專利名稱：照射至少兩個目標體積的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于計劃利用一條接近目標點的射線照射多個目標體積的方法、 一種用于照射這樣的目標體積的方法、一種用于照射多個目標體積的設備和一種用于控制這種設備的控制系統。
背景技術：
利用一條接近不同點的射線照射目標(射束掃描)是已知的。因此例如在照射腫瘤時例如使用特別是具有質子、α粒子或碳核的粒子射線、尤其是離子射線。順序依次地利用射線接近目標區域的各部分、目標點。粒子射線對于照射目標體積是特別有利的，因為它們朝向其末端在能量累積中經歷最大值(布拉格峰“Bragg-Peak”)。因此，例如也能有效地照射嵌入的空間結構，而不過分強烈地損壞嵌入的周圍環境。通常分層地照射空間的目標區域，其中決定進入深度的射線能量對于每層選擇成恒定的。(等能量層)。也已知所謂的體積掃描(也稱為“深度掃描”)，其中被依次接近的目標點不必配設于各個(等能量)層。本發明原則上也涉及射線由電磁波形成的實施形式。掃描方法能夠通過利用射線的掃描來實現匹配于目標形狀的照射；不同的掃描方法有所區別。柵格掃描特別是得到了證明。在此，粒子射線在預定的持續時間期間停留在很多要接近的柵格點中的每一個上，或者在每個所述柵格點上累積預定數量的粒子，但在柵格點之間并不斷開或者并不總是斷開；然而本發明原則上不限于柵格掃描，而是也可以與點掃描、連續的或不連續的掃描方法或與另一種掃描方法相聯系地應用。目標體積在此理解為這樣的空間區域，在該空間區域之內應該累積由操作人員、 例如由醫務人員規定的或開具的劑量。目標點是例如可通過三個笛卡爾坐標(X，y, ζ)的數據定義的地點，該地點通常位于要照射的對象之內和特別位于目標體積之內。如果使用柵格掃描，則須注意柵格點可能與目標點不同。目標點通常僅落到一部分柵格點上，亦即不是接近全部的柵格點，因為柵格通常不僅覆蓋一個或多個目標體積、而且覆蓋不被接近的周圍環境。此外，可以在空間固定的坐標系中說明柵格點，而目標點必要時在目標的坐標系中被觀察；特別是柵格點和目標點不必彼此相符。當然也可能的是，在一個共同的坐標系中示出柵格點和目標點；這里適合的是，使目標點落到柵格點上。在最簡單的情況下，給一個目標體積及其周圍環境分派一個覆蓋該體積的柵格， 其中在目標體積之內的柵格點與目標點相對應并且分派給該目標體積。粒子射線是一種具有限定的橫截面的、由粒子組成的并且具有限定的通常是窄的粒子能量譜的射線。粒子能量是單個的粒子在進入到要照射的對象中時的能量。如果在此涉及對準目標點的粒子射線，則這表明粒子射線(例如通過偏轉磁鐵) 在X-和y-方向上這樣偏轉，使得目標點例如位于重心中或者在最大注量或劑量的一條線上(或其延長部上)；并且目標點在粒子射線的布拉格峰中；特別是提及目標點的接近。在計劃照射時，通常為每目標點或每柵格點特別是確定下面的參量側向位置、能量——決定進入深度、焦點和粒子數量。通常應該例如在照射腫瘤時，在目標體積上得到劑量的確定的分配、亦即目標劑量分配、特別是用于確定離子的生物學上有效的目標劑量分配。目標劑量分配例如作為每單位體積的累積的能量來定量。以焦耳每千克(Gray)表示劑量是流行的。原理上也已知，在一次接受治療期間照射多個目標體積。在照射一個人時，這例如可以是肺部腫瘤和在縱隔中的淋巴結。在此，各個目標體積例如可以用相同的劑量但或者也可以用不同的劑量占據。

發明內容
本發明的目的在于，給出一種有利的用于計劃利用一條接近目標點的射線照射多個目標體積的方法、一種相應的有利的用于照射這樣的體積的方法、一種相應的有利的用于照射多個目標體積的設備和一種有利的用于控制這樣的設備的控制系統。所述目的通過一種用于計劃利用一條接近目標點的射線照射兩個、但或者也多于兩個目標體積的方法來實現，用以在所述兩個目標體積中的第一目標體積中劑量累積、簡稱累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配。該方法的特征在于以下步驟使目標點與所述目標體積之一相配，確定由于接近與第一目標體積相配的目標點而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積相配的目標點而引起的第二累積的疊加，以及匹配用于所述目標點中的至少一個目標點的計劃，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。本發明的優選的設計方案在從屬權利要求中給出并且在下面詳細說明。一種用于“計劃照射”的方法自身不需要包括照射，而是也可以不取決于照射地進行；特別是可以在照射之前進行計劃。出于語言上簡單的原因，這在說明書中并不總是加以區分。在先的和后續的對各個方法特征的描述不僅涉及計劃方法而且涉及照射方法，而并不在各種情況下都詳細地提到這一點。本發明基于這樣的認知，即在照射多個目標體積時根據分別獨立計劃的目標劑量分配會出現累積的疊加；這樣的疊加會導致實際的累積在局部比與相應的目標劑量分配相對應的那樣明顯更大。如果例如一個位于身體之內的第一目標體積根據第一目標劑量分配被照射，則一定的劑量也沿著射入通道累積在第一目標體積之外。如果一個第二目標體積以自己的獨立確定的第二目標劑量分配位于第一目標體積的射入通道之內，則在第二目標體積之內的整個的累積的劑量變成大于根據第二目標劑量分配那樣的劑量。這樣的疊加也可例如由于目標體積的重疊或者也當它們彼此挨在一起時產生。這例如是在確定的例如解剖的結構重疊時的情況。也已知，給目標體積配設同樣要照射的安全邊框，這由于較大的延伸尺寸而有利于疊加。通過這樣的安全邊框例如考慮要照射的結構的運動或缺陷定位。帶有安全邊框的目標體積也稱為“計劃目標體積”。此外，在接近目標點時劑量不是點狀地累積，而是遍及目標點的周圍。因此也可能的是，其名義位置不位于疊加中的目標點仍有助于疊加。特別是通過運動的目標體積也有利于疊加。當例如在照射人時第一目標體積以 1.0cm在頭顱中運動、而鄰接的或者說附近的或重疊的第二目標體積僅以0. 5cm運動，則這會導致累積疊加或導致這樣的累積改變，這通常不能通過要照射的人的位置和/或方向的簡單匹配得到補償。特別是在目標體積的目標劑量分配不同的情況下，通過跟蹤各個柵格點等必要時也不能平衡內部的(相對)運動。在跟蹤時，例如要照射的體積可能相對彼此移動。于是有利的是，為了“改變的”的重疊區域例如相應地選擇較大的必需的劑量。這在跟蹤時會導致“新的”區，這些區之前沒有作為重疊區域出現。此外，本發明也基于這樣的經驗，即，照射典型地在多次通行/批次(Durchgang) 中、例如在分級照射的情況下在各部分中進行，其中在每次通行中僅累積全部的要累積的劑量的一小部分。在各部分之間的時間間隔通常是一天或幾天。因此整個的照射通常持續幾周。在這個時間段之內，目標體積可能改變其位置、大小和形狀；這同樣有利于所希望的疊加。本發明基于這樣的構思，S卩，使目標點與確定的目標體積相配并且確定累積的疊加，所述疊加由于接近具有不同的相配的目標體積的目標點而引起，以便然后用該知識匹配用于目標點中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于疊加。根據本發明，使一部分目標點、理想地使所有目標點分別與目標體積之一相配。在一種特別簡單的情況下，使第一部分目標點與第一目標體積相配，而使第二部分目標點與第二目標體積相配。根據本發明不排除將各單個的目標點分派給多個目標體積。概念“使...相配”特別是包括這樣的表述，所述表述部分地具有較狹窄的意義， 例如“分類”、配設“標簽”和“標明(Kermzeichnen) ”。 優選使在一個目標體積之內的目標點與該目標體積相配。如果涉及嵌入的目標體積，則可以有意義的是，使在目標體積之外的、但帶有例如在射入通道中的累積的點與該體積相配；出于語言簡單的原因也可將這些點稱為目標點。如果有柵格，則多個目標點可以落到一個柵格點上。因此例如當第一目標體積與第二目標體積重疊時，在重疊部之內的柵格點便可以選擇作為不僅根據第一目標劑量分配、而且根據第二目標劑量分配的目標點。在基于柵格點的視圖中，人們就此而言提及“柵格點目標劑量”；這里認為是每柵格點的目標劑量，其通過為落到該柵格點上的目標點添加目標劑量而得到。在這種情況下， 根據本發明匹配柵格點目標劑量。此外，人們在該視圖中特別是也提及一個柵格點可以與多個目標體積相配，例如就此而言以致落到該柵格點上的目標點分配與不同的目標體積相配。在極限情況下，按這種方式通過接近一個唯一的柵格點已經可以得到疊加，例如在兩個落到該柵格點上的目標點的情況下，這兩個目標點與不同的目標體積相配，通過根據相應的第一目標劑量分配和相應的第二目標劑量分配來接近柵格點。為了累積總的柵格點目標劑量，不需要為每個落到柵格點上的目標點分開地接近柵格點；這可以累加地實現。實際上累積在不同目標點上的劑量被確定(見下文)并且優選儲存和例如存儲在表格中。基于這樣的數據可以匹配接下去的照射；在照射期間也可考慮預劑量。在此，對于較復雜的情況可能必需的是，為每個被照射的點也考慮在其它點(如提到的那樣甚至在目標體積之外)上的劑量份額(Dosisbeitrag)，其中點原則上可以理解成體積元素、也稱為體素(Voxel)。因此可以通過與目標劑量分配的比較在上面描述的意義上確定疊加。匹配特別是也可在照射期間、例如從一次通行到另一次通行地進行。在計劃照射時，疊加也可在準備階段借助模擬來確定。匹配理想地應當這樣進行，即總之實際累積的劑量盡可能接近于目標劑量分配。 在此，“匹配”根據本發明至少與匹配照射強度相當，例如通過改變每單位累積的粒子數或者通過改變流量和累積時間。如果例如兩個目標體積重疊，則例如在照射腫瘤時優先在重疊部內實際累積的劑量與較高的目標劑量相當。匹配例如這樣實現，即不接近一部分位于重疊部內的目標點 ’人們也可提及“去活性”；或“從照射計劃去除”。在這種情況下，簡單地將用于較小目標劑量分配的目標點去活性并且用于較高目標劑量分配的目標點保持活性。相應的柵格點這里在重疊部內僅還根據較高的目標劑量分配被接近。在簡單的情況下，匹配限于這樣的活性或非活性地切換目標點或柵格點。通過活性/非活性切換的柵格點的適合組合便可以力求使各個目標體積分別被以必需的劑量占據。但匹配特別是也可通過減小用于相應目標/柵格點的累積的劑量來進行。如果確定沒有疊加，則在本發明意義上匹配不是必需的；所有目標點或柵格點可以保留在照射計劃中。除了照射人或動物外，尤其對有機材料、特別是對細胞的照射、或者也對無機材料、例如對塑料的照射都是重要的；例如在材料研究的范疇中。總體來看，本發明允許彼此無關地計劃用于各個目標體積的目標劑量分配。可能的疊加、特別是通過要照射的結構運動才產生的疊加便可以根據本發明必要時也在照射時或甚至已經在照射之前被考慮。優選地，接近目標點在柵格掃描的范疇內進行。如果目標點和柵格點在一個共同的坐標系內描述，則目標點落到至少一部分柵格點上。每個單個的目標體積可以與一個自己的柵格相配，但所有目標體積也可以嵌入一個柵格中。在本發明的一種優選的實施形式中，照射在多次、優選在兩次通行中進行。這里， 總共要施用的劑量這樣地分配到各次通行上，使得總體上至少近似得到目標劑量分配。在多次通行中的照射原則上是有利的，特別是因為通過統計學上的效果可以查明錯誤。如提到的那樣，要照射的結構可以相對彼此從一次通行到另一次通行改變其位置。可以檢測(見下文)結構的位置變化并且相應地跟蹤(見下文)目標體積。按這種方式由于結構運動決定地從一次通行到下次通行會產生疊加。特別有利的是，在每次通行之前確定可能已出現的疊加，以便按照本發明匹配照射。根據要照射的結構，相對運動也可以在不同的時間標度上進行。如果例如照射一個人，則人具有在幾分之一秒(心跳)、秒(呼吸)和分至天(解剖結構、特別是內部器官的移動和形狀改變)的標度上的運動。
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在各通行之間的間隔也可以設計為非常不同的，因此一次通行可以在分級的照射時與一次接受治療相對應，其必要時可彼此分開多天。但也可以每天進行一次通行或者也可以每天進行多次通行。例如在特殊的多重照射時，這些通行甚至分配到僅幾秒或幾分鐘上。目標體積特別是可以借助倫琴射線斷層攝影術、超聲波診斷技術或回波描記術、 光學的內聚X線斷層攝影術、核磁共振X線斷層攝影術或者說核磁共振成像術、計算機X線斷層攝影術、正電子發射X線斷層攝影術、單光子發射計算機X線斷層攝影術(SPECT)、電磁阻抗X線斷層攝影術(EMIT)、中子X線斷層攝影術或其它適合于對要照射的身體或身體部分進行三維成像或也2D或4D成像的方法來檢測。在此，特別是可以檢測相對于基于原始照射計劃的情形或相對于在先通行中的情形的位置、大小和/或形狀的變化。優選地，在每次通行之后確定或計算在該通行中施用的劑量。因此可以良好地共同跟蹤照射的過程。特別是也優選的是，在照射的每次通行之后計算所有到目前為止施用的劑量的總和。因此在有偏差時可以在考慮已經施用的劑量的情況下為了繼續的通行重新對照射計劃進行優化。必要時在這樣的“補充計算”時也可以識別出系統變化，利用也是新的照射計劃可以對所述系統變化做出反應。當在要照射的物體中沒有發生變化時，數據記錄可以對于所有通行選擇成相同的。在通行之間發生的變化引起在各次通行的數據記錄之間的區別。照射計劃或照射的所描述的變化可以稱為適配于在要照射的物體中的變化。在重復所述方法的過程中在選出的或者所有的通行之前，可以識別出系統變化，所述系統變化表明，代替重復地適配照射計劃或數據記錄，完全重新制訂或重新優化照射計劃可能是有利的。如果目標體積中的至少一個目標體積的位置和/或形狀改變，則疊加也可改變， 特別是當各目標體積的位置相對彼此改變時。如果已經存在一個照射計劃，則優選的是，基于目標體積中的至少一個目標體積的位置和/或形狀變化改變該照射計劃，而不是制訂一個新的照射計劃。特別是在此根據改變的計劃用改變的劑量占據那些否則由于疊加而引起錯誤劑量的目標點；必要時，這僅僅是所有目標點中的一小部分。這主要涉及在安全邊框中的目標點。在最簡單的情況下，不再但或者甚至重新接近目標點。這特別是可以這樣實施，S卩，立刻考慮目標體積中的至少一個目標體積的不同的空間位置和/或形狀。因此特別是可以為處于安全邊框內的目標點與目標體積中的至少一個目標體積的不同的空間位置和/或形狀有關地計算不同的劑量份額。這是有利的，因為正是在這些目標點中由于目標體積中的至少一個目標體積的位置變化或形狀變化而通常出現錯誤劑量。如果實際上出現位置變化或形狀變化，則預先計算出的劑量份額可以用于改變已經存在的照射計劃。以這種方式可以對位置或形狀變化快速地做出反應并且快速匹配照射計劃。如上面已經提到地，也可能必需的是，也在遠離的體素上存儲目標點/柵格點的劑量份額，即使在相應的目標體積之外。有利地，為每個目標體積和每個相應所屬的目標點在計劃中也已經考慮這樣的劑量份額，從而在從一次通行到另一次通行適配時、例如每天地可以快速地動用劑量份額。由此便可以例如又通過特別是要接近的柵格點的適當組合為每個目標體積匹配所希望的劑量分配。如已經提到地，通常有意義的是，對目標體積或相應的柵格點可以跟蹤要照射的結構；在此同樣提及一種匹配，其中概念匹配這里特別是涉及點的位置。這樣的跟蹤例如在下面詳細地并且具體地在DElO 2006 044 139 Al中描述。在這樣一種跟蹤時，在此例如在使用柵格掃描的情況下照射腫瘤時，例如為當前的解剖結構確定必需的能量以及柵格點的χ和y位置。在此，首先記錄彼此之間的體積并且在解剖結構中在柵格點位置上應用確定的變換參數，其中，所需的能量根據當前的解剖結構必要時可以重新確定。必要時，在也常規的柵格上也需要內插法，以及必要時需要匹配每柵格點的粒子數。變換可以或者對于解剖結構作為整體或者但也對于各單個的目標體積來進行。優選地，目標體積中的至少一個目標體積、理想地所有目標體積分別配設一個同樣要照射的安全邊框。如提到的那樣，照射因此變得相對于例如在目標體積定位中的誤差更健壯。在這種情況下，疊加是特別可能的，因為目標體積相應地增大。疊加的確定和照射的相應的匹配就越重要。優選地，給要照射的物體的點配設信息，這些信息從目標點與體積的相配出發或也可以是與這種相配無關的。例如對于一定的點，這里雖然通過接近一個目標體積累積能量的信息、但點不位于該目標體積之內。這例如可以是對于射入通道中的點的情況。特別是可以為目標點配設其他信息，除了關于與一個目標體積相配之外。例如到目前為止累積的劑量。相應的數據可以例如存儲在表格中以便進一步利用。按照本發明的目的同樣通過一種用于利用一條接近目標點的射線照射兩個目標體積的方法實現，用以在所述兩個目標體積中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配。該方法特征在于以下步驟使目標點與所述目標體積之一相配，確定由于接近與第一目標體積相配的目標點而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積相配的目標點而引起的第二累積的疊加，以及匹配用于所述目標點中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。優選地，該用于照射的方法包括上述的用于計劃照射的方法；特別是也在于計劃方法的優選設計方案之一中。所述目的也通過一種用于利用一條接近目標點的射線照射兩個、或者也多于兩個目標體積的設備來實現，用以在所述兩個目標體積中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配，該設備包括射線源和用于控制所述設備的控制系統。該設備的特征在于，控制系統設計成用于使目標點與目標體積之一相配，用于確定由于接近與第一目標體積相配的目標點而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積相配的目標點而引起的第二累積的疊加，以及用于匹配用于所述目標點中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。這樣一種照射設備包括一射線源，特別是用于產生粒子射線、特別是離子射線。作為射線源例如可以考慮加速器、特別是同步加速器或回旋加速器。如果利用離子射線進行照射，則照射設備優選也包括掃描裝置，簡稱為掃描儀，該掃描裝置包括用于使離子射線偏轉的掃描磁鐵。此外，它優選可以包括用于能量調制的系統，例如用于“體積掃描”和“掃頻”。優選地，該用于照射的設備設計成用于實施上述的方法之一；特別也在于方法的優選設計方案之一中。同樣，所述目的通過一種用于控制一種設備的控制系統來實現，該設備用于利用一條接近目標點的射線照射兩個目標體積，用以在所述兩個目標體積中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配。所述控制系統的特征在于，它設計成用于使目標點與目標體積之一相配，用于確定由于接近與第一目標體積相配的目標點而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積相配的目標點而引起的第二累積的疊加，以及用于匹配用于所述目標點中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。與照射設備不同，控制系統本身不包括射線源。如果將控制系統用來控制用于對人或動物進行照射的照射設備，則也提及治療控制系統(TCS)。優選地，控制系統具有至少一個用于確定照射設備的參數、例如掃描儀調節和射線特性的裝置和/或具有用于檢測要照射的結構的裝置。控制系統例如可以借助計算機或計算機系統來實施。因此，可以在這樣一個計算機中例如存儲涉及下列內容的信息通行和等能量層的能量分布、目標點、柵格點、每柵格點的目標劑量、治療計劃和用于結束照射的標準。用于結束照射的標準例如可以是達到在治療計劃中確定的每目標點的目標劑量。在表格中存儲每目標點的目標劑量是適合的。優選地，控制系統設計成用于控制上述的用于照射的設備之一；特別是也在于照射設備的優選設計方案之一中。原則上本發明也涉及一種相應的有利的、特別是基于計劃方法的用于產生數據記錄的方法、一種特別是基于照射方法的、用于控制照射設備的方法和一種相應的有利的基于本發明的計算機程序產品。優選地，確定的劑量份額例如被定量成粒子數地組合成一個數據記錄，該數據記錄特別是適合于在連續的或不連續的過程中控制照射設備。該數據記錄可以用作控制數據記錄，該控制數據記錄可用于在施用例如一部分期間控制用于照射的設備。數據記錄此外可以定義坐標或者說χ和y位置以及粒子能量或目標點的相應的ζ位置。這些坐標也可以基于當前數據而相應地匹配。用于各個目標點在不同深度中的劑量份額數據記錄可以按類存在，從而不必每次進行計算并且所有目標點的劑量份額還可以與按類的配方一起描述。對各個特征的前述的和后續的描述不僅涉及所有的根據方法類別的內容、而且涉及根據裝置類別的內容，而這不在每種情況下都詳細地清楚地提及；在此所公開的細節特征也可以在不同于所示組合的組合中對于本發明都是重要的。對各個特征的前述的和后續的描述也還涉及計算機程序產品，其具有用于實施根據本發明的方法的程序編碼和/或用于在計算機/處理器上執行的程序編碼。此外，本發明可以作為計算機程序產品執行用于實施所述方法之一，當該計算機
10程序產品在計算機、電腦或處理器上運行時，該計算機程序產品具有在可機讀的載體上、例如在ROM、EPROM、EEPROM或Flash存儲器、CD-ROM或DVD上或者在軟盤或硬盤上或者在計算機硬件的形式中存儲的程序編碼。此外，本發明可以作為數字存儲介質、例如ROM、EPROM、EEPROM或Flash存儲器、 CD-ROM或DVD或者軟盤或硬盤來執行，包括可電子讀取的控制信號，這些控制信號可以與可編程的計算機系統或處理器系統共同作用，從而實施所述方法之一。下面也應當根據實施例詳細地說明本發明。


下面參照附圖詳細地說明實施例。圖中圖1示出照射設備的示意圖；圖2示出用于照射的裝置的示意圖；圖3示出兩個目標體積在垂直于射線方向的剖面內的三個示意圖；圖4示出兩個目標體積在平行于射線方向的剖面內的兩個示意圖；圖5示出方法的流程圖；圖6示出設計的方法步驟的示意列舉。
具體實施例方式圖1示出關于照射設備10的結構的示意性概覽圖，該照射設備作為利用粒子射線照射材料或身體、特別是身體中的得腫瘤病的組織的設備的實例。作為粒子主要使用離子， 例如質子、η介子、氦離子、碳離子、氖離子等。原則上，本發明也可以利用光子源實施。通常在粒子源11中產生這樣的粒子。所示的設備10具有兩個產生兩種不同的離子類型的粒子源11 ；這里可以利用一個電磁開關12在這兩種離子類型之間轉換。離子在預加速器13中被加速到第一能量水平。預加速器13例如是線性加速器 (LINAC，英語“LINear Accelerator”)。隨后將離子送入到加速器15、例如同步加速器或回旋加速器中。在加速器15中將這些離子加速到高的能量，如其對于照射是必需的那樣。 在離子離開加速器15之后，高能射線輸送系統17將粒子射線20引導至一個或多個照射室 19。在一個照射室19中使被加速的粒子對準要照射的身體。根據設計方案的不同，這從一個固定的方向(在所謂的“固定射束”室中)實現，參見所示的三個室19中的靠左側的兩個，但或者經由繞軸線22可動的能旋轉的機架21從不同的方向實現。圖2示出可以用于根據本發明的照射的裝置的示意圖。借助計算機-X線斷層攝影儀或核磁共振成像-X線斷層攝影儀31或者借助其它的診斷裝置，可以測定要照射的腫瘤或其它目標體積的位置和延展尺寸。X線斷層攝影儀 31的數據直接地或在準備之后通過另外的在圖2中未示出的裝置在用于制訂數據記錄的裝置41中被處理。裝置41例如是工位計算機、工作站或其它的計算機。可選地，裝置41 還通過其用戶接口、軟件或其它特征而適合于使醫務人員在那里限定目標體積、要施用的劑量、該劑量到多次通行上的劃分、照射的方向以及照射的其它細節。照射設備利用裝置41以及還有利用控制裝置42、46以及必要時附加地也經由控制導線47控制。控制裝置42和46包括用于確定照射設備10的狀態、例如掃描儀調節和射線特性的裝置以及用于調節照射設備10的裝置、例如掃描儀控制器。裝置41和控制裝置42及46 —起相當于照射設備10的控制系統。可以利用不同構成的監控裝置在通過設備10照射之前、期間或之后對要照射的身體37進行監控。例如，設有PET-照相機32 (PET =正電子發射X線斷層攝影術)和/或在圖2中未示出的、用于檢測要照射的支承在支承面38上的身體37的計算機斷層攝影儀。 PET-照相機32和支承面38可以布置在上面根據圖1示出的照射室19之一中。在這種情況下可以借助PET-照相機32和/或計算機斷層X線攝影儀檢測由粒子射線20產生的劑量以及在要照射的身體37中的目標體積的位置、大小和形狀。替代地，PET-照相機32和支承面38布置在照射室之外。替代地或附加地，可以借助熒光鏡檢查裝置、倫琴射線裝置、 超聲波傳感器和/或其它的產生三維圖像的裝置來制訂對身體37的X線斷層攝影。成像可以直接在照射室中進行，然而也可以在病人進入到照射室中之前在照射室之外進行。照射設備10的根據圖1示出的基本構造對于很多粒子治療設備和其它照射設備來說是典型的，但不同的構造同樣也是可能的。后續描述的實施例不僅能聯系根據圖1示出的照射設備和上面根據圖2示出的裝置、而且能聯系其它的照射設備和裝置使用。圖3示出在兩個目標體積81和91的三種不同的空間相對布置情況下在等能量層之內的垂直于粒子射線方向的剖面圖。在下部，各一個計劃目標體積81以一個內部區域82被加陰影線地和以一個安全邊框83用點劃線包圍地示出。在上部，各一個較小的計劃目標體積91以一個內部區域92 被加陰影線地和以一個安全邊框93用點劃線包圍地示出。在圖左側，目標體積81和91重疊；在圖中間，重疊略微增大；而在圖右側沒有重疊。在圖3中，空的圓表示未被接近的柵格點71。柵格點71可以例如布置在立方形的、矩形的、六邊形的或其他的柵格70中。在目標體積81和91之內的柵格點71則被接近。 在該實例中，目標點72的位置與柵格點71重合。位于目標體積81之內的目標點72與體積81相配。位于目標體積91之內的目標點72與體積91相配。因為目標體積81和91重疊，所以一部分目標點落到該重疊部中。這里得到這樣的情形，即不僅與目標體積81相配的目標點、而且與目標體積91相配的目標點落到這些柵格點上。這些位置通過空的三角形示出。僅與目標體積81相配的目標點通過滿的圓示出，而僅與目標體積91相配的目標點通過叉示出。用于這兩個目標體積81和91的目標劑量分配被彼此無關地計劃。由于重疊部， 在沒有匹配的情況下這里在重疊部之內會得到過度劑量。但在準備階段中或者也在照射期間、例如在通行之間確定重疊部；這可按照本發明進行匹配。如果例如較大的目標體積81被均勻地用目標劑量A占據，而較小的目標體積91 被均勻地用目標劑量B占據，則用叉標出的柵格點可以根據目標劑量B被接近，而用滿的圓標出的柵格點根據目標劑量A被接近。這里劑量A可略微大于劑量B。希望的是，這樣進行匹配，使得在重疊部之內也累積劑量A。為此，將落到重疊部內的與上部的目標體積91相配的目標點標明為非活性的，而將落到重疊部內的與下部的目標體積81相配的目標點標明為活性的。總之，然后根據相應匹配的計劃相應地接近落在重疊部內的柵格點，以得到劑量
在圖3中的中間的視圖示出這樣的情況，即目標體積81和91可進一步壓向彼此。 重疊部相應地更大。例如人們看到，在左側視圖中僅位于上部的目標體積91中的柵格點現在落到重疊部中(在重疊部之內的最上方的各行)。一個現在非活性的與上部的目標體積 91相配的目標點和一個活性的與下部的目標體積81相配的目標點位于這里。總之，這里現在也施用劑量A。在圖3中的右側的視圖示出這樣的情況，即目標體積81和91進一步彼此壓離。這里不再有重疊部。強度匹配不是必需的。所有的目標點標明為活性的。但進一步從一次通行到另一次通行地檢驗是否或許還得到疊加。圖4示出平行于從左側入射的粒子射線的方向的兩個剖面圖。在左側的視圖中， 在右邊示出一個較大的目標體積101。該目標體積包括一個內部區域102和一個安全邊框 103。在目標體積101之內存在位于帶有柵格點71的柵格70上的目標點110，與柵格點71 重合的并且與右側的目標體積101相配的滿的圓。在從左側通到右側的目標體積101上的射入通道中同樣累積一個劑量。相應的柵格點71用空的四邊形標出。這些點同樣可以與右側的目標體積101相配；但這不是強制的。適宜的是，為這些點也儲存信息，即它們位于目標體積101之外。但這些點也可以用指數表征，該指數同目標點與目標體積的相配不同并且表明這些點與右側的目標體積101聯合，但不位于該目標體積101之內或者說不是目標體積101的目標點。或者，為這些點也可儲存信息，即這里累積了一個劑量并且該劑量在照射右側的目標體積101時已產生。在射入通道中有一個較小的計劃目標體積121，其包括一個內部區域122和一個安全邊框123。接近位于較小的目標體積121中的并且與該目標體積相配的目標點130導致與由于接近目標點110引起的累積的疊加。如果用于目標體積101和121的目標劑量分配是彼此無關地計劃的并且不進行匹配，則累積在左側目標體積121中的劑量超過所希望的目標劑量。但這里在用菱形標明的柵格點上考慮由于照射右側的目標體積101而引起的劑量。匹配在于，與左側的目標體積121相配的目標點130被以和僅僅與目標體積121的目標劑量相應的射線相比強度相應較小的射線接近。如果從一次通行到下一次通行產生相對彼此移動的目標體積，則在匹配時應當為左側的目標體積121考慮不同的劑量份額，見圖4中的右側視圖，菱形。在圖3和4中所示的情況、亦即目標體積的重疊以及與累積在一個目標體積之外的劑量的疊加為了簡單起見分開示出。根據本發明，這些情況也可以組合地存在。在圖5中示意示出一種可能的方法流程。在第一步驟201中，根據上面建議的方法之一檢測目標體積。在第二步驟202中給這些目標體積分派目標劑量分配。現在例如已經可以將位置和目標劑量分配寫入稍后適合于控制照射設備的控制數據記錄中；例如每目標體積元素或每柵格點。在第三步驟203中使柵格點與目標體積相配，并且在第四步驟204中標明它們屬于目標體積之一的所屬性。標明也可以一同記錄在控制數據記錄中。在第五步驟205中檢測來自先前通行的預劑量。這例如通過基于在此分別實際存
13在的情形和測得的對照射設備的調節來對已經過去的通行的數字模擬來實現。或者，已經在照射期間通過正電子發射X線斷層攝影術由在照射時產生的發射正電子的核素來檢測在每次通行中施用的劑量。或者，在照射期間在每次通行之后可以基于測得的照射參數進行模擬，該模擬的結果在后續的通行中被考慮。接著在第六步驟206中確定疊加。在第七步驟207中基于檢測的預劑量和確定的疊加制訂或匹配照射計劃。在此， 基于檢測的當前情形、特別是涉及目標體積的位置、大小和形狀來確定特別是粒子數。代替粒子數可以確定其它等價的參量，例如對準目標點的粒子的靜電總電荷。最遲現在在第八步驟中制訂、在其他情況下匹配控制數據記錄。在第九步驟中將該控制數據記錄用于控制照射設備。可以例如在每次通行之前重復步驟201至209。原則上也不排除在一次通行期間
的重復。在沒有疊加/重疊的情況下，所有柵格點可以保持被標明為活性的。分別屬于一個目標體積的柵格點可以通過適合的對于不同的目標體積可以不同的變換來匹配。因此也可以考慮目標體積的不同的內在運動，這例如在如病人的純粹的位置修正時通常是不可能的。圖6示出設計的方法步驟的列舉如下-將照射劃分到多次通行中，使得在每次通行中施用目標劑量的一部分，但總共得到總劑量；-在每次通行之前計劃照射；-跟蹤目標體積或相應地匹配各個柵格點；-給目標體積分別配設一個安全邊框；-基于目標體積的形狀變化和/或位置變化來改變照射計劃；-使信息與要照射的身體的目標點相配；超越僅與一個目標體積相配。在按照本發明的適配的、特別是利用粒子、利用掃描射線的照射的范疇內，也可以考慮照射計劃，多個目標體積流入這些照射計劃中；主要是也對于鄰接的或重疊的目標體積。如果沒有這種可能性，在目標體積不重疊的情況下可考慮安全邊框，這些安全邊框包含所有目標體積的活動性。這就是說，當一個目標體積沿著身體主軸線運動、而另一個目標體積垂直于該身體主軸線運動時，必須為兩個目標體積在兩個方向上考慮安全邊框，如果照射不能單獨地匹配于目標體積。通常對于彼此分開地分別利用各自的適配照射目標體積來說不想要的是，目標體積重疊。這即在個別應用場時導致在重疊區域內的過度劑量，因為從兩個場分別施用為此開具的劑量。在這種情況下，本發明是可以執行符合的照射的前提條件。所描述的實施例不僅適合于應用在粒子治療的范疇中。此外，這些實施例通常可以應用在用于照射材料的設備中，而與是否涉及有生命的或死亡的、有機或無機的物質、病人的或需要治療的動物的身體、模型、材料樣本或設備無關。附圖標記列表10照射設備82內部區域11粒子源83安全邊框
12電磁開關91目標體積
13預加速器92內部區域
15加速器93安全邊框
17高能射線輸送系統101目標體積
19照射室102內部區域
20粒子射線103安全邊框
21機架110目標點
22機架21的軸線121目標體積
31X線斷層攝影儀122內部區域
32PET照相機123安全邊框
37身體201第一步驟
38支承面202第二步驟
41計算機203第三步驟
42控制裝置204第四步驟
46控制裝置205第五步驟
47控制導線206第六步驟
70柵格207第七步驟
71柵格點208第八步驟
72目標點209第九步驟
81目標體積
權利要求
1.用于計劃利用一條接近目標點(72，110)的射線00)照射兩個目標體積(81、92， 101,121)的方法，用以在所述兩個目標體積(81、92，101、121)中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積(81、92，101、121)中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配，其特征在于以下步驟使目標點(72,1110)與所述目標體積(81、92，101、121)之一相配， 確定由于接近與第一目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第二累積的疊加，以及匹配用于所述目標點(81、92，101、121)中的至少一個目標點的計劃，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，目標點(72，110)落到柵格(70)的柵格點(71)上。
3.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述計劃規定劃分到多次通行中的照射。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，照射計劃在每次通行之前進行。
5.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，考慮目標體積(81、92，101、121)之一的變化，以改變計劃。
6.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，計劃規定對目標體積(81、92，101、121) 跟蹤要照射的結構。
7.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，目標體積分別設有一個安全邊框(83、 93，103,123)。
8.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，給要照射的物體的點(72，110)配設關于與目標體積(81、92，101、121)相配的信息。
9.用于利用一條接近目標點(72，110)的射線00)照射兩個目標體積(81、92，101、 121)的方法，用以在所述兩個目標體積中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配，其特征在于以下步驟使目標點(72，110)與所述目標體積(81、92，101、121)之一相配， 確定由于接近與第一目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第二累積的疊加，以及匹配用于所述目標點(72，110)中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。
10.根據權利要求9所述的方法，包括根據權利要求1至8之一所述的計劃照射的方法。
11.用于利用一條接近目標點(72，110)的射線00)照射兩個目標體積(81、92，101、 121)的設備(10)，用以在所述兩個目標體積(81、92，101、121)中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積(81、92，101、121)中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配，該設備包括射線源(11)和用于控制所述設備(10)的控制系統01、42、46、 47)，其特征在于，所述控制系統(41、42、46、47)設計成用于使目標點(72、110)與目標體積(81、92，101、121)之一相配， 用于確定由于接近與第一目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第二累積的疊加，以及用于匹配用于所述目標點(72，110)中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。
12.根據權利要求11所述的設備(10)，設計成用于實施根據權利要求1至8之一項所述的用于計劃照射的方法。
13.根據權利要求11或12所述的設備(10)，設計成用于實施根據權利要求9或10所述的用于照射的方法。
14.用于控制一種設備(10)的控制系統01、42、46、47)，該設備用于利用一條接近目標點(72，110)的射線00)照射兩個目標體積(81、92，101、121)，用以在所述兩個目標體積(81、92，101、121)中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積 (81、92，101、121)中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配，其特征在于，所述控制系統(41、42、46、47)設計成用于使目標點(72、110)與目標體積(81、92，101、121)之一相配， 用于確定由于接近與第一目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積(81、92，101、121)相配的目標點(72，110)而引起的第二累積的疊加，以及用于匹配用于所述目標點(72，110)中的至少一個目標點的照射，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。
15.根據權利要求14所述的控制系統01、42、46、47)，用于控制根據權利要求11至13 之一項所述的設備(10)。
全文摘要
本發明涉及一種用于計劃利用一條接近目標點(72)的射線照射兩個目標體積(81、92)的教導，用以在所述兩個目標體積(81、92)中的第一目標體積中累積第一目標劑量分配和在所述兩個目標體積(81、92)中的第二目標體積中累積第二目標劑量分配。該教導的特征在于以下步驟使目標點(72)與所述目標體積(81、92)之一相配，確定由于接近與第一目標體積(81、92)相配的目標點(72)而引起的第一累積與由于接近與第二目標體積(81、92)相配的目標點(72)而引起的第二累積的疊加，以及匹配用于所述目標點(72)中的至少一個目標點的計劃，接近所述至少一個目標點有助于第一和第二累積的疊加。
文檔編號A61N5/10GK102227236SQ200980147863
公開日2011年10月26日 申請日期2009年10月17日 優先權日2008年10月27日
發明者C·貝爾特, E·里茨爾 申請人:Gsi重離子研究亥姆霍茨中心有限公司, 西門子公司