在考虑目标体积的运动的情况下粒子照射的照射规划的制作方法_2

文档序号:9264223阅读:来源:国知局
重扫描 通道上并且每个重扫描通道的各个粒子数也可以不同。例如可以有利的是,在目标体积的 已知的运动中、尤其是在目标体积的密度起伏中,在运动的一个阶段中在目标点沉积高的 粒子数,而在运动的另一个阶段中只沉积低的粒子数,以便这样通过统计学补偿作用获得 在目标体积中的剂量分布的优化的均一性。换句话说,击中选定的、目标体积的目标点可以 与目标体积的运动状态相互关联。通过在照射规划中考虑运动,可以总体上较清楚地限定 目标体积中的剂量沉积的边缘区域,并且包围目标体积的材料(如尤其是健康组织或要保 护的器官)的照射负载减少。
[0027] 最后由获得的目标点、运动和目标体积的目标点基于所述运动造成的偏差的数据 产生用于照射设施的控制参数,从而可以利用照射设施沉积每个目标点的希望的校正的理 论剂量。尤其是控制参数具有每个目标点和重扫描通道在目标体积中要沉积的粒子数。
[0028]目标点可以配置给粒子束的等能量层。由此目标点可以以恒定的粒子能量、亦即 尤其是未改变的加速器设定来照射等能量层。换句话说有利的是,分别相继击中目标点的 配置给等能量层的部分,以便更少地改变加速器设定并且因此缩短总照射过程的持续时 间。
[0029] 可以尤其是对于粒子束的等能量层计算用于目标体积的目标点的预期剂量分布。 优选地,分别随着所确定的运动状态的出现、亦即例如运动的参考状态而击中等能量层。换 句话说开始(击中)等能量层可以与确定的运动阶段同步。这可以相对于目标体积的运动 进一步提尚剂量沉积的稳定性。
[0030] 此外在本发明的范围中的是,设定一种用于利用粒子照射设施借助重扫描照射在 体中设置的运动的目标体积的方法。该照射方法尤其是利用在照射的准备阶段中产生的照 射规划数据,其方式为,将照射计划加载到照射设施的控制单元中。
[0031] 为了在照射过程中探测目标体积的运动而考虑运动检测设备,从而在照射过程中 预先计算的运动也可以借助实际运动进行校验和/或校正。借助运动检测设备的数据可以 据此生成用于照射设施的其他的控制参数,借助其可以校正基于照射规划预先计划的理论 剂量。
[0032] 借助照射参数产生的控制参数和借助运动检测设备产生的其他的控制参数最后 被考虑用于控制粒子束,从而在考虑目标体积的运动的情况下可以用粒子束照射目标体 积。
[0033] 在本发明的范围中也提供适合实施上述方法步骤的照射设施。
【附图说明】
[0034] 接着借助实施例和参考附图进一步解释本发明,其中,相同的和类似的元件部分 地设有相同的附图标记并且不同的实施例的特征可以相互组合。
[0035] 对附图的简要描述
[0036] 在附图中示出:
[0037]图1照射设施的构造的概览图,所述照射设施在重扫描方法的范围中提供粒子 束;
[0038] 图2为了控制照射设施而使用的构件的示意图;
[0039] 图3转向和调制设备的示意图以及对目标体积的照射;
[0040] 图4通过按照本发明的方法获得的在目标体积中的剂量分布变化;
[0041] 图5按照本发明的方法的步骤的概览图。
【具体实施方式】
[0042] 图1示出本身已知的粒子治疗设施10的示意构造。粒子治疗设施10产生和加速 被加载的粒子,所述粒子以粒子束20的形式被提供用于进一步使用并且借助束引导装置 17可转向到可限定的目标体积34(参看图3)中。目标体积34例如在肿瘤治疗的范围中包 含肿瘤,但为了科学目的、动物实验、模型和材料样本并且普遍为了研宄粒子束和/或粒子 治疗也可以限定包含无生命材料和/或细胞培养的目标体积34。粒子治疗设施10也用于 利用粒子束20照射模拟器,借助其许多照射参数在对病人进行照射或治疗之前和/或之后 可以被校验。
[0043] 粒子在图1示出的示例中在两个离子源11之一中产生和预加速。离子源11可以 尤其是提供从质子至铀的各种微粒。基于其对于粒子治疗有利的特性(如与材料的特征 (与微粒相关的)相互作用和渗透深度)而优选使用质子、JT介子、氦离子或特别优选碳离 子。特别普遍地优选使用强子作为粒子。借助低能束引导装置12,粒子穿入预加速器13、 在所示出的情况中即直线加速器UNILAC13 (Universal Linear Accelerator)中。直线加 速器13将粒子加速至第一能级并且将粒子汇集成粒子束20。粒子以第一能级最后利用另 一个低能束引导装置12穿入加速器单元15、例如如示出的同步加速器亦或回旋加速器中, 并且在那里进一步加速至可针对相应使用而设定的提取能量。束引导装置17最后将粒子 束20引导到测量室19或治疗室21中的称为"Target"的希望的目标上,在那里具有典型 的3至30毫米的束直径的粒子束20可以被使用或在那里被提供。
[0044] 为了准确地定位粒子束20以便击中在体77中的目标体积34的目标点30,在测量 室或照射室19或治疗室21中设置转向和调制设备22,以用于使粒子束20横向(亦即水 平)和垂直转向以及用于能量调制以便快速地改变粒子束能量,所述粒子束能量确定粒子 束20的渗透深度(纵向变化)。因为就此可以连续地击中在目标体积中的目标点的全部栅 格,并且连续地击中目标点称为"扫描",所以该设备称为栅格扫描设备22。但本发明不限于 使用栅格扫描设备22,而是可以使用照射方法:点扫描(Spotscan)、连续照射和栅格扫描。
[0045] 击中目标体积34的目标点30的顺序在照射计划中被确定,所述照射计划还可以 包含其他重要的参数,如尤其是目标体积34的参数和/或目标体积34的预期运动。栅格 扫描设备22的一个重要优点是,其提供如下可能性,即,将粒子束20持久地对准目标体积 34,而不会为了击中相应的目标点30而单独激活所述粒子束。
[0046] 整个粒子治疗设施10最后由加速器控制系统控制,所述加速器控制系统尤其是 控制加速器单元15以及束引导装置17并且收集用于监控束参数的测量数据。必要时可以 基于照射计划设定用于控制粒子治疗设施10的参数,从而照射计划也具有用于控制粒子 治疗设施10的设定数据。
[0047] 图2示出本身已知的设备的示意图,该设备在构建照射计划、即照射规划时为了 产生数据记录(所述数据记录限定在体77中的目标体积34中的目标点30)并且在控制如 图1示出的照射设施10时可被使用。
[0048] 借助计算机X光断层照相装置或核磁共振X光断层照相装置71或借助其他诊断 设备可以确定要照射的肿瘤或另一种目标体积34的位置和尺寸。X光断层照相装置71的 数据直接或在通过用于构建数据记录的装置81整理之后被处理。装置81例如是工作空间 计算机、工作站或另一种计算机。可选地,装置81此外通过其用户界面、软件或其他特征而 适合使得医学人员在那里限定目标体积34、要应用的剂量、将所述剂量分成多个份额的划 分、照射方向和粒子治疗的其他细节。
[0049] 要照射的体77可以利用不同构成的监控设备在由粒子治疗设施10照射之前、期 间或之后被监控。例如设置PET照相机72 (PET = Positronen-Emissions-Tomographie)和 /或用于检测要照射的体77的距离传感器73,所述体支撑在支撑面78上。PET照相机72 和/或距离传感器73和支撑面78可以设置在以上借助图1示出的照射室19之一内。在 该情况中可以借助PET照相机72和/或距离传感器73检测通过粒子束20产生的剂量以 及被照射的体77的运动。备选地,PET照相机72、距离传感器73和支撑面78设置在照射 室外。备选或附加地,可以借助荧光镜检查设备、X射线设备、超声传感器、呼吸带和/或其 他外部传感器来监控体77。
[0050] X光断层照相装置71、PET照相机72和距离传感器73的数据可以由用于确定一 个或多个运动参数的设备82处理。借助设备82可以在照射之前或照射期间定量检测体77 的部分区域的(例如基于呼吸或心跳的)运动。由设备82确定的一个或多个运动参数可 以被用于构建数据记录的装置81纳入考虑。
[0051] 尤其是关于典型的和/或周期性的运动的幅值或关于目标体积的空间位置和/或 从外面例如借助距离传感器73可检测的大小之间的关系的数据适合于在构建数据记录时 被纳入考虑。备选或附加地,由设备82确定的参数或数据可以直接由用于控制如图1示出 的照射设施10的控制装置86处理。在照射期间由PET照相机72或距离传感器73检测的 数据特别适合于此。此外由装置81构建的数据记录进入通过控制单元86对设施10的控 制中。通过控制导线87或以其他方式,控制单元86与照射设施10耦合。
[0052] 照射设施10的借助图1示出的基本结构典型地用于多种粒子治疗设施和其他照 射设施。接着所述的实施例不仅可结合借助图1示出的照射设施和借助图2示出的设备而 且可结合其他照射设施和设备使用。
[0053] 图3示意性示出对目标体积的照射。加速器单元15提供粒子束20,所述粒子束 利用两个磁扫描对40、42横向于粒子束的束方向、亦即横向地在目标体积34上扫描。目标 体积34的目标点30限定目标体积的点栅,其中,目标点设置在多个等能量层中、在示出的 示例中即在等能量层341至347中。等能量层341至347连续地被粒子束20扫描。在图 3的实施形式中正在横向扫描等能量层345。目标体积34的运动通过箭头36标出。所述 运动可以借助检测体77的运动
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