(57)【要約】  本発明は、最適化目標及び/又は制約を有する治療目標に基づいて放射線治療計画を生成するためのシステム及び方法に関する。計画ユニット（7）が第1の最適化サイクルで第1の治療目標を達成するための治療パラメータを有する第1の治療計画を生成し、決定ユニット（8）が、第2の治療目標を受け取り、第1及び第2の治療目標を比較して、治療目標の変更を決定し、複数の所定のカテゴリからのカテゴリを変更に割り当て、各カテゴリに対して、治療計画生成のための複数の所定の方針からの方針が割り当てられ、決定ユニット（8）は、計画ユニット（7）に、第2の最適化サイクルにおいて変更の所定のカテゴリに割り当てられる方針に従って第2の治療計画を生成するように命令する。
2019500971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者のための放射線治療計画を生成するためのシステムであって、前記システムは、前記患者の少なくとも1つの体領域に送達されるべき放射線量のための条件を含む最適化目標及び/又は制約を有する治療目標に基づいて治療パラメータを最適化するように構成され、前記システムは、
第1の最適化サイクルにおいて第1の治療目標を満たすための治療パラメータを含む第1の治療計画を生成するように構成される計画ユニットと、
決定ユニットであって、
-第2の治療目標を受け取り、前記第1及び第2の治療目標を比較して、前記第1の治療目標に対して前記第2の治療目標の変更を決定し、
-変更の複数の所定のカテゴリからのカテゴリを前記変更に割り当て、各カテゴリに対して、治療計画生成のための複数の所定の方針からの方針を割り当て、
-前記変更に割り当てられる前記カテゴリに割り当てられる前記方針を決定し、第2の最適化サイクルにおいて前記決定される方針に従って前記第2の治療計画を生成するように前記計画ユニットに命令する
ように構成される決定ユニットと
を有する、システム。
【請求項２】
前記所定の方針は、前記第1の治療計画に基づく前記第2の治療計画の生成と、前記第1の治療計画から独立する前記第2の治療の生成とを有する、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記所定の方針は、前記第1の治療計画に基づく前記第2の治療計画の生成を有し、前記方針の各々は、前記所定のカテゴリの異なる1つに割り当てられる、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
少なくともいくつかの治療目標が、前記患者の体の特定の領域に送達されるべき放射線量のための条件を特定し、変更の少なくとも1つの所定の第1のカテゴリが、第1の治療目標で特定される前記放射線量のための前記条件の変更からなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
少なくとも1つの治療目標が、前記体領域に送達されるべき最大放射線量を特定し、及び/又は少なくとも1つの治療目標が、前記体領域に送達されるべき最小放射線量を特定し、前記第1の所定のカテゴリが前記放射線量の変更からなる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第1の所定のカテゴリに割り当てられる前記方針は、前記第1の治療計画に基づく前記第2の治療計画の生成を有する、請求項4又は5に記載のシステム。
【請求項７】
少なくとも1つの第1の所定のカテゴリが、所定の閾値を超える、第1の治療目標で特定される体領域に送達されるべき放射線量のための前記条件の変更を有し、前記カテゴリに割り当てられる前記方針は、放射線を前記体領域に送達するための治療パラメータを含む、前記第1の治療計画の部分の再計算を有する、請求項4又は5に記載のシステム。
【請求項８】
少なくとも1つの所定の第1のカテゴリが、所定の閾値を超えない、第1の治療目標で特定される体領域に送達されるべき放射線量のための前記条件の変更を有する、請求項4又は5に記載のシステム。
【請求項９】
前記治療計画は複数のセグメント部分を含み、各セグメント部分は同時に使用される治療パラメータの一つのセットに対応し、前記所定の第1のカテゴリに割り当てられる前記方針は、他のセグメント部分より少ない放射線量の、前記患者への送達を提供する前記第1の治療計画の少なくとも1つのセグメント部分の再計算を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
変更の少なくとも1つのカテゴリが、前記第1の治療目標に対する少なくとも1つの目標の追加を有する変更を含み、前記カテゴリに割り当てられる前記方針が、連続する部分計算への、前記第2の治療計画の前記計算の分解を有し、1つの部分計算は前記第1の治療計画の前記計算に対応し、更なる部分計算は、前記追加される目標に基づく最適化に対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記変更が複数の目標の追加を有する場合、前記方針が、複数の連続する部分計算への、前記第2の治療計画の前記計算の分解を有し、各部分計算は、1つの追加される目標に基づく最適化に対応し、前記部分計算を実行するための順序は、前記追加される目標に割り当てられるランクに基づいて決定される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
変更の少なくとも1つのカテゴリが、前記第1の治療目標に対する少なくとも1つの制約の追加を有する変更を有し、前記カテゴリに割り当てられる方針は、
-前記第1の治療計画に基づいて前記第2の治療計画の予備バージョンを生成し、
-前記第2の治療計画の前記予備バージョンが前記追加される制約を満たすかを判断し、
-前記第2の治療計画の前記予備バージョンが前記追加される制約を満たさないと判断される場合、前記第1の治療計画から独立する前記第2の治療を生成する
ことを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
少なくとも1つの第1の目標が、前記患者の体の標的領域に送達されるべき前記放射線量のための条件を特定し、変更の少なくとも1つのカテゴリが、前記標的領域を変更する変更を有し、前記カテゴリに割り当てられる方針は、前記第1の治療計画から独立する前記第2の治療計画の生成を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
患者のための放射線治療計画を生成する方法であって、前記方法は、前記患者の少なくとも1つの体領域に送達されるべき放射線量のための条件を含む最適化目標及び/又は制約を含む治療目標に基づいて治療パラメータを最適化するステップを有し、前記方法は、
-第1の最適化サイクルにおいて第1の治療目標を満たすための治療パラメータを含む第1の治療計画を生成するステップと、
-第2の治療目標を受け取り、前記第1及び第2の治療目標を比較して、前記第1の治療目標に対して前記第2の治療目標の変更を決定するステップと、
-変更の複数の所定のカテゴリからのカテゴリを前記変更に割り当てるステップであって、各カテゴリに対して、治療計画生成のための複数の所定の方針からの方針が割り当てられる、ステップと、
-前記変更に割り当てられる前記カテゴリに割り当てられる前記方針を決定し、第2の最適化サイクルにおいて前記決定される方針に従って前記第2の治療計画を生成するステップと
を有する、方法。
【請求項１５】
放射線治療システムの処理ユニット内で実行可能なコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが前記処理ユニット内で実行されるとき、前記処理ユニットに、請求項１４に記載の患者のための放射線治療計画を生成する方法を実行させるプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、患者の外部ビーム放射線療法治療のユーザ誘導反復計画に関する。より具体的には、本発明は、患者のための放射線治療計画を生成するためのシステム、方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
外部ビーム照射療法では、癌細胞の増殖を制御したり、癌細胞を殺したりするために、患者の体内の腫瘍などの標的構造に電離放射線が照射される。放射線治療は、通常、複数のセッションで提供され、これは、当業者に治療フラクションとも称される。いわゆる強度変調放射線治療（IMRT）のようなより進んだタイプの放射線療法では、正確な線量の放射線が患者の体の領域に加えられる。この点において、典型的には、標的構造に十分に高い放射線量を送達し、標的構造の近傍の器官などの感受性構造を可能な限り救うことが目標になる。
【０００３】
放射線を送達し、放射線治療装置を制御するための治療パラメータは、計画システムで生成される治療計画において規定される。特に、計画システムによって、いわゆる反転計画プロシージャを実行することができる。このようなプロシージャでは、救済されるべき標的構造及び周囲の構造が識別され、治療目標が特定される。そのような治療目標は、満たされなければならない患者の特定の領域に送達される放射線量、及び/又は満たされなければならない特定の領域に送達される放射線量に対する制約を特定し得る目標を含む。それから、最適化プロセスが実行され、特定された治療目標を満たす治療計画が見出される。
【０００４】
最終的な治療計画を見つけるための1つのアプローチによれば、オペレータ誘導反復最適化プロシージャが計画システムで実行される。このプロシージャでは、治療計画の最適化がいくつかの最適化サイクルで行われ、各最適化サイクルの後、計画システムのオペレータ（典型的には医師）は、この治療計画から結果としてもたらされる線量分布に満足するかをチェックするために、各サイクルで計算される治療計画をレビューする。そうでない場合、オペレータは、所望の線量分布を達成するために治療目標を変更し、次の最適化サイクルにおいて変更された治療目標に基づいて治療計画の計算が実行されることができる。これは、患者のための最適な治療計画を見つける複雑な最適化問題を解決するためにオペレータの経験を活用する一種の「試行錯誤」アプローチにおいて最良の治療計画を見つけることを可能にする。
【０００５】
1つの最適化サイクルにおける治療目標の変更に際して、次の最適化サイクルにおける治療計画の再計算は、基本的に、前のサイクルからの情報（例えば、計算される治療計画の部分）が再利用され（これは、本明細書ではウォームスタートとも称される）、又は前回のサイクルからの情報を使用せずに再計算が行われることができる（すなわち、治療計画が新たに「ゼロから」生成される）（これは、本明細書ではコールドスタートとも称される）。原理的には、ウォームスタートが実行されるとき、それぞれの最適化サイクルで実行されるべき計算の複雑さ、したがって計算時間が低減されるため、ウォームスタート方針が好ましい。しかしながら、変更治療目標が達成されるような態様で、又はウォームスタート方針による治療計画の再計算がコールドスタートと比較して計算上の複雑さを増すような態様で、治療目標に加えられた変更に依存して、ウォームスタート方針で治療計画を再計算することは可能でない場合がある。
【０００６】
US2011/0272600A1は、2つの標的ボリュームの照射を計画するためのシステムを開示している。このシステムでは、標的ボリュームを照射することによって生じる放射線の位置のオーバラップが検出されることができ、それに応じて照射計画が適応されることができる。特に、照射セッションの間に照射されるべき構造の位置の変化によって生じるオーバラップが検出される。このようなオーバラップが治療セッションの前に決定されるとき、オーバラップに起因する不正確な線量を避けるために照射計画が適応される。さらに、複数の治療フラクションにおける体系的な変化を認識し、この場合、既存の照射計画を繰り返し実行する代わりに、完全に新しい照射計画を用意することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、治療目標に対して行われた変更に適応される方針に従うユーザ誘導反復治療プロシージャにおいて治療計画を再計算することを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第1の態様では、患者のための放射線治療計画を生成するためのシステムが提案される。このシステムは、患者の少なくとも1つの体領域に送達されるべき放射線量に関する条件を含む最適化目標及び/又は制約を含む治療目標に基づいて治療パラメータを最適化するように構成される。このシステムは、第1の最適化サイクルにおいて第1の治療目標を満たすための治療パラメータを含む第1の治療計画を生成するように構成される計画ユニットを有する。さらに、システムは、
-第2の治療目標を受け取り、第1及び第2の治療目標を比較して、第1の治療目標に対して第2の治療目標の変更を決定し、
-複数の所定のカテゴリからのカテゴリを変更に割り当て、各カテゴリに対して、治療計画生成のための複数の所定の方針からの方針が割り当てられ、
-変更に割り当てられるカテゴリに割り当てられる方針を決定し、第2の最適化サイクルで決定される方針に従って第2の治療計画を生成するように計画ユニットに命令する
ように構成される決定ユニットを有する。
【０００９】
このように処置目標の変更のカテゴリを使用することにより、第1の最適化サイクルで治療計画を計算したとき、及びシステムのオペレータによって行われる治療目標の変更を受けたとき、特に計算の複雑さ及び計算時間の観点から、新しい（第2の）最適化サイクルにおいて治療計画を再計算するための最適な方針を自動的かつ確実に決定することが可能である。
【００１０】
特に、例えばウォームスタート方針は、治療計画に対して満足のいく結果をもたらさない可能性が高いため、次の最適化サイクルで治療計画を再計算するためにウォームスタート方針が適用されることができるか、又はコールドスタートが実行されるべきかを決定することが可能である。この点に関して、本発明の一実施形態は、所定の方針が、第1の治療計画（すなわち、ウォームスタート方針）に基づく第2の治療計画の生成と、第1の治療とは独立した第2の治療計画の生成（すなわち、コールドスタート方針）とを有する。
【００１１】
一実施形態では、所定の方針は、第1の治療計画に基づく第2の治療計画の生成を含む複数の方針を含み、これらの方針のそれぞれは所定のカテゴリのうちの異なる1つに割り当てられる。これにより、既定の変更のカテゴリに従って、異なるウォームスタート方針を選択することが可能になり、各方針を割り当てられたカテゴリに適応させることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、少なくともいくつかの治療目標が、患者の体の特定の領域に送達される放射線量の条件を特定し、変更の少なくとも1つの第1の所定のカテゴリは、第一の治療目標で特定される放射線量に対する条件の変更からなる。特に、少なくとも1つの治療目標は、体領域に送達されるべき最大放射線量を特定してもよく、及び/又は少なくとも1つの治療目標が、体領域に送達される最小放射線量を特定してもよく、第1の所定のカテゴリが最大又は最小放射線量の変更からなっていてもよい。
【００１３】
本発明の関連する実施形態では、第1の所定のカテゴリに割り当てられた方針は、第1の治療計画に基づく第2の治療計画の生成を有する。したがって、例えば、治療目標又は制約に応じて特定の体領域に送達されるべき最大又は最小線量などのドーズ条件に加えられた変更の場合、ウォームスタート方針は、治療計画を再計算するために有利に使用される。
【００１４】
さらなる関連する実施形態では、変更の少なくとも1つの第1の所定のカテゴリは、所定の閾値を超える、第1の治療目標で特定される体領域に送達されるべき放射線量の条件の変更を有し、このカテゴリに割り当てられた方針は、前記体領域に放射線を送達するための治療パラメータを含む、前記第1の治療計画の部分の再計算を有する。上述のカテゴリは、特に、治療目標に従って体領域に送達されるべき最小又は最大線量値の変更を含み、第1の最適化サイクルのために第1の治療目標で特定される線量値及び第2の最適化サイクルのための変更される第2の治療目標に特定される線量値の間の差が閾値よりも大きくなるとき、変更は特に、所定の閾値を超える。この状況において、前述の実施形態は、有利なことに、治療目標で特定される体領域への放射線の送達を制御するそれらの治療パラメータ（のみ）が再最適化される、ウォームスタート方針による第2の治療計画の生成を有する。これらの治療パラメータは、例えば、逆投影プロシージャで決定されることができる。
【００１５】
所定の閾値は、好ましくは、第1の治療で特定される放射線量に対して規定される。一実施形態では、閾値は、第1の治療目標で特定される放射線量の10％乃至30％、特に20％であってもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態では、治療計画は複数のセグメント部分を含み、各セグメント部分は同時に使用される治療パラメータのセットに対応し、所定の第1のカテゴリに割り当てられた方針は、他のセグメント部分よりも少ない放射線量の患者への送達を提供する第1の治療計画の少なくとも1つのセグメント部分の再計算を有する。各セグメント部分は、特に、患者に放射線を送達するために使用される放射治療装置の特定の構成に対応することができ、特に患者の体に対する放射線ビームの特定の配置及び/又は放射線ビームの特定の形状に対応することができる。このような構成によれば、放射線は、所定の時間間隔の間に患者の体に送達され、放射線治療装置は、治療計画の対応するセグメント部分に特定される治療パラメータに基づいて制御される。治療目標のわずかな変更の場合に、他のセグメント部分よりも少ない放射線量の患者への送達を提供する第1の治療計画のセグメント部分のみを変更することによって、特に生成される治療計画からもたらされる全線量分布が第2の治療計画の計算において劣化するリスクを低減することは可能になる。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態では、変更の少なくとも1つのカテゴリは、第1の治療目標への、少なくとも1つの目標の追加を有する変更を含み、前記カテゴリに割り当てられる方針は、連続する部分計算への、第2の治療計画の計算の分解を有し、1つの部分計算は第1の治療計画の計算に対応し、更なる部分計算は、追加される目標に基づく最適化に対応する。第2の処理計画の計算のこのような分解を適用することによって、全最適化問題を一連の部分最適化問題に分解することが可能になる。これにより、第2の治療計画の計算の複雑さが低減されることができる。
【００１８】
関連する実施形態は、変更が複数の目標の追加を有する場合、前述の方針が、複数の連続する部分計算への、第2の治療計画の計算の分解を有し、各部分計算は、1つの追加される目標に基づく最適化に対応し、追加される目標に割り当てられるランクに基づいて、部分計算を実行するための順序が決定される。これは、いわゆる辞書式順序付けプロシージャに対応する。追加される目標に割り当てられるランクは、治療に対するこれらの目標の優先順位を反映していてもよい。割当は、事前規定されるルールに基づいて自動的に行われるか、又は計画システムのオペレータによって手動で行われることができる。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態では、変更の少なくともいくつかのカテゴリは、第1の治療目標に対する少なくとも1つの制約の追加を含む変更を含み、前記カテゴリのうちの1つに割り当てられる方針は、
-第1の治療計画に基づいて第2の治療計画の予備バージョンを生成するステップと、
-前記第2の治療計画の前記予備バージョンが前記追加される制約を満たすかを判断するステップと、
-前記第2の治療計画の前記予備バージョンが前記追加される制約を満たさないと判断される場合、前記第1の治療計画から独立した前記第2の治療を生成するステップと
を有する。
【００２０】
したがって、計画システムは、新しい制約を満たすためにウォームスタート方針に従って新しい治療計画を生成しようとする。制約が満たされなければならないため、ウォームスタート方針に従って生成される治療計画が新しい制約を満たさない場合、コールドスタート方針を使用する。
【００２１】
さらなるカテゴリは、標的領域、すなわち放射線治療において主に治療される領域の変化を含む治療目標の変更に関連し得る。本発明の1つの関連する実施形態では、少なくとも1つの第1の目標が、患者の体の標的領域に送達されるべき放射線量の条件を特定し、変更の少なくとも1つのカテゴリは、標的領域を変更する変更を含み、前記カテゴリに割り当てられる方針は、第1の治療計画から独立した第2の治療計画の生成（すなわち、コールドスタート方針）を含む。このような標的領域の変化は、特に、この領域の描写の変化を含むことができる。その点に関して、実施形態は、目標領域が変更される場合、通常、ウォームスタート方針に従って（第2の）治療計画を再計算することは不可能であるという観察を考慮する。放射線量の目標によって特定される条件は、例えば、標的領域に送達されるべき最小線量を特に含むことができる。
【００２２】
さらなる態様において、本発明は、放射線療法システムの処理ユニットにおいて実行可能なコンピュータプログラムを提案する。コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムが処理ユニット内で実行されるときに、処理ユニットに上記の方法を実行させるプログラムコード手段を含む。
【００２３】
本発明のさらなる態様では、患者のための放射線治療計画を生成する方法が提案される。この方法は、最適化目標及び/又は患者の少なくとも1つの体領域に送達されるべき放射線量の条件を含む制約を含む治療目標に基づいて治療パラメータを最適化するステップを含む。この方法は、
-第1の最適化サイクルにおいて第1の治療目標を満たすための治療パラメータを含む第1の治療計画を生成するステップと、
-第2の治療目標を受け取り、第1及び第2の治療目標を比較して、第1の治療目標に対する第2の治療目標の変更を決定するステップと、
-変更の複数の所定のカテゴリからのカテゴリの変更に割り当てるステップであって、各カテゴリに、治療計画生成のための複数の所定の方針からの方針が割り当てられる、ステップと、
-変更に割り当てられるカテゴリに割り当てられる方針を決定し、第2の最適化サイクルにおける決定される方針に従って第2の治療計画を生成するステップと
を有する。
【００２４】
請求項1のシステム、請求項14の方法及び請求項15のコンピュータプログラムは、特に、従属請求項に規定されているような、類似の及び/又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態は、それぞれの独立した請求項との従属請求項又は上記の実施形態の何れかの組み合わせとすることもできることを理解される。
【００２６】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施形態を参照して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】治療計画を生成する計画を含む放射線治療システムを概略的かつ例示的に示している。
【図２】治療計画を再計算するための最適化方針を決定する方法の一実施形態のステップを概略的かつ例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図1は、人間又は動物の患者の体内の構造に放射線治療を施すための放射線治療システムの実施形態を概略的かつ例示的に示している。特に、このシステムは、体の特定の構造内の腫瘍を治療するために使用され得る。このような構造の一例は前立腺であり、放射線療法が前立腺癌の治療に特に適していることが知られている。
【００２９】
図示される実施形態では、放射線治療システムは、システムの治療ゾーン2に配置される人間又は動物の体内の腫瘍又は他の病変構造に送達されるべき電離放射線を放出するように動作可能な放射線源1を備える。治療ゾーン2内で体を支持するために、システムは患者テーブルを有することができる。体に対する放射線源1の相対的な位置及び方向は、位置及び方向の特定の範囲にわたって変化させることができる。この目的のために、放射線源1は、回転源1が治療ゾーン又は体の周りに360°又はそれ以下であり得るある角度範囲内で回転されることができるように、回転可能なガントリ3に取り付けられてもよい。さらに、ガントリ3及び/又は患者テーブルは、ガントリ3の回転軸に平行な方向で前後に移動可能であってもよい。さらに、ガントリ3の回転軸に対して垂直な軸の周りで患者テーブルを回転させることもできる。
【００３０】
放射線源1は、1つの電離放射線ビームを生成するためのX線管又は線形粒子加速器を含むことができる。さらなる実施形態では、放射線システムは同様の方法でいくつかの放射線ビームを生成することができる。放射線源1は、放射線ビームの強度及び/又はエネルギーを変化させるために制御可能である。さらに、放射源1は、放射線ビームを整形するためのコリメータ4を備えていてもよい。コリメータ4により、特に、規定される方法で放射線ビームの間の放射線強度を変化させることが可能になる。この目的のために、コリメータ4は、いわゆるマルチリーフコリメータとして構成されることができる。放射線治療の送達中、コリメータ4の構成は通常、放射線ビームが時間的に変化する形状で送達されるように（以下に説明する治療計画に基づいて）変更される。放射線ビームの変化は通常、放射線ビームがコリメータ4の少なくともいくつかの構成に対して患者の体内の標的領域全体に当たらないように行われる。
【００３１】
一実施形態では、放射線治療は、連続するいわゆるセグメントに従って行われ、各セグメントは、特定のコリメータ構成又はビーム形状（以下、本明細書ではセグメント形状とも称される）及び特定の（放出される）放射線量に対応し、モニタユニット（MU）で特定されることができる。2つのセグメントの間で、コリメータ構成が第1のセグメントの構成から第2のセグメントの構成に変更される。この期間中、放射線ビームはオフにされることができる（これは通常、ステップ・アンド・シュート方式とも称される）。同様に、例えば、ボリューム変調アーク療法（VMAT）の場合のように、放射線ビームを中断することなく、セグメントに従ってコリメータ構成及び/又は放出線量を連続的に変更することが可能である。
【００３２】
治療中（特に、放射線源1、コリメータ4及び患者テーブルの変更可能なパラメータを制御するため）、（移動可能である場合）放射線源1、コリメータ4及び患者テーブルを制御するために、システムは、制御ユニット5を含む。放射線療法治療中、制御ユニット5は、ガントリ3及び/又は患者テーブルを位置決めすることによって、放射線源1及び体の相対位置及び方向を制御する。さらに、制御部5は、放射線ビームの強度及びエネルギー及び放射線ビーム形状を制御する。好ましくは、制御ユニット5は、制御ユニット5によって実行される制御ルーチンを有する制御プログラムを実行するためのマイクロプロセッサを含むプロセッサユニット内に実装される。
【００３３】
さらに、放射線治療システムは、放射線治療中に患者の体内で治療される構造を位置特定するための位置特定ユニット6を有することができる。一実施形態では、位置特定ユニット6は、適切な撮像モダリティに従って体の内側の画像を生成する撮像ユニットを含むことができる。この点において、位置特定ユニット6は、例えば、超音波装置、コンピュータ断層撮影（CT）装置、磁気共鳴イメージング（MRI）装置又は蛍光透視撮像装置を含むことができる。そのような装置は、当業者には公知であり、したがって、本明細書では詳細には説明されない。このような装置によって、位置特定ユニット6は、治療されるべき構造を含む体領域の3次元画像を生成する。これらの画像において、構造は、位置特定ユニット6において実行される適切なパターン認識アルゴリズムによって識別されてもよい。
【００３４】
体内の構造体の放射線治療は、複数のフラクションの間に実施されてもよく、フラクションは、連続する日又は他のサイクルで構造体に送達されてもよい。1つのフラクションを体内の構造に送達するために、体は、放射線源1に対して規定される位置で放射線療法システムの治療ゾーン2に配置される。体を治療ゾーンに配置すると、制御ユニット5は、治療される構造への放射線の送達を制御する。その際、制御ユニット5は、放射線源1をアラインし、特定の患者の治療のために制御ユニット5に記憶される治療計画に従って放射線源1及びコリメータ4のさらなるパラメータを制御する。
【００３５】
治療計画は、構造物の放射線治療のための照射パラメータを規定する。これらのパラメータは、患者体内の標的領域に対する放射線源1の位置合わせ、治療中に使用されるコリメータ構成、及び放射線強度を含む。
【００３６】
治療計画を生成するために、放射線治療システムは計画ユニット7を有する。計画ユニット7は、例えばパーソナルコンピュータのようなコンピュータ装置として構成され、治療計画を生成するための治療計画ソフトウェアを実行して、治療フラクションの実行を制御するために制御ユニット5によって使用される。一実施形態では、計画ユニット7は、制御ユニット5の近傍に配置され、制御ユニット5に直接接続されてもよく、治療計画はこの接続を介して計画ユニット5から制御ユニット4に送信されてもよい。さらなる実施形態では、計画ユニット7は、一つ又はそれより多くのデータネットワークを介して制御ユニット5に接続されてもよく、治療計画は、ネットワーク接続を介して送信されてもよい。代わりに、計画ユニット7は、治療計画を適切なデータ記録手段に記憶し、このデータ記録手段は制御ユニット7に搬送され、データ記録手段から治療計画を読み出すことができる。後者の実施形態では、計画ユニット7は、制御ユニット5から離れて配置されてもよい。
【００３７】
治療計画の生成は、反復プロシージャに従って、計画ユニット7のオペレータ（例えば、医師によって）の制御下で行われる。このプロシージャでは、最初の治療計画が生成され、その後、一つ又はそれより多くの最適化サイクルで変更されてもよい。
【００３８】
典型的には、最初の治療計画（及び変更治療計画）は、患者の体の内部画像に基づいて生成され、好ましくは、標的構造を示し、標的構造を囲む追加の構造を示すことができる三次元画像である。通常、画像は、一般にボクセルと称される小さなボリューム要素から構成されてもよく、画像は、例えばCT又はMRIのような当業者に知られている何れかの適切な撮像モダリティを使用して生成されてもよい。特に、画像は、位置特定ユニット6が撮像装置を含む場合、放射線治療システムの位置特定ユニット6を使用して生成されてもよい。しかしながら、画像は、同様に、他の撮像装置を使用して生成されてもよい。
【００３９】
患者の体の内部画像において、最初に治療される標的構造が識別される。これは、自動又は半自動プロセスで行われることができ、標的構造の輪郭が画像内に描かれる。さらに、さらなる構造が、標的構造に加えて画像中で識別され得る。このようなさらなる構造は、特に、標的構造の近傍に位置され、標的構造より低い放射線を受け、又は放射線量を受けない器官などのクリティカルな体領域を含むことができる。そのような構造は、本明細書の以下のリスクのある構造と称される。例えば、標的構造が前立腺である場合、そのような構造は、膀胱、腸及び骨の部分を含み得る。
【００４０】
次のステップでは、初期治療計画は、前の計画プロシージャを使用して生成されることができる。このようなプロシージャでは、治療パラメータは、オペレータによって経験に基づいて手動で特定されるか、又は治療パラメータは半自動プロセスで規定され、オペレータによって受け入れられるか、又は変更されることができる治療パラメータについての提案を提供することにより、計画ユニット7がオペレータを支援する。そのような提案は、例えば、知識に基づくアルゴリズムに従って生成されることができる。パラメータを特定した後、得られる線量分布が決定され、オペレータによって所望の線量分布と比較される。分布間の差が大きすぎる場合、処理パラメータは変更され、オペレータが結果に満足するまで、線量計算は1回又は数回繰り返されることができる。
【００４１】
代わりの好ましい実施形態では、初期治療計画は反転計画プロシージャで生成される。このようなプロシージャでは、オペレータは最初に治療目標を特定する。次に、計画ユニット7は、最適化プロシージャを実行して、治療目標が達成されるように治療パラメータを決定する。
【００４２】
治療目標は、治療目標及び/又は治療制約のセットを含み得る。患者に送達されるべき最小放射線量、患者に送達されるべき最大線量、患者の体の所与の領域（特に、標的構造及び/又はリスクのある構造）に送達されるべき最大放射線量、所与の体領域（特に標的構造）に送達されるべき最小放射線量、（典型的には標的構造の領域である）特定の領域に送達されるかを示すインジケーションを含む計画ユニット7のオペレータによって特定されることができる異なる種類の目標がある。標的構造については、これらの目標の何れかの組合せが特定されることができる。リスクのある構造については、特に、所与の領域に送達されるべき最大線量が、特に特定されることができる。さらに、重み付けが各目標に割り当てられることができ、全体の治療目標におけるその重要性を反映することができる。このような重み付けが一つ又はそれより多くの目標に割り当てられるとき、計画ユニットは、このような目標が互いに競合している場合、より高い重み付けを有する目標が、より低い重み付けを有する目標より高い可能性で満足されるように、治療パラメータを計算することができる。
【００４３】
そのような目標に加えて、治療計画を作成するための制約が特定されることができる。このような制約は、放射線治療中に違反してはならない目標に対応する。
【００４４】
目標及び制約を特定するために、計画ユニット7は、対応するユーザ入力を受け取るための適切なユーザインタフェースを提供することができる。特に、計画ユニット7は、オペレータが手動又は半自動プロシージャで患者の内部画像内の治療される標的構造及びリスクのある構造を描写することを可能にするグラフィカルユーザインタフェースを提供することができる。描写される構造及びその領域について、オペレータは、上で説明したように治療目標及び制約を特定することができる。同様に、さらなる実施形態では、オペレータが目標及び制約を他の方法で特定することが可能である。
【００４５】
特定される目標及び制約に基づいて、計画ユニット7は、適切な最適化アルゴリズムに従って治療計画を計算する。1つの可能な実施形態では、最適化アルゴリズムは、個々の目標関数Fkの集合であるコスト関数Fを最小化することができ、各目標関数Fkは1つの目標を表す。一実施形態では、コスト関数Fは、特に、目標関数Fkの加重和、すなわち、
2019500971.tif 000003
になる。ここで、τは決定されるべき治療パラメータのセットを示し、パラメータwkは目標kの重み付けを示す。一例として、あるボリュームVに対する最大/最小放射線量を表す目標関数は、
2019500971.tif 000004
によって与えられる。ここで、最大線量が特定される場ｖ合、f（di、dk）=H（di-dk）であり、最小線量が特定される場合、f（di、dk）=H（dk-di）となる。△viは、ボクセルiのボリュームを示し、di=di（τ）は、放射線パラメータτが使用されるときボクセルiに送達される放射線量であり、dkは、ボクセルVに送達される最大/最小放射線量であり、Hは、
2019500971.tif 000005
によって規定されるヘビサイドステップ関数である。
【００４６】
治療パラメータを最適化するために特定される制約は、計画ユニット7が前述の関数F（τ）を最小化し、同時に
2019500971.tif 000006
が満たされることを保証するように、関数C（τ）によって表されることができる。
【００４７】
目標関数が最小化され、制約が満たされるように治療パラメータを決定するため、何れかの適切な最適化アルゴリズムが計画ユニット7によって使用されてもよい。例示的な一実施形態では、計画ユニット7は、P.Gillらの「NPSOL5.0のためのユーザガイド：非線形プログラミングのためのFortranパッケージ」（技術報告書SOL86-6、2001年改訂）に記載されるアルゴリズムを使用してもよい。しかしながら、当業者に知られている他の適切なアルゴリズムも同様に使用することができる。
【００４８】
治療計画の生成は、複数の基準（目標及び制約）に基づく複雑な最適化問題であるため、通常、初期治療計画は最適治療パラメータを含まず、それ故に通常、初期治療計画は、放射線治療を患者に提供するための最終的な治療計画として使用されない。むしろ、標的構造を最適にカバーし、リスクのある構造を最適に避ける所望の線量分布を実現するために、一つ又はそれより多くのオペレータ支援ステップにおいて初期治療計画に変更は加えられることができる。したがって、最終的な治療計画は、連続する計算サイクル及び各サイクルにおいて生成され、オペレータは、最適な治療パラメータを見つけるために、前のステップで生成される治療計画に変更を加えることができる。
【００４９】
このプロセスでは、所定の基準に従って1サイクルが自動的に終了させられることができる。具体的には、（達成されるべきグローバル最小値の代わりにローカル最小値でもよい）目標関数の最小値が決定されるとき、1サイクルが自動的に終了し、及び／又は所定の計算時間後、又は（特に、計算が再帰的プロシージャを使用して行われる場合）所定数の計算ステップの後に、1サイクルが終了する。同様に、他の適切な基準に従ってサイクルを終了することも可能である。さらに、計画ユニット7のオペレータが手動でサイクルを終了することも可能である。
【００５０】
計画プロセスの各サイクルが完了すると、計画ユニット7のオペレータは、所望の線量分布が達成されているかをチェックするために、前のサイクルで生成される治療計画から生じる線量分布をレビューすることができる。治療計画が所望の線量分布をもたらさない場合、オペレータは次のサイクルで新しい治療計画の生成を開始することができる。オペレータが線量分布をレビューし、その品質を評価するのを支援するために、計画ユニット7は自動的に治療計画の品質を評価し、対応するインジケーション及び提案をオペレータに提供することができる。そのような自動評価は、線量分布又は治療計画を、以前に同じ標的構造を治療するために使用される治療計画又は臨床的に承認される線量分布と比較することによって行われ得る。
【００５１】
このプロシージャは繰り返され、各繰り返しサイクルで、オペレータがプロセスを停止するまで、新しい治療計画が生成される。これは、生成される治療計画が所望の線量分布をもたらすとき、又はオペレータが他の理由でそれを行うことを決定するときに行われ得る。それから、このプロセスで生成される最後の治療計画は、放射線治療を送達するために使用されてもよく、この目的のために、上述の方法で放射線治療システムの制御ユニット5に提供されてもよい。最適化サイクルで新しい治療計画の生成を開始するために、計画ユニット7のオペレータは、前のサイクルで使用される治療目標を変更することができる。治療目標の変更は、例えば最大又は最小線量の値の変更又は特定の領域に均一に送達される線量値の変更のような、前のサイクルにおける治療計画を計算するために使用される目標及び/又は制約の変更を含む。さらに、変更は、目標及び/又は制約の追加又は削除を含むことができる。
【００５２】
例えば、新しい治療計画は、最初に、所望の線量分布が標的構造に送達されることを確実にする治療目標に基づいてのみ生成されることができる。特に、これらの治療目標は、所定の放射線量が標的に送達されるようにオペレータによって規定されてもよい。それから、オペレータは、標的構造の近傍でリスクのある特定の構造に送達される結果として得られる放射線量を評価するために、これに基づいて生成される治療計画をレビューすることができる。オペレータが、このプロセスにおいて、リスクのある構造物に送達される放射線量が高すぎると決定する場合、オペレータは、リスクのある構造物に送達される放射線量を減らすために、さらなる治療目標を追加することができる。さらなる例として、生成される治療計画が、標的構造のある領域（いわゆるホットスポット）に過度の放射線量の送達をもたらし、標的構造の特定の領域（いわゆるコールドスポット）への、不十分な放射線量の送達をもたらす状況が生じる可能性がある。この場合にも、オペレータは、標的構造に対するより均一な線量分布を達成するために、更なる目標及び/又は制約を加えることができる。当然のことながら、これらの例は完全でも限定的であると理解されるものでもない。むしろ、オペレータが最終的な治療計画を生成するプロセスにおいて治療目標を変更する他の及び/又はさらなる理由が存在し得る。
【００５３】
さらなる実施形態では、治療中に標的構造の変化を考慮するために、治療計画が治療中に変更される適応治療計画が実行されてもよい。そのような変化は、特に、変更に先行する処理フラクション中の標的への放射線の送達、及び/又は例えば標的構造の自然な動き及び/又は変形などの他の影響から生じ得る。これらの実施形態では、一つ又はそれより多くの治療フラクションが、1つの最適化サイクルと次の最適化サイクルとの間に患者に送達されている。さらに、治療計画の再計算は、フラクションの送達後に取得される標的構造の新しい画像に基づいて行われることができ、新しい画像は、標的構造の変化を示す。この画像に基づいて、オペレータは、標的構造の変化を考慮して、前に特定される治療目標を変更することができる。それから新たな治療計画は、治療計画は治療が開始される前に反復的に発生される実施形態のように計算されてもよい。
【００５４】
適応治療計画は必然的に反復最適化プロセスを必要とし、したがって、本発明は、特にそのような治療計画に関連して有利に使用されることができる。
【００５５】
1つのサイクルで新しい治療計画を生成するために、計画ユニット7は異なる方針を使用することができる。第1のタイプの方針に従って、計画ユニット7は、前の治療計画に含まれる情報を再使用又は維持することができる。このような方針は、本明細書ではウォームスタート方針とも称される。さらなる方針によれば、計画ユニット7は、前の治療計画からの情報を使用することなく、新たに治療計画を計算することができる。計画ユニット7は、新たな治療計画を最初から計算する。これは、基本的には、第1の治療計画の計算と同じ方法で行われることができる。この方針はコールドスタートとも呼ばれる。
【００５６】
原則として、ウォームスタート方針がより少ない計算リソース又はより少ない計算時間を必要とするため、ウォームスタート方針は好ましい。しかしながら、治療目標になされる全ての変更に対してウォームスタートは不可能であることがわかっている。したがって、計画ユニット7は、最適化プロセスの各サイクルに対して、このサイクルで新たな治療計画を生成するために、ウォームスタート又はコールドスタートのいずれが実行されるべきかを決定する決定ユニット8を有する。好ましくは、決定ユニット8は、所定の基準に従って可能である場合にウォームスタートが行われ、ウォームスタートが所定の基準に従って不可能なときにコールドスタートのみが実行されるように構成される。好ましくは、所定の基準は、不必要なコールドスタートが回避されるように設定される。すなわち、基準は、オペレータによって行われた変更がこの方針に従うことを可能にするときにウォームスタートが実行されるように構成される。
【００５７】
決定ユニット8は、最適化プロシージャの各ステップにおいて、計画ユニット7のオペレータが治療目標を変更したかを決定する。オペレータが一つのステップで線量分布をレビューし、治療目標の変更なしで最適化プロシージャを進めることを決定するため、これは常にそうであるとは限らない（一方例えば、数値最適化アルゴリズムのステップサイズの変更のような他の変更が最終的に行われてもよい）。決定ユニット8は、治療目標が変更されていないことを1つのサイクルで見出す場合、前に特定される治療目標に基づいて最適化を進めるよう計画ユニット7を制御する。
【００５８】
決定ユニット8が治療目標は変更されていると決定した場合、好ましくは、各変更に所定のカテゴリを割り当てるために、所定の基準に従って治療目標の変更を分類する。決定ユニット8は、この変更のために決定されるカテゴリに従って、各変更に対する最適化プロシージャをさらに実行するための方針を選択する。この目的のために、所定の方針は、所定のカテゴリの各々に割り当てられることができる。この割り当ては、決定ユニット8において予め構成されてもよく、オペレータがこの割り当てを調整することも可能である。カテゴリ及び割り当てられる方針を決定する際、決定ユニット8は、方針に従って最適化プロシージャの次のステップを実行するように計画ユニット7を制御する。
【００５９】
好ましいウォームスタートについて、可能な変更の割り当てられるカテゴリに従って決定ユニット8によって選択され得る、異なるウォームスタート方針が存在し得る。以下でさらに説明するように、これらのウォームスタート方針は、次の最適化サイクルにおいて変更されるべき前に生成される治療計画の部分を選択する方法において特に異なっていてもよい。
【００６０】
前に規定される治療目標（目標及び制約）の軽微な変更の場合、いくつかのウォームスタート方針を適用することができる。そのような軽微な変更は、可能な変更の1つの所定のカテゴリに対応することができ、予め特定される目標の線量値のみが所定の閾値より多くない量だけ変更される場合にのみ、特に決定ユニット8によって決定される。閾値は、先に規定された線量値に対して規定されることができる。特に、閾値は、前に規定される線量値の10％及び30％の間であり、好ましくは、閾値は、前に規定される線量値の20％になり得る。
【００６１】
決定ユニット8が治療目標の軽微な変更を決定する場合に適用され得る1つのウォームスタート方針に従って、計画ユニット7は、変更が行われなかったかのように最適化アルゴリズムを続けることができる（すなわち、前の治療計画の部分は、次の最適化サイクルにおいて変更されるように選択される）。この方針は、軽微な変更の場合、（全体）コスト関数の最小値のより良い近似が、最適化アルゴリズムの変更されていない入力パラメータに基づいて計算されるとき、変更される治療目標は満たされるという経験に基づいている。
【００６２】
治療目標の軽微な変更の場合に適用され得るさらなるウォームスタート方針は、決定ユニット8が治療計画のセグメントを識別し、治療目標の他のセグメントより低い放射線量が送達される（すなわち放出される）ことを有する。それから、検出ユニット8は、変更が識別されるセグメント（すなわち、より低い放射線量が送達されるセグメント）のみになされるように変更治療目標に基づいて前に生成される治療計画を変更するように計画ユニット7を制御する。他のセグメント（すなわち、より高い放射線量が送達されるセグメント）が、この方針の下で変更されずに維持される。
【００６３】
このウォームスタート方針は、治療計画の一部、すなわち特定されるセグメントのみが、治療計画を再計算する際に精緻化され、これらの部分が治療計画から生じる全体の線量分布に及ぼすより小さい影響を有するという利点を有する。これにより、再計算の計算の複雑さを削減することができ、再計算中の全体的な線量分布を劣化させるリスクを低減することができる。
【００６４】
一実施形態では、前述のウォームスタート方針は、軽微な変更のカテゴリの所定のサブカテゴリに割り当てられることができる。これらのサブカテゴリは、変更される線量値の異なる閾値に基づいて規定されることができ、上で説明したような相対的な変化に関して規定されることができる。したがって、決定ユニット8は、予め規定される治療目標の線量値の変化が第1の閾値よりも小さい場合に第1のサブカテゴリを決定し、予め規定される治療目標の線量値の変化が、第1の閾値と第1の閾値よりも大きい第2の閾値との間にある場合、第2のサブカテゴリを決定してもよい。この場合、決定ユニット8は、治療目標の変更が第1のサブカテゴリに属する場合、上述の第1のウォームスタート方針を適用する（すなわち、変更されていない治療目標に基づいて最適化を進める）ように計画ユニット7を制御し、治療目標の変更が第２のサブカテゴリに属する場合、上述の第２のウォームスタート方針を適用する（すなわち、より低い放射線量が送達される、治療計画のセグメントのみを精緻化する）ように計画ユニット7を制御する。
【００６５】
同様に、決定ユニット8は、軽微な変更の場合、前述のウォームスタート方針の1つのみを選択するように構成されることが一般に可能である。
【００６６】
さらなるウォームスタート方針にしたがって、決定ユニット8は計画ユニット7を制御して、治療計画の全ての部分を変更することができ、変更される治療目標に潜在的に寄与する。これらの部分は、特に、変更される治療目標が参照する体領域に放射線を送達するための治療パラメータを特定する治療計画のそのような部分（例えば、治療目標が最小又は最大放射線量又は均一線量条件を特定する体領域）を含む。治療計画が上記のようにセグメントを規定するとき、治療計画の関連部分は、変更される治療目標が参照する領域に放射線が送達されるセグメントの特定を特に含む。治療計画の関連セグメント又は部分は、逆投影プロシージャに基づいて決定されてもよい。このプロシージャでは、関連する領域に含まれるボクセルに当たるビーム部分の起点が決定されることができ、その起点からの放射線の放射を特定する治療計画の部分が決定されることができる。一実施形態では、治療計画の関連部分の選択は決定ユニット8で行われることができ、決定ユニット8は計画ユニット7を制御して選択部分を変更することができる。
【００６７】
上述したウォームスタート方針は、予め特定される目標、特に特定の体領域に送達されるべき最大又は最小放射線量又は均一な線量条件を特定する目標の線量値の主要な変更の場合に、決定ユニット8によって特に選択され得る。そのような主な変更は、前述の閾値よりも大きい、前に規定された治療目標の線量値の変化を含むことができる。従って、主要な変更は、前に規定される治療目標の線量値の変化から成り、軽微な変更として分類されない変更を含み得る。
【００６８】
治療目標の変化の前記カテゴリは、前に特定される治療目標の線量値の変更に関連するが、さらなるカテゴリは、好ましくは、治療目標の追加又は削除を有する治療目標の変化を含む。また、治療目標にそのような変更が加えられた場合、ウォームスタート方針に従って新しい治療計画を計算することが可能になる。
【００６９】
このような変更の場合、特に新たな目標及び/又は制約が追加されるとき、決定ユニット8は、標的構造領域が変更に応じて変更されるか、すなわち標的構造の描写が変更されたかを決定する。例えばこれは、前に特定される治療目標の下でそのような目標又は制約にもたらされなかった特定の体領域に特定の最小放射線量を送達することを目的とする新しい目標又は制約が追加される場合である。好ましくは、ウォームスタート方針は、標的構造の領域が変更されない場合にのみ適用される。そうでない場合、すなわち、標的構造を含む領域の変化の場合、コールドスタートが行われることができる。これは、通常、治療計画は主として標的構造領域に基づいて生成されるので、この領域の変更は、通常、最初から治療計画の新しい計算を必要とするという事実による。
【００７０】
決定ユニット8は、標的構造領域が治療目標の追加に関連して変更されないと決定した場合、追加される治療目標が目標又は制約であるかを決定することができる。決定ユニット8は、目標が追加されると決定したとき、計画ユニット7を制御して、ウォームスタート方針に基づいて治療計画を再計算することができる。一実施形態では、この場合に選択される方針は、解決されるべき最適化問題の分解を、連続的に解決される一連の部分最適化問題のシーケンスに含めることができる。1つの関連する実施形態では、1つの部分最適化問題のコスト関数は、次の部分最適化問題を解決する際の制約として使用されてもよい。
【００７１】
この方針に従って、部分最適化問題の1つは、前に規定される治療目標に基づいて生成されるコスト関数の最小化に対応することができる。この問題は既に最適化プロシージャの前のサイクルで解決されており、このサイクルで得られた関連結果は治療計画を再計算する際に使用され得る。一つ又はそれより多くのさらなる部分最適化問題は、計画ユニット7のオペレータによって追加される一つ又はそれより多くの新しい目標に関する治療計画の最適化に対応し得る。複数の新しい制約が追加されている場合、計画ユニット7は、特に、部分最適化問題の範囲内で、各追加される目標を別々に処理し、追加される目標の階層的ランキングに従って追加される目標に対応する部分最適化問題を連続的に解決することによって治療計画を最適化することができる。この場合、より高くランク付けされる目標に対する部分最適化問題は、より低くランク付けされる目標に対する部分最適化問題に先行して解決され得るので、アルゴリズムは、より高くランク付けされる目標を満たすソリューションを発見するより高い可能性がある。これはいわゆる辞書式順序付け方法に対応する。
【００７２】
追加される目標の階層的ランキングは、所定のルールを使用して計画ユニット7又は決定ユニット8において自動的に行われてもよい。このようなルールによれば、（通常、そのような目標のための標的構造に含まれる）特定の体領域に送達されるべき放射線量を増加させることを目的とする目標は、（通常、リスクのある構造に対応する）特定の体領域に送達されるべき放射線量を減少させることを目的とする目標よりも高い優先度（すなわちより高いランク）を有する。これに加えて、又は代替として、階層ランキングは、所定のルールに基づいて決定され、及び/又は計画ユニット7のオペレータによって規定され得る、目標の放射線生物学的又は臨床的優先度に基づいて確立され得る。同様の階層的ランク付けは、（この計算では、辞書式順序付けアプローチが使用され得るため）治療計画の第1のバージョン又は他の先行するバージョンを計算するためにも使用され得る。
【００７３】
さらに、決定ユニット8が新たな制約は追加されると決定する場合、次の最適化サイクルにおける治療を計算するための方針は、ウォームスタートとコールドスタートとの組み合わせに対応することができる。この方針に従って、決定ユニット8は、次の最適化サイクルにおいて最初にウォームスタートを実行するように計画ユニット7を制御することができる。特に、前に特定される目標の線量値の主な変更の場合になされるのと同じ態様で治療計画を再計算するように計画ユニット7を制御してもよく、すなわち、新たな制約が参照する体領域に放射線を送達するための治療パラメータを特定する、治療計画のこれらの部分を変更するように計画ユニット7を制御してもよい。このようにして計算される治療計画が新たな制約を満たすかが判断されてもよい。この場合、計算される治療計画は、この最適化サイクルの結果として使用される。そうでない場合、決定ユニット8は、新しい制約を含む変更される治療目標に基づいてコールドスタートを実行するように計画ユニット7を制御することができる。
【００７４】
変更の更なるカテゴリは、目標及び制約の削除を含むことができる。ユーザが治療目標のそのような変更を提供するとき、決定ユニット8は、前に生成される治療計画が他の規定される治療目標を満たすかをチェックすることができる。この場合、決定ユニット8は計画ユニット7を制御して最適化を進めることができる。他のカテゴリでさらに変更が加えられる場合、このカテゴリに割り当てられる方針に従って最適化が進められる。前に生成される治療計画が他の（削除されていない）目標及び/又は制約を満たさない場合、決定ユニット8は、計画ユニット7を制御して次の最適化サイクルにおけるコールドスタート方針に従って治療計画を新たに計算する。コールドスタート方針を適用する理由は、目標及び/又は制約の削除が、最適化問題の可能なソリューションに対して「探索空間」を拡大し、したがって、治療目標を達成するさらなるソリューションを見出すことができることにある。
【００７５】
決定ユニット8は、ウォームスタート方針が特に上述の変更のカテゴリに従って次の最適化サイクルで使用できることを決定しない場合、計画ユニット7を制御してコールドスタートを実行することができる。
【００７６】
図2は、1つの最適化サイクルにおける治療計画の再計算を制御する方法の一実施形態において実行されるステップを概略的かつ例示的に示す。ステップ201の観察サイクルの開始の際、決定ユニット8は、ステップ202において、オペレータが治療目標を変更したかをチェックする。決定ユニット8は、ステップ202において、オペレータが治療目標を変更していないと決定した場合、計画ユニット7に、前に規定される治療目標に基づいて最適化を進めるよう命令する（ステップ203）。そうでない場合、すなわち治療目標が変更されている場合、決定ユニット8は、ステップ204において、変更が、前に規定される治療目標で特定される線量値の変更を含むかをチェックすることができる。この場合、決定ユニット8は、ステップ205において、変更が軽微な変更からなるかをチェックすることができる。決定は、変更が軽微な変更からなると決定する場合、ステップ206において計画ユニット7を制御して、ウォームスタート方針に従って治療計画を再計算することができる。この目的のために、上記の軽微な変更のためのウォームスタート方針の1つが適用されることができる。ウォームスタート方針を選択するために、計画ユニット7は、随意に、上述したような軽微な変更の適用可能なサブカテゴリを決定することもできる（図2には示されていない）。決定ユニット8が、ステップ205において、変更が軽微な変更から成っていないと決定した場合、変更は大きな変更を含む。この場合、決定ユニット8は、ステップ207で計画ユニット7を制御して、軽微な変更の場合に使用されるウォームスタート方針とは異なるさらなるウォームスタート方針に従って治療計画を再計算することができる。特に、決定ユニット8は、ステップ207において計画ユニット7を制御して、主要な変更に対して上述したウォームスタート方針を適用することができる。
【００７７】
決定ユニット8が、ステップ204において、前に特定される治療目標に特定される線量値の変更を含まない治療目標の変更を決定する場合、ステップ208において、新しい目標が追加されるかを検査する。この場合、決定ユニット8は、ステップ209において、標的構造の領域が新しい目標の追加の結果として維持されているかをチェックすることができる。この場合、決定ユニット8は、ステップ210において計画ユニット7を制御して、例えば上述したようなウォームスタート方針に従って治療計画を再計算することができる。そうでない場合、すなわち、ステップ209において、決定ユニット8は、標的構造の領域が変更されていると決定した場合、ステップ211において計画ユニット7を制御して、コールドスタート時に治療計画を新たに計算する。
【００７８】
さらに、ステップ208において、決定ユニット8は、変更される治療目標が追加される目標から成っていないと決定した場合、決定ユニット8は、ステップ212において、変更される治療目標が新たな制約を有するかをさらにチェックする。この場合、決定ユニット8は、ステップ213において計画ユニット7を制御して、次の最適化サイクルにおいて、前に生成される治療計画に基づいて治療計画を再計算し、コールドスタートを行い、この場合、再計算により、追加される制約を満足しない治療計画が得られる。
【００７９】
決定ユニット8は、ステップ212において、変更される治療目標が追加される制約を含まないと決定する場合、変更される治療目標において目標及び/又は制約は削除されることができる。この場合、決定ユニット8は、ステップ211に進み、前に生成される治療計画が前に生成される治療目標を満たす場合、治療計画を新たに計算するためにコールドスタートを実行するか、又は最適化を続行するように計画ユニット7を制御することができる。
【００８０】
以上のように、決定ユニット8は、治療目標の変更が上述したカテゴリの一つに対応するかを連続的にチェックし、計画ユニット7を制御して、カテゴリに割り当てられる方針に従って新たな最適化サイクルにおける治療計画を計算する。この点に関して、当業者であれば、特に、変更が異なるカテゴリに対応するかのチェックは、前述の順序で行われる必要はなく、原理的に何れかの他の順序で行われることができることを理解する。
【００８１】
さらに、当業者であれば、他の及び/又はさらなるカテゴリの変更を規定し、変更カテゴリと方針との間に異なる割り当てが存在し得ることを理解する。さらに、前述のウォームスタート方針は、可能なウォームスタート方針の例として理解されるべきである。したがって、他の及び/又はさらにウォームスタート方針を適用することができる。
【００８２】
開示される実施形態に対する他の変更は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、クレームされる発明を実施する際の当業者によって理解され得、達成され得る。
【００８３】
特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という単語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。
【００８４】
単一のユニット又は装置は、特許請求の範囲に記載されるいくつかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【００８５】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体上に記憶/配布され得るが、インターネットなどの他の形態で配布されてもよい又は他の有線又は無線電気通信システムを含む。
【００８６】
特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
2019500971.tif 000007
【図２】
2019500971.tif 000008
【国際調査報告】
2019500971.tif 000009
2019500971.tif 000010