做出了参考；该图像可以是4D的，如本领域中已知的，以便将分部内移动（诸如由于呼吸、心跳、消化过程等等而引起的患者解剖结构的临床移动）考虑在内。
本发明的一些实施例可以被整体地或部分地实现为供计算机系统使用的计算机程序产品。这种实现方式可以包括一系列计算机指令，其被固定于诸如计算机可读介质（例如，磁碟、CD-ROM、ROM或固定磁盘）之类的有形介质上或者经由调制解调器或其他接口设备（诸如连接到网络的通信适配器）可传输至计算机系统。该系列的计算机指令体现了本文先前关于该系统所描述的功能的全部或一部分。本领域技术人员应当领会的是，此类计算机指令可以按任何合适的编程语言来编写，以供任何计算机架构或操作系统使用。此外，这样的指令可以被存储在任何存储器设备（诸如半导体存储器设备、磁存储器设备、光学存储器设备或其他存储器设备）中，并且可以通过使用任何通信技术（诸如光学传输技术、红外传输技术、微波传输技术或其他传输技术）来传输。这样的计算机程序产品可以作为具有附带的打印或电子文档（例如，收缩打包软件）的可移除介质来分布、预加载有计算机系统（例如，在系统ROM或固定磁盘上）、或者通过网络（例如，互联网或万维网）从服务器或电子公告牌来分布。当然还将理解的是，本发明的一些实施例将被实现为软件（例如，计算机程序产品）和硬件的组合。一些实施例可以被容易地改造适应（retro-fit to）现有放射疗法系统，或者作为单独的软件更新，或者作为新软件和硬件（包括计算机硬件和其他非计算机装置项目两者）的组合。
此外，在以上描述不同变化或替代布置的情况下，应当理解的是，本发明的实施例可以以任何合适的组合来结合这样的变化和/或替代。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的放射疗法装置，包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源，其中描绘至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像已经被获取并且所述规定剂量已经被映射到所述图像上作为要在所述目标区域中实现的期望剂量配给，所述装置被适配并且配置为：
a) 确定与所述放射疗法放射将从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
b) 将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
c) 针对每个射束角度，通过使用来自步骤b）的笔形射束数据和来自图像的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于要在该射束角度下输送的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
d) 将每个子剂量配给分布分段成区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
e) 通过将每个射束的能量密度分裂成多个离散强度水平以及将所述区段的横截面积分裂成离散分区来确定所有所述区段的效率，以便作为所述离散强度水平和分区的面积的函数来导出效率；
f) 依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
g) 追踪步骤f）中所输送的放射以相对于来自所述图像的患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，并且将其从所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
h) 从步骤c）到步骤g）重复以上步骤。
2.一种用于将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的放射疗法装置，包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源和用于提供描绘患者身体部分的相对位置和组织类型的图像的设备，其中描绘至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像已经被获取并且所述规定剂量已经被映射到所述图像上作为要在所述目标区域中实现的期望剂量配给，所述装置被适配并且配置为：
a) 确定与所述放射疗法放射将在所述目标区域的轮廓内从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
b) 将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
c) 针对每个射束角度，通过使用来自步骤b）的笔形射束数据和来自图像的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于在该射束角度下的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
d) 将每个子剂量配给分布分段成单独的区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
e) 通过将每个射束的能量密度分裂成多个离散强度水平以及将所述区段的横截面积分裂成离散分区来确定所有所述区段的效率，以便作为所述离散强度水平和分区的面积的函数来导出效率；
f) 依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
g) 追踪步骤f）中所输送的放射以相对于所述患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，将其从所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
h) 从步骤a）至步骤g）或者从步骤b）至步骤g）重复以上步骤。
3.根据权利要求2的装置，进一步包括成像设备，所述装置在步骤g）之后以及在从步骤a）至步骤g）或者从步骤b）至步骤g）重复之前被进一步适配为：获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的另外的图像。
4.根据权利要求1的装置，在追踪步骤、步骤g）处被进一步适配为：如果新的规定剂量小于第一阈值，则不进展到步骤h）。
5.根据权利要求2或权利要求3的装置，在追踪步骤、步骤g）处被进一步适配为：如果新的规定剂量小于第二阈值，则不进展到步骤h）。
6.根据权利要求1至3中任一项的装置，在追踪步骤、步骤g）处进一步被适配为：如果要被输送的下一最有效区段的总子剂量小于预定剂量阈值，则不进展到步骤h）。
7.根据从属于权利要求2时的权利要求3、5或6中的任一项所述的装置，在步骤g）中追踪相对于患者解剖结构输送的放射的步骤处被进一步适配为：映射针对来自所述另外的图像的解剖结构数据所输送的追踪放射。
8.根据任何一项前述权利要求的装置，包括用于射束的可变准直的准直器，所述装置进一步被适配为确定对于给予所述射束匹配在步骤d）中所确定的区段的轮廓而言必要的射束的准直。
9.根据权利要求8的装置，在分段每个子剂量配给分布的步骤、步骤d）处进一步被适配为：根据具有所述准直器能够产生的轮廓的射束来对匹配能量密度的笔形射束进行分组，以及丢弃具有所述准直器不能够产生的轮廓的任何分组。
10.根据任意一项前述权利要求的装置，被适配为按所述面积内的平均强度来使所述效率具有资格。
11.根据权利要求9或10的装置，在步骤e）之后并且在步骤f）之前进一步被适配为：选择至少一个区段，将所述放射疗法系统的特性考虑在内以便计算实际将被所述放射疗法系统在所述区段或每个区段中输送的放射的水平和配给，以及将该计算的水平和配给用于步骤i）中的减法。
12.根据任意一项前述权利要求的装置，在输送步骤、步骤f）处进一步被适配为：调整射束强度和/或射束输送的持续时间。
13.根据任意一项前述权利要求的装置,在步骤b)中将射束离散成多个笔形射束的步骤处进一步被适配为:利用诸如蒙特卡洛算法或筒串算法之类的算法性方法。
14.根据权利要求3或从属于权利要求3的任意一项权利要求的装置,其中所述另外的成像设备包括磁共振图像(MRI)设备、超声设备或电子射野成像设备（EPID）。
15.根据权利要求4、5或6或根据从属于权利要求4、5或6的任一项权利要求的装置，被适配为：记录剩余要在所述装置不进展到步骤h）的点处输送的规定剂量的部分及其配给，以用于下述目的：将所述部分及其配给结合到治疗计划中以便以后续的规定剂量进行输送。
16.一种对利用放射疗法系统将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域进行计划的方法，所述放射疗法系统包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源，所述方法包括：
a) 获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像；
b) 将所述规定剂量映射到所述图像上，所述规定剂量是要在所述目标区域中实现的期望剂量配给；
c) 确定与所述放射疗法放射将从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
d) 将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
e) 针对每个射束角度，通过使用来自步骤d）的笔形射束数据和来自步骤a）的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于要在该射束角度下输送的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
f) 将每个子剂量配给分布分段成区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
g) 通过将每个射束的能量密度分裂成多个离散强度水平以及将所述区段的横截面积分裂成离散分区来确定所有区段的效率，以便作为所述离散强度水平和分区的面积的函数来导出效率；
h) 选择最有效的区段来首先输送到所述患者。
17.根据权利要求16的方法，其中所述放射疗法系统具有用于射束的可变准直的准直器，所述方法进一步包括确定对于给予所述射束匹配在步骤f）中所确定的区段的轮廓而言必要的射束的准直。
18.根据权利要求16或权利要求17的方法，其中分段每个子剂量配给分布的步骤、步骤f）包括根据具有所述准直器能够产生的轮廓的射束来对匹配能量密度的笔形射束进行分组，丢弃具有所述准直器不能够产生的轮廓的任何分组。
19.根据权利要求16至18中任一项的方法，进一步包括按所述面积内的平均强度来使所述效率具有资格。
20.根据权利要求16至19中任一项的方法,其中将射束离散成多个笔形射束的步骤包括利用诸如蒙特卡洛算法或筒串算法之类的算法性方法。
21.根据权利要求16至20中任一项的方法，其中所述图像包括在所述目标区域外面的患者组织的解剖结构数据。
22.根据权利要求16至21中任一项的方法，进一步包括计划所述规定剂量以便结合到用于来自先前规定剂量的剂量及其配给的分部治疗部分的治疗计划中。
23.一种利用放射疗法系统将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的方法，所述放射疗法系统包括用于产生治疗性放射的可引导射束的源，所述方法包括：
a) 获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像；
b) 将所述规定剂量映射到所述图像上，所述规定剂量是要在所述目标区域中实现的期望剂量配给；
c) 确定与所述放射疗法放射将从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
d) 将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
e) 针对每个射束角度，通过使用来自步骤d）的笔形射束数据和来自步骤a）的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于要在该射束角度下输送的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
f) 将每个子剂量配给分布分段成区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
g) 通过将每个射束的能量密度分裂成多个离散强度水平以及将所述区段的横截面积分裂成离散分区来确定所有所述区段的效率，以便作为所述离散强度水平和分区的面积的函数来导出效率；
h) 依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
i) 追踪步骤h）中所输送的放射以相对于来自步骤a）的患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，并且将其从在步骤b）中所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
j) 从步骤e）到步骤i）重复以上步骤。
24.一种利用放射疗法系统将放射疗法放射的规定剂量输送到患者组织的目标区域的方法，所述放射疗法系统包括用于产生放射疗法放射的可引导射束的源和用于提供描绘患者身体部分的相对位置和组织类型的图像的设备，所述方法包括：
a) 获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的图像；
b) 将所述规定剂量映射到所述图像上，所述规定剂量是要在所述目标区域中实现的期望剂量配给；
c) 确定与所述放射疗法放射将在所述目标区域的轮廓内从所述源输送到所述目标区域的方向相对应的至少一个射束角度，以及针对每个射束角度创建限定射束轮廓的掩模，所述射束轮廓基本上匹配所述目标区域从每个射束角度看到的轮廓；
d) 将所述射束或每个射束在其射束轮廓内离散成多个笔形射束；
e) 针对每个射束角度，通过使用来自步骤d）的笔形射束数据和来自步骤a）的患者解剖结构数据和目标区域数据来实施能量密度优化过程，以生成用于在该射束角度下的子剂量的配给分布，来自所有角度的单独的子剂量组合起来基本上等于规定剂量；
f) 将每个子剂量配给分布分段成单独的区段，每个区段包括匹配能量密度的多个笔形射束；
g) 通过将每个射束的能量密度分裂成多个离散强度水平以及将所述区段的横截面积分裂成离散分区来确定所有区段的效率，以便作为所述离散强度水平和分区的面积的函数来导出效率；
h) 依据治疗性放射的最有效区段中的至少一个来输送放射；
i) 追踪步骤h）中所输送的放射以相对于患者解剖结构数据计算在所述区段或每个区段期间所输送的放射的量和配给，将其从在步骤b）中所映射的规定剂量减去以创建新的规定剂量，并且相应地调整剩余要被输送的子剂量和/或部分子剂量，以及
j) 从步骤c）至步骤i）或者从步骤d）至步骤i）重复以上步骤。
25.根据权利要求24的方法，进一步包括：在步骤i）之后以及在从步骤c）至步骤i）或者从步骤d）至步骤i）重复之前，获取描绘所述患者的至少所述目标区域的患者解剖结构数据的另外的图像。
26.根据权利要求25的方法，其中追踪步骤、步骤h）进一步包括：如果新的规定剂量小于第一阈值，则不进展到步骤i）并且停止治疗。
27.根据权利要求26或权利要求28的方法，其中追踪步骤、步骤h）进一步包括：如果新的规定剂量小于第二阈值，则不进展到步骤i）并且停止治疗。
28.根据权利要求25、26或27的方法，进一步包括：如果要被输送的下一最有效区段的总子剂量小于预定剂量阈值，则不进展到步骤h）。
29.根据权利要求16至28中任一项的方法，进一步包括：记录剩余要在治疗在步骤h）处被停止或者不进展到步骤h）的点处传输的规定剂量的部分及其配给，以用于下述目的：将所述部分以及配给结合到治疗计划中以便以后续的规定剂量进行输送。
30.根据从属于权利要求24时的权利要求25或27的方法，其中在步骤i）中追踪相对于患者解剖结构输送的放射的步骤包括映射针对来自所述另外的图像的解剖结构数据所输送的追踪放射。
31.根据权利要求23至30中任一项的方法，其中所述放射疗法系统具有用于射束的可变准直的准直器，所述方法进一步包括确定对于给予所述射束匹配在步骤f）中所确定的区段的轮廓而言必要的射束的准直。
32.根据权利要求30的方法，其中必要的射束的准直是在步骤c）之后并且在步骤d）之前被实施的。
33.根据权利要求31或权利要求32的方法，其中分段每个子剂量配给分布的步骤、步骤f）包括根据具有所述准直器能够产生的轮廓的射束来对匹配能量密度的笔形射束进行分组，丢弃具有所述准直器不能够产生的轮廓的任何分组。
34.根据权利要求29或权利要求30或者从属于其的任一项权利要求的方法，进一步包括：在步骤g）之后并且在步骤h）之前，选择至少一个区段，将所述放射疗法系统的特性考虑在内以便计算实际将被所述放射疗法系统在所述区段或每个区段中输送的放射的水平和配给，以及将该计算的水平和配给用于步骤i）中的减法。
35.根据权利要求23至34中任一项的方法，其中输送步骤、步骤h)包括调整所述放射疗法系统以便改变射束强度和/或射束输送的持续时间。
36.根据权利要求23至35中任一项的方法,其中将射束离散成多个笔形射束的步骤包括诸如蒙特卡洛算法或筒串算法之类的算法性方法。
37.根据权利要求24或从属于权利要求24的任意一项权利要求的方法,其中所述另外的图像是磁共振图像(MRI)、超声图像或来自电子射野成像设备（EPID）的图像。
38.根据权利要求25至38中任一项的方法，其中所述图像包括在所述目标区域外面的患者组织的解剖结构数据。
39.一种装置，被适配和配置为实施根据权利要求25至438中任一项的方法。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
申请人根据“专利合作条约第19条”的有关规定，对本国际申请的原权利要求书作了如下修改:
原权利要求书：全文替换。
具体修改情况如下：
权利要求1已经被修改以便结合先前包含在权利要求10中的特征，以及相同的修改已经对其他独立权利要求（新权利要求2、16、23和24）做出。
原权利要求10已经被删除，等同的从属权利要求20和38也如此。
原权利要求25和26已经被删除。
权利要求编号和权利要求从属关系已经根据以上修改而被适当调整。
随函附上原权利要求书的全文替换页，共7页。