CN103313756B - 辐照模体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐照模体装置（1，2），用于确认辐照规划，其具有运动装置（10，15），用于相对于辐照模体装置（1，2）的第二子区域（5，6，7，8，9，17）移动辐照模体装置（1，2）的第一子区域（5，6，7，8，9）。所述辐照模体装置（1，2）至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性。

Description

辐照模体

技术领域

本发明涉及一种辐照模体装置，特别是一种用于确认辐照过程、优选用于确认辐照规划的辐照模体装置，其具有至少一个运动装置，用于移动辐照模体装置的至少第一子区域，特别是相对于辐照模体装置的至少第二子区域。此外，本发明还涉及一种用于确认辐照过程、特别是用于确认辐照规划的方法，其中所述辐照过程在辐照模体装置上进行，该辐照模体装置具有至少一个运动装置，用于移动辐照模体装置的至少第一子区域，特别是相对于辐照模体装置的至少第二子区域。

背景技术

利用电离辐射来辐照物体使得也可以在内部利用特定的辐射剂量施加到该物体。根据所使用的辐射和任务状况在此进行或多或少空间位置不分辨的辐照（即对身体基本上超过其整个体积区域施加基本上相同的射线剂量）、面积分辨的辐照（即，在一个平面中取决于x或y坐标进行结构化的施加，但是在深度上或者说沿着z方向不进行结构化的辐照）或者还有三维结构化的辐照（即，在所有三个空间方向上具有空间位置分辨的辐照）。

作为在许多对于这样的辐照的应用示例中的一个要提到的是在医学领域中的辐照。对于在医学中电离辐射的采用的谱目前达到宽的范围。例如数十年来已经建立了X射线拍摄作为诊断方法，其中，对患者施加基本上非结构化的辐射。根据透射的组织类型（例如软组织、骨、气孔空间等）发生X射线辐射的不同强度衰减并且由此使得位于患者后面的X射线胶片不同地变暗。三维结构化辐照的一个应用示例是利用粒子辐射治疗肿瘤。为此部分地使用光子和电子。但是在近年来也已经非常强地发展了利用重离子治疗肿瘤，因为重离子射线由于其突出的布拉格峰而提供了一种在深度上（在z方向上；平行于粒子射线）在毫米范围实现精确的结构化的优秀的可能性。

特别地在癌症治疗中需要在位于身体内部的体积区域中（即在待治疗的肿瘤的地方）引入特定的、相对高的并且可损坏细胞的剂量，而患者的其它组织则应当遭受尽可能少的射线剂量。这一点特别地对于关键的组织区域（经常被称为OAR“Organ At Risk”，风险器官）就是这样，对于所述关键的组织区域，在任何情况下都不允许超过特定的（通常是位于相对低的）最大辐射剂量。这样的关键组织区域例如是神经组织、血管、特定的内部器官，等等。

为了能够引入这样的三维结构化辐照，必须合适地调节辐照装置（例如关于射线引导、粒子能量等）。因为目前已经建立了所谓的扫描方法，其中铅笔细的粒子射线（所谓的“pencil-beam”）逐行、逐列和逐片地连续地先后经过待治疗的组织，所以必要时也需要在时间上先后要应用的参数组以用于（在时间上变化地）控制辐照装置。为此在实践中需要大量计算，其中在计算中也采用特定的假定和经验值（它们并非一定准确）。为了确保所获得的参数是准确的，很久以来已经使用所谓的辐照模体。为了检验的目的替代患者对所述辐照模体施加辐照。只有当辐照结果令人满意时，才将算出的辐照规划实际地引入到患者。

在也必须考虑运动时，产生了特别的挑战—既关于辐照模体、也关于对辐照规划的计算的要求。例如当在治疗期间肿瘤明显运动时就是这样。例如当肿瘤位于肺中或与肺相邻、位于心脏中或与心脏相邻或者位于肠处或与肠相邻时就是这样。

目前建议了不同的方法，以便在这样的总的限制下也能够算出辐照规划。摘要例如可以见A.Knopf,C.Bert,E.Heath,S.Nill,K.Kraus,D.Richter,E.Hug,E.Pedroni,S.Safai,F.Albertini,S.Zenklusen,D.Boye,M,N.Soukup,B.Sobotta和A.Lomax在Med.Phys.37(9),2010年9月，第4.608-4.614页中的出版物“Special report:workshop on4D-treatment planning in actively scanned particletherapy-recommendation,technical challenges,and future research directions”。

虽然已经描述的计算方法和辐照装置是大有希望的，但是在按照辐照规划对动物或人施加规划的剂量之前事先检验其品质还一直是个问题。

由此虽然迄今为止存在不同的辐照模体，但是这些辐照模体通常是不动的，特别是本身是不动的。即使能够仿真运动，通常使用的金属部件也被证明是有问题的，因为其使得或者是实际的辐照过程或者至少是测量过程变得困难或甚至不可能，或者说在此获得的数据会变差到不可用。此外，在迄今为止公知的辐照模体中可呈现的运动通常证明是不充分的。例如在许多公知的辐照模体中仅可呈现1D运动。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，建议一种相对于公知的辐照模体装置改进的辐照模体装置。本发明要解决的另一个技术问题是，建议一种相对于用于确认辐照过程的公知方法改进的用于确认辐照过程的方法。

本发明解决了上述技术问题。

建议这样构造辐照模体装置，该辐照模体装置具有用于移动辐照模体装置的至少第一子区域的运动装置，使得辐照模体装置至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性。辐照模体装置特别地可以是用于确认辐照过程的辐照模体装置。优选地，辐照模体装置可以是用于确认辐照规划的辐照模体装置。辐照模体装置的至少第一子区域的运动可以优选地相对于辐照模体装置的至少第二子区域进行。辐照模体装置原则上可以是任意种类的辐照模体。就此而论，于是考虑生物样本，诸如细胞培养等。在此完全可以空间位置分辨地使用细胞培养，例如通过使用由单个、互相分离的细胞培养样本组成的二维或三维布置（阵列）。通过检查哪个样本部分或哪个子样本多强地被损坏，可以相应地进行空间位置分辨的测量。然而，可以考虑的（并且通常优选的）是其它的检测器类型，诸如胶片检测器（其中典型地使用相应的胶片的变暗程度作为对于射线输入的测量值）、半导体检测器、电离作用检测器等。当然也可以二维或三维空间位置分辨地使用这些和其它检测器类型。这样的“其它”检测器类型和“生物”检测器的组合也可以证明是有利的。优选地，辐照模体装置除了已经提到的有利的检测器单元之外还具有“被动的”区域，其例如可以仿真组织、其它物质片段等的存在。该至少一个运动装置也可以按照任意方式构造。驱动方式（例如电气、气动、液压等）原则上也是可任意选择的。可以例如通过外部的控制信号控制运动装置。这一点优选在宽的范围是可以的。特别地可以考虑，简单地接通或断开所述运动。但是也可以考虑，运动的速度是可以调节的。此外有利的是，可以以基本上任意的速度进行基本上任意的运动（其中速度的上边界特别地通过辐照模体样板，必要时加上安全余量来定义）。优选地这样构造运动装置，使得其除了标准运动循环之外也可以允许非标准运动循环和/或其可以修改标准运动循环。纯示例地可以是患者的呼吸。运动循环典型地对于单个患者是相对恒定的。尽管如此，可能发生，患者例如在实际的辐照期间由于紧张而更快和/或更深（当然也可能更慢和/或更浅）地呼吸。相应地，标准运动循环的调整是有意义的。此外可以证明是有利的是，一定程度上将具有不同参数的运动互相叠加。这一点既可以通过相应控制单个运动装置，也可以通过使用多个运动装置来进行。这样的参数在此特别地是各自的运动相位、周期和/或幅度。纯示例地在此应当提到位于肺叶处的肿瘤。胸腔（胸廓）例如以特定的幅度A1和相位B1运动。而实际的肿瘤具有按照与之偏差的幅度A2和相位B2的运动。具有各自的幅度A1和A2和各自的相位B1和B2的这两个运动在此重叠并且产生相对复杂的总运动模式。此外，患者也可能在辐照期间进行例如由于咳嗽、打呃等引起的不规则运动。因此优选的是，辐照模体装置也能够仿真这样的不规则运动。所有提到的运动（特别是周期反复的运动）例如可以通过“硬件构造”（例如凸轮驱动等）至少部分地产生。然而优选的是，运动装置的控制例如可以通过合适的调节脉冲以基本上任意的方式进行。辐照模体装置于是可以特别通用地使用。通过至少一个运动装置进行的运动在此不仅可以是相对于外部的空间坐标的运动。特别有利的是（因为对于许多辐照过程是典型的），运动的第一子区域的运动相对于辐照模体装置的至少一个第二子区域进行。在此，例如可以是坐落于肺组织中的肿瘤相对于大多数身体区域（例如脊柱等）的运动。（相对）运动在此可以涉及一个、两个、优选三个空间方向（平移自由度）。附加地或替换地，也可以是一个、两个或三个旋转运动（旋转自由度）。特别地还可以有意义地仿真组织的压缩和/或拉伸。但是，特别地位于至少一个第一子区域和至少一个第二子区域之间的空腔的扩大或缩小在辐照模体装置中可以证明是有利的，因为这在实际中（例如在肺肿瘤情况下）可以出现。当然也可以考虑已经提到的（以及其它）运动形式的任意混合形式。“辐照模体样板一致”的概念特别地被理解为具有其“样板”的辐照模体的“一致性”。样板在此通常是要利用辐照模体装置“模拟”的装置、物体或者动物或人。“一致性”在此特别地涉及相关的特性并且通常意味着，通过所述特性引起的作用至少类似，优选基本上相同。这里将这样的特性特别地理解为对引入的辐射（“辐照特性”）的影响。“辐照模体样板一致的辐照特性”特别地理解为辐照模体装置相对于引入的辐射的特性，从而其关于其对引入的辐射的作用尽可能接近要通过辐照模体装置模拟的样板。这一点可以特别地涉及特别好的定性和/或定量的近似。如果呈现（最大程度或足够的）辐照模体样板一致性，则特别地可以的是，辐照模体装置具有特性，所述特性使得具有离子射线和/或具有另一种辐照的绝对剂量成为可能。辐射特别地可以是电离辐射，诸如伽马辐射、X射线辐射以及粒子辐射（轻子和强子、特别是电子、正电子、质子、氦离子、碳离子、氧离子、氮离子、氖离子）。辐照模体装置的样板一致性在此特别地在“治疗辐射”（也就是例如离子辐射或重离子辐射）的情况下涉及检测器装置（其不一定必须位于辐照模体装置内部）的和/或近侧地位于检测器装置前面的区域的区域中的一致性。特别地在“测量辐射”（例如X射线辐射、CT辐射等）的情况下辐照模体装置的样板一致性优选涉及在检测器装置的区域中的一致性和/或涉及在以位于轴向的盘形式的区域中的一致性和/或（特别在锥形射线几何的情况下）涉及在（钝）锥形区域中的一致性。因为这些（关键的）区域典型地是检查的内容。在与之相距的区域中的错误典型地对在检测器装置的和/或目标体积区域的区域中的辐射测量没有、没有可测量的、没有明显的、没有相关的和/或有相对小的影响。相应地，通过在远离的区域中可能简单的和/或更便宜地构造辐照模体装置可以节省成本或提高辐照模体装置的技术功能。

优选这样构造辐照模体装置，使得其至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的治疗射线特性和/或至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的测量射线特性。辐照模体样板一致的辐照射线特性特别地涉及辐照模体装置相对于实际的治疗射线的特性。在此，通常是粒子射线，诸如是电子射线、正电子射线、质子射线、氦离子射线、碳离子射线、氧离子射线、氮离子射线、其它离子射线和/或其它重离子射线。但是部分地也使用光子，如特别地在所谓的IMRT（代表Intensity Modulated Radiation Therapy=强度调制的放射治疗）情况下，其作为所谓的IMPT（代表Intensity Modulated Particle Therapy=强度调制的粒子治疗）目前在重离子或质子治疗中已经建立。辐照模体样板一致的测量射线特性特别地是辐照模体装置相对于测量辐射的特性，其特别地用于检验目的（例如用于肿瘤区域的和/或其它物质区域或组织区域的方位检验）。在此特别地可以是经典的X射线（例如在<250keV时的开放的场）。但是必要时也可以是核自旋断层造影方法和/或计算机断层造影方法（特别是kV、MV和/或锥形射线计算机断层造影方法）和/或其它的、特别地用于成像的射线。当然也可以考虑基于测量辐射、特别地基于透射的测量辐射、特别优选地基于电离的测量辐射的其它方法。通常这样的测量辐射的使用证明是有利的，因为例如通过由此获得的数据可以计算预计的离子剂量和/或可以在辐照位置上精确放置辐照模体装置（类似于后来的患者）。

特别有利的是，在辐照模体装置中至少临时和/或至少局部地存在辐照模体样板一致的衰减特性和/或辐照模体样板一致的二次辐射发射特性和/或辐照模体样板一致的散射特性。特别地，这一点可以涉及辐照模体装置的与目标体积区域相邻的和/或近侧的（特别是关于“治疗辐射”，也就是通常“实际的”辐照射线）和/或按照圆盘形在其轴向（特别关于CT测量辐射）和/或按照锥形（特别关于锥形射线）和/或按照扇形（特别关于扇形射线）的子区域。目标体积区域在此通常是“肿瘤”的方位，在那里在辐照模体装置中通常至少布置一个检测器装置。当辐照模体装置的提到的特性（衰减特性、二次辐射发射特性和/或散射特性）特别接近辐照模体样板（接近“原件”）时，通常辐照过程确认的品质特别高。对于衰减特性特别地考虑使用的辐射（特别是治疗辐射和/或测量辐射）的衰减。对于二次辐射发射特性特别地考虑频繁出现的效应，即，使用的辐射（特别是测量辐射和/或治疗辐射）在与特定物质的相互作用中可以释放粒子，其中“输入辐射”在此通常被衰减。释放的粒子特别地可以是中子、电子、正电子、质子等。对于散射特性不仅考虑使用的辐射（特别是测量辐射和/或治疗辐射）的角度偏转和/或角度扩展，而且也考虑散射机制，在所述散射机制中出现附加的效应，例如粒子（例如康普顿电子等）的释放。

此外证明有利的可以是，辐照模体装置至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的反射特性和/或辐照模体样板一致的二次辐射发射特性和/或辐照模体样板一致的散射特性。这一点特别地对于辐照模体装置的与目标体积区域相邻的和/或在其远侧（特别是关于“治疗辐射”）和/或按照圆盘形在其轴向（特别关于CT测量辐射）和/或按照锥形（特别关于锥形射线）和/或按照扇形（特别关于扇形射线）的子区域成立。所提到的影响当其与相应的目标体积区域相邻和/或在其远侧时典型地对目标体积区域具有特别大的影响。通过辐照模体装置相应接近辐照模体样板（也就是接近“原件”），可以再一次地实现辐照过程的确认的通常特别高的品质。此外，对于反射特性特别地考虑这样的机制，在所述机制中至少部分地出现在“反向方向上”的影响。在此例如可以是散射机制等，其中至少一部分输出射线在一定的意义上向后反射（也就是特别地是通常大于90°，大于120°和/或大于150°地散射）。

优选地这样构造辐照模体装置，使得至少一个运动装置可以至少临时和/或至少局部地进行多维运动，特别是至少二维运动，至少三维运动，至少四维运动，至少五维运动和/或至少六维运动。以这种方式可以特别通用地采用辐照模体装置。如上所述，维度特别地可以是平移运动和/或旋转运动。但是也可以考虑，辐照模体装置至少临时和/或至少局部地不动和/或仅执行一维运动。在所有提到的运动或不运动中当然可以考虑运动的时间依赖关系。取决于语言习惯相应地也可以说是具有增加了一维的运动，从而最终可以得到直到“七维运动”。此外可以（且通常优选）的是，一个或多个运动装置产生互相叠加的单运动（也就是例如呼吸运动与心跳运动和/或其它运动的叠加）。

特别有利的是，辐照模体装置具有至少一个运动传输部件，其至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性。发明人已经发现，非常难甚至几乎不可能的是，直接在辐照模体中并且特别是与目标体积区域相邻地产生运动。其原因特别地是，在现有技术中公知的运动产生部件通常至少部分地具有金属。但是金属通常关于其辐照特性方面不是辐照模体样板一致的。一般来说要避免具有高的原子核电荷数的物质的（更高的浓度）。特别地原子核电荷数应当低于轻金属（例如铝、铜和/或铁）的原子核电荷数。但是发明人已经惊奇地发现，没有问题的是，在足够的距离处产生的运动在使用运动传输部件的条件下可以被传输到有利地要施加运动（或力）的地方。而这样的运动传输部件相对容易地这样构造，使得其具有辐照模体样板一致的辐照特性。部分地甚至可以商业上获得这样的组件。

特别有利的是，在辐照模体装置中设置至少一个杆式装置和/或至少一个链式装置和/或至少一个带式装置和/或至少一个索式装置和/或至少一个蜗杆驱动装置和/或至少一个齿轮驱动装置，和/或在辐照模体装置中使用至少一种辐照模体样板一致的塑料。这样的力传输部件或这样的塑料在最初的试验中得出为特别有利的。特别地由此特别有利地传输所需的运动或能够在使用合适的塑料的条件下实现辐照模体样板特别一致的特性。特别地可以的是，提到的力传输部件至少部分地由辐照模体样板一致的塑料构成。

此外有利的是，在辐照模体装置中设置至少一个运动产生装置。运动产生装置特别地可以是至少一个电机装置、至少一个步进电机、至少一个直线电机、至少一个液压装置、至少一个气动装置和/或至少一个机器人手臂装置。在使用运动产生装置的条件下可以有利地“在现场”或在紧邻处为此产生为移动辐照模体装置而需要的运动。特别地，所提到的运动产生装置在最初的试验中已经证明是特别有利的。一般地作为有利的是，运动产生装置在利用相应的控制信号控制的情况下能够在基本上任意的方向和/或以基本上任意的速度（特别是现实地可以由样板达到的那些速度；必要时加上安全余量）运动。以这种方式可以特别灵活地采用辐照模体装置。特别地也可以利用仅一个或减低数量的运动装置产生“互相叠加的”运动。机器人臂装置可以是商业上通常的工业机器人（或其一部分）。此外有利的是，至少一个运动产生装置具有测量传感器（例如绝对编码器或相对测量传感器）。当然也可以设置多个运动装置，例如用于产生“互相叠加的”运动。

此外有利的是，在辐照模体装置中至少一个运动装置构造为快速运动装置和/或非周期的运动装置。利用这样的运动装置特别地也可以模拟不规则的运动模式例如咳嗽等。因此，产生的辐照模体装置可以特别通用地被采用，而这是有利的。

此外有利的是，辐照模体装置至少临时和/或至少局部地模仿实际的、特别是实际的生物样板，并且特别优选地至少临时和/或至少局部地具有植入装置。以这种方式可以特别通用地采用辐照模体装置或可以实现特别有说服力的辐照过程确认。当要确认对胸廓区域中（例如也在肺中）肿瘤的辐照时，纯示例性地可以是一种具有肋骨代用材料、组织代用材料等的胸腔仿真品。当然也可以在辐照模体装置中至少部分地采用“自然材料”，例如真实的骨物质、特别是人的骨骼。典型的放射吸收特性对于骨来说是1.25-2，对于脂肪是0.8-1（特别地是0.9），对于肺是0-0.7，并且对于空气是0（分别相对于水的放射吸收特性）。样板的尽可能忠于细节的仿真品在此也可以是植入物等。例如在胸廓区域中（例如由钛合金构成的）植入物可以在脊柱的区域中存在，以便强化脊柱。当然也可以考虑其它植入装置。真实的样板的仿真品在此不一定必须仅仅涉及样板的辐照特性，而是特别地也可以涉及其它效应。例如这一点也可以涉及运动代用品测量部件的“目标”。在此例如考虑围绕患者的胸廓放置的拉伸测量带。也可以考虑具有照相机系统（例如具有一个或多个摄像机）的跟踪系统、在“肿瘤区域”中的植入的跟踪物质、激光三角测量传感器和其它在现有技术中公知的运动代用品测量部件。特别地也考虑所谓的“ground-truth”方法。在所述方法中，为了校准其它的运动代用品测量信号使用测量值，从该测量值已知，其提供相对精确的值（在此例如机器人手臂或植入的用于运动采集的金传感器的位置测量值）。通过这样的校准可以典型地借助运动代用品获得特别精确的测量值，即使在不利的总的限制下。

此外有利的是，在辐照模体装置中设置至少一个电子控制装置，其优选具有至少一个数据存储装置和/或至少一个数据记录装置。借助至少一个数据存储装置和/或至少一个数据记录装置（其特别地可以构造为测量传感器等测量部件）可以将在辐照模体装置中获得的认识特别地引入到定量评估中。例如可以时间和空间位置分辨地存储单个辐照模体装置区域的运动。此外，在此不仅考虑数字的数据存储装置和/或数据记录装置，而且也考虑模拟的装置（例如X射线敏感的胶片等）。优选地，数据记录和/或数据存储也可以时间分辨地进行，由此通常可以进行辐照过程的特别高质量的确认。当然也可以一起记录辐照装置（或其它装置）的测量值。例如可以与辐照过程在时间上同步地测量、存储和然后评估单个辐照模体装置区域的运动。更大数量的（必要时也可以具有相应带宽的）测量信号的记录当然要求合适构造的数据存储装置或数据记录装置。特别地必须存在相应多的“数据痕迹”（例如通过相应多个测量通道），其也必须能够分别处理相应量的数据。例如测量通道之一可以是摄像机，其图像数据按照MP4格式存储。替换地在不同的数据痕迹中每区域每运动存储六维运动（平移和旋转）的时间和各6个分量。相应的数据通道必须相应宽带地构造。但是至少一个数据存储装置和/或至少一个数据记录装置可以附加地或替换地也用于控制辐照模体装置。例如可以将特定的运动过程（包括不规则的运动过程诸如咳嗽等）在数据存储装置中存储并且在确认辐照期间被“调用”。数据记录装置就此而论也可以证明是有意义的，例如通过“测量”真实的人（例如按照待治疗的患者的顺序）或简单地“测量”实验者，并且由辐照模体装置模仿其运动。这此外也可以包括运动代用品。

此外，辐照模体装置可以具有至少一个检测器装置。检测器装置特别地可以是至少一个胶片检测器装置和/或至少一个时间分辨的检测器装置。特别优选地，检测器装置（特别地还有胶片检测器装置）可更换地布置。如上所述，在检测器装置的使用中可以实现辐照的特别精确的、尤其还是定量的确认。尽管半导体检测器和其它电子检测器对数据记录已经获得一定意义，但是一如既往地胶片检测器仍是用于射线测量的标准部件。而且一些定义或规定也是基于胶片检测器装置的使用。附加地或替换地，也可以设置时间分辨的检测器装置、例如半导体检测器，优选所谓的“针尖（Pin Point）”电离室检测器。其虽然具有与胶片检测器相比通常明显更差的空间位置分辨率，但是时间分辨的测量的可能性提供了通常不可低估的优点。特别有利的是，在一个检测器头中互相组合两个测量原理（也就是时间分辨的检测器装置和胶片检测器装置）。在这种情况下可以利用“来自两个世界的”优点。检测器装置的特别快速的可更换性使得可以在损坏情况下或在两次辐照确认（必要时还有子辐照过程确认）之间快速更换。为此可以使用本身公知的快速锁合等等。就是在使用（通常电气工作的）时间分辨的检测器装置的情况下也可以使用相应多极电插拔连接器。辐照模体装置的另一个有利的构造在该辐照模体装置至少部分模块化构造时得到，其中特别地，模块和/或模块的部分可更换地构造。以这种方式可以快速和简单地更换相应的部分，从而辐照模体装置可以快速、简单和便宜地匹配到不同的“样板”。这一点再次明显提高了辐照模体装置的特别通用的可应用性。

此外建议一种用于确认辐照过程的方法，其中辐照过程在辐照模体装置上进行，其具有至少一个运动装置，用于移动辐照模体装置的至少一个第一子区域，特别是相对于辐照模体装置的至少一个第二子区域，并且其中，所述辐照模体装置至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性。在执行建议的方法时至少以类似方式得到前面提到的优点和特性。此外，可以在前面描述的意义上至少类似地扩展方法。特别地可以获得相应大数量的测量数据，从而恰好也可以确认和优化四维辐照规划。特别地基于（测量的）运动数据和运动代用品数据可以再计算四维剂量分布，并且与在辐照模体装置中测量的辐射输入进行比较。

特别地可以为了执行该方法至少临时和/或至少局部地使用具有前面描述的结构的辐照模体装置。在该情况下以类似方式得到已经描述的优点和特性。

特别地可以这样执行该方法，即，使用特别地在存储器装置中存储的和/或通过至少一个测量装置获得的干扰信号。在该方法的这样的扩展中特别地可以确认“不规则的”运动及其对辐照的影响。在此，当要治疗“胸部区域中的肿瘤”时例如可以是患者的（或在此是辐照模体装置的）咳嗽。利用这样的方法可以利用辐照模体装置特别精确地模仿实际情况。

此外附加地或替换地，可以确认所谓的“门控”辐照方法的鲁棒性。这一点特别地当使用已经提到的“叠加的”运动模式时成立。由此例如在“门控”辐照方法中“门控”通常基于呼吸运动。如果呼吸运动通过（附加的）肿瘤运动叠加，则在辐照肿瘤时可以发生（不期望的）伪影。利用建议的辐照模体装置或建议方法也可以为此进行检查或确认。

附图说明

以下借助优选实施例并且借助附图更详细地解释本发明。其中，

图1以示意性概览图示出了辐照模体测量结构的实施例，

图2示出了通过辐照模体的可能的实施例的横截面，

图3分别按照不同空间方向的示意俯视图示出检测器头的可能结构，

图4以示意流程图示出了用于确认辐照过程的可能方法。

具体实施方式

在图1中按照示意性概览图示出了辐照模体测量结构1。辐照模体测量结构1具有多个组件，以下分别单个以及按照其互相的关系详细解释它们。

辐照模体测量结构1的一个基本组件是实际的辐照模体2（为此也参见图2）。在目前情况下利用辐照模体2模仿胸廓4，其中坐落于肺组织中的肿瘤要通过重离子射线3治疗。重离子射线3以本身公知的方式产生（典型地借助直线加速器和/或粒子同步加速器）并且在此按照所谓的格栅扫描方法在目标体积区域上方引导，所述目标体积区域从其空间的尺寸来看基本上相应于肿瘤尺寸（加上安全余量）。用于建立所谓的辐照规划的计算方法，即，预先给出的医学条件到用于控制产生并且合适地偏转重离子3的粒子射线加速器的参数组的“换算”，是本身公知的并且在以下不再详细描述。

出于安全性原因，在此将所计算的辐照规划事先“投入”到辐照模体2中，以便事先测试品质或“正确性”。这一点一方面可以在实际的治疗运行中是有意义的，特别是当呈现特别复杂形状的肿瘤、肿瘤与特别关键的组织区域相邻和/或应用方法受到患者运动强烈影响（使得剂量学改变是可确定的）时。但是有利地在辐照模体2上辐照规划的确认特别地也为了研究的目的，例如用于开发和检验用于计算辐照规划的新的计算算法和/或新的射线控制系统、新的射线跟踪系统等。

在本实施例中辐照模体2是“人造胸廓”4。类似于“真实的胸廓”，该胸廓4具有解剖上正确的数量个单个肋骨5。在目前情况下肋骨由塑料（在此是PVC）构成。然而也可以考虑，作为胸廓4的基础使用（死者的）真实的人骨骼。单个肋骨5嵌入在薄的橡胶层6中。橡胶层6基本上封闭地构造（忽略胸廓4的“上”和“下”端）并且模仿皮肤的以及肌肉组织的辐射特性（必要时包括反射特性，其例如在使用立体照相机系统作为运动代用品的情况下是有意义的）。胸廓4被放置在由环氧树脂构成的基板上。

为了模仿肺叶设置了两个充气的气球7，其必要时可以通过风箱装置周期地不同强地充气，并且由此可以被扩大或缩小。充气的气球7在图2中可特别好地看出，图2示出了通过辐照模体2的胸廓4的示意性横截面。充气的气球7优选可以利用低密度的透气的泡沫材料填充，以便尽可能接近真实的肺组织（特别是关于辐射特性）。胸廓4的其它内部组织在此通过弹性聚酯胺泡沫8模仿，利用所述弹性聚酯胺泡沫尽可能填充胸廓4的内部空间（除了充气的气球7）。

优选地，胸廓4可以通过合适存在的接口打开，从而可以快速并简单更换位于内部的“柔软部分”。这特别地涉及聚酯胺泡沫8以及检测器头9（包括所属的“辅助部件”，诸如塑料棒11）。必要时也可以将“柔软部分”通过胸廓4的“上”或“下”端拉出或插入其中。

当然可以使用其它合适的材料替代所提到的材料。特别地，它们应当在其相对于辐射（特别是重离子辐射3或CT的X射线辐射）的特性方面特别接近“样板”。

因为在该示出的实施例中应当确认对于坐落于肺叶处的肿瘤的辐照规划，所以几乎作为肿瘤（或对于目标体积区域以及与之相邻的体积）的“替代”布置检测器头9，该检测器头在所有三个空间方向上可以平移地运动（在图1中和2中分别通过双箭头表示）。此外检测器头9也可以旋转地运动，这在此为清楚起见没有详细示出。检测器头的一种可能结构在图3中详细示出。优选地，检测器头9基本上完全并且“无缝隙”地嵌入在围绕它的弹性聚酯胺泡沫8中。在检测器头9运动时由此聚酯胺泡沫8的（至少）相邻的区域一起运动（包括由此引起的变形、压缩和拉伸）。

检测器头9在该示出的实施例中由商业上可获得的工业机器人10移动。因为工业机器人10的大部分由金属构成，所以其必须与目标体积区域或与检测器头9相隔一定的距离，由此测量结果不会不现实地失真。为此在该示出的实施例中设置了将工业机器人10的工具槽12与检测器头9相连的塑料棒11。附加地可以在塑料棒11中容纳在此没有示出的细的测量导线，用于传输在检测器头9中获得的测量信号。塑料棒11由合适的塑料制成，从而其关于其相对于辐射的特性（特别是粒子辐射和/或X射线辐射）尽可能接近真实的胸廓。在此完全有意义的可以是，塑料棒11多部分地构造，其中可以使用不同的塑料。如在图1中可以看出的，塑料棒11的大部分穿过由充气的气球7（其必要时利用透气的泡沫材料填充）形成的充气的空腔。必要时泡沫材料可以具有用于塑料棒11的合适尺寸的缺口。由此在塑料棒11运动时发生与塑料棒11相邻的聚酯胺泡沫8的尽可能小的变形，其可以导致可能与患者的“原件”偏离的效果（因为人没有这样的结构）。

即使这一点在此没有详细示出，在辐照模体2中设置其它检测器头（必要时还有单个附加的检测器头）也是有意义的。特别地，检测器头可以设置在（一个或多个）风险器官的区域中和/或在正常组织的区域中，以便在此测量相应输入的辐射剂量。根据要求，可以将相应的检测器头可动地和/或不动地构造。

工业机器人10的控制通过商业上可获得的控制器13进行。如通常的那样，辐照模体测量结构1可以通过一个或多个用户终端14控制和监视。

此外在图1中可以看出步进电机15，其与围绕胸廓4布置的柔性带16相连。这样选择该布置，使得柔性带16的长度可以由步进电机15改变，从而以这种方式（与弹性泡沫塑料共同作用）可以控制地升高或降低胸廓4，由此可以模仿呼吸运动。步进电机15也通过控制器13合适地控制。当然也可以设置多个步进电机15和/或柔性带16，其特别地可以具有互相之间的一定的侧面位移。另一种构造方式可以是，步进电机15控制牵引索，该牵引索（与胸廓4的弹性特性组合）产生胸廓4的“生理”上升和下降。

步进电机15和工业机器人10的控制特别地可以这样进行，即，模仿在实际的患者中肿瘤区域的经常待观察的“相互叠加的”运动。

胸廓4的“上升”和“下降”不仅具有如下效果，即，肋骨5相对脊柱17运动并且胸廓4内部的“组织”（也就是特别地是弹性泡沫塑料8）可以变形（特别是压缩或拉伸），而且，胸廓的上升和下降在现实中通常用于对所谓的运动代用品信号的使用。为此公知不同的方法。一种可能的方法是借助围绕胸廓4放置的拉伸测量带18（所谓的ANZAI带）的测量记录。该方法在此也在辐照模体测量结构1中被使用。这样获得的数据由测量记录器19记录并且合适地处理。测量记录器19的输出信号例如用于，再调整（例如在所谓的跟踪方法中）或在极端情况下也短时断开重离子射线3。仅为完整性起见要指出，在所谓的“门控”方法中按照标准进行重离子射线3的短时断开。

如在图1中可以获悉的，通过使用（足够快的）步进电机15以及（足够快的）工业机器人10，一方面可以模仿基本上任意的运动过程，并且此外也可以模仿非常快的运动过程。由此也就是不限于总是反复的运动模式，而是也可以例如模仿患者的呼吸行为中的变化。特别地通过步进电机15的和工业机器人10的快速可变性也可以模仿快速运动，诸如打嗝、咳嗽等。此外可以的是，步进电机15和工业机器人10互相同步并且由此可以检查在时间上变化的过程（例如在“胸廓”和“肿瘤”的运动之间的相位偏移）。特别地，可以深入地检查可能具有更大的剂量学影响的那些效果。特别地由此可以检查辐照规划或辐照方法相对于这样的效果的鲁棒性。

检测器头9特别地在图3中详细示出。检测器头9在此通过快速连接器与塑料棒11（并且由此与工业机器人10）相连。以这种方式可以的是，能够快速更换整个检测器头9，例如为了置入新的X射线胶片（以下详细解释），而不会在较长的时间段上“禁用”辐照模体测量结构1。即使当不是更换整个检测器头9时，具有缝隙状的凹槽23的检测器头9的该选择的结构也使得可以快速更换X射线胶片，从而由此也可以缩短等待时间。

检测器头9是在由C.Karger,O.G.Hartmann和P.Heeg在Med.Phys.26(10),1999年10月，第2.125至2.132页中的出版物“A system for three-dimensional dosimetric veriflcation of treatment plans in intensity-modulatedradiotherapy with heavy ions”描述的检测器头的变形。检测器头9的基本上正方体形状的基体20由树脂玻璃材料构成。在基体20中按照阵列安装（4×5阵列）布置了具有不同深度的总共24个分级的下沉孔21。下沉孔的方位和构造在此通过在图3中示出的从不同的空间方向的总共三个俯视图可以很好看出。分级的下沉孔21用于容纳棒状的电离室（所谓的“针尖（pin point）”电离室）。下沉孔21的各自的前部22在此容纳典型地具有2-3mm³的体积的实际敏感的测量体积。这样的棒形电离室具有关于入射的剂量的好的测量精度，并且此外也是时间分辨的。但是在该电离室中的问题是通常相对小的空间位置分辨率。

为了提高辐照确认的空间位置分辨率由此在该使用的检测器头9中附加地设置缝隙状的凹槽23，其分别构造在两行互相相邻的分级的下沉孔21之间。缝隙状的凹槽23用于容纳X射线胶片。X射线胶片具有非常高的空间位置分辨率（即使相对低的剂量分辨率和此外没有时间分辨率）。此外有意义的可以是，X射线胶片位于防光的保护袋中。在该情况下可以在日光下操作X射线胶片，这明显简化了其使用。特别地X射线胶片的更换可以在检测器头9中进行，而无需首先寻找暗室。

通过组合棒状的电离室和X射线胶片可以明显提高检测器头9的总精度。由此其在特别的程度上适合于所建议的确认方法。

此外，可以在检测器头9中或在检测器头9上也安装（例如辐射不透明的）标记物或应答器，其实现了检测器的定位（位置确定），例如通过X射线或其它外部的监视系统。这样的位置确定部分地也在“实际的患者”情况下进行，从而由此可以进行对现实的特别精确的反映。

最后，在图4中还按照示意性流程图示出了用于确认辐照过程的方法24。在第一步骤25中首先读入设置的（计算的）辐照规划，其应当随后应用于辐照模体2。然后在第二步骤26中进行实际的辐照。在此，不仅合适地调制重离子射线3（特别地也根据拉伸测量带18或其它测量设备所提供的测量数据），而且同时辐照模体2也合适地运动。合适的运动在此特别地还包括不规则的运动，诸如咳嗽等。特别地也可以进行在胸廓4和肿瘤运动之间的变化的相关。

在辐照期间在检测器头9中测量的数据（所述数据用于实际的辐照确认），在时间上同步地被记录并存储（步骤27）。例如在此可以记录和存储检测器头9的运动、运动代用品（在此是拉伸测量带）18的曲线和射线施加（特别是每个格栅点的辐照时刻）的其它数据。由辐照执行26和测量值记录27组成的循环如此频繁地进行（跳回28），直到应用了整个辐照规划。这一点在检验步骤29中检验。

如果在检验步骤29中确定，应用了整个辐照规划，则该方法结束30。

参考标记列表

1.辐照模体测量结构

2.辐照模体

3.重离子射线

4.胸廓

5.肋骨

6.橡胶层

7.充气的气球

8.聚酯胺泡沫

9.检测器头

10.工业机器人

11.塑料棒

12.工具槽

13.控制器

14.用户终端

15.步进电机

16.柔性带

17.脊柱

18.拉伸测量带

19.测量记录器

20.基体

21.下沉孔

22.前部

23.缝隙状凹槽

24.方法

25.读入辐照规划

26.辐照执行

27.数据记录

28.跳回

29.检验步骤

30.结束

Claims (16)

1.一种辐照模体装置(1，2)，其具有至少一个运动装置，用于移动所述辐照模体装置(1，2)的至少一个第一子区域(5，6，7，8，9)，相对于所述辐照模体装置(1，2)的至少一个第二子区域(5，6，7，8，9，17)，其中，所述辐照模体装置(1，2)至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性，其中，辐照模体装置中至少一个运动装置构造为快速运动装置和/或非周期的运动装置，

其特征在于至少一个运动传输部件(11，16)，其至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性。

2.根据权利要求1所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，其用于确认辐照规划。

3.根据权利要求1所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，所述辐照模体装置(1，2)至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的治疗射线特性(3)和/或至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的测量射线特性。

4.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，所述辐照模体装置(1，2)至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的衰减特性和/或辐照模体样板一致的二次辐射发射特性和/或辐照模体样板一致的散射特性，对于所述辐照模体装置(1，2)的子区域(5，6，7，8)，所述子区域与目标体积区域(9)相邻和/或在其近侧和/或按照圆盘形在其轴向和/或按照锥形和/或按照扇形。

5.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，所述辐照模体装置(1，2)至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的反射特性和/或辐照模体样板一致的二次辐射发射特性和/或辐照模体样板一致的散射特性，对于辐照模体装置(1，2)的子区域(5，6，7，8，17)，所述子区域与目标体积区域相邻和/或在其远侧和/或按照圆盘形在其轴向和/或按照锥形和/或按照扇形。

6.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，至少一个运动装置能够至少临时和/或至少局部地进行多维运动，其是至少二维运动，至少三维运动，至少四维运动，至少五维运动和/或至少六维运动。

7.根据权利要求1所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于至少一个运动产生装置。

8.根据权利要求7所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，所述至少一个运动产生装置是至少一个电机装置、至少一个步进电机、至少一个直线电机、至少一个液压装置、至少一个气动装置和/或至少一个机器人手臂装置(10)。

9.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，所述辐照模体装置(1，2)至少临时和/或至少局部地模仿实际的生物样板。

10.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于至少一个电子控制装置(13，14，19)，其具有至少一个数据存储装置和/或至少一个数据记录装置(19)。

11.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于至少一个胶片检测器装置(9，21，23)和/或至少一个时间分辨的检测器装置，其为可更换地布置。

12.根据权利要求1、2或3所述的辐照模体装置(1，2)，其特征在于，该辐照模体装置至少部分模块化构造，其中模块和/或模块的部分可更换地构造。

13.一种用于确认辐照过程的方法，其中，所述辐照过程(26)在辐照模体装置(1，2)上进行，所述辐照模体装置具有至少一个运动装置，用于移动辐照模体装置(1，2)的至少一个第一子区域(5，6，7，8，9)，相对于辐照模体装置(1，2)的至少一个第二子区域(5，6，7，8，9，17)，并且其中，所述辐照模体装置(1，2)至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性，其中，辐照模体装置中至少一个运动装置构造为快速运动装置和/或非周期的运动装置，

其特征在于至少一个运动传输部件(11，16)，其至少临时和/或至少局部地具有辐照模体样板一致的辐照特性。

14.根据权利要求13所述的方法(24)，其特征在于，其用于确认辐照规划。

15.根据权利要求13或14所述的方法(24)，其特征在于，至少临时和/或至少局部地使用按照权利要求1至12中任一项所述的辐照模体装置(1，2)。

16.根据权利要求13或14所述的方法(24)，其特征在于，在使用在存储器装置(13)中存储的和/或通过至少一个测量装置(19)获得的干扰信号的条件下，执行该方法。