CN104540547B - 用于照射靶区的方法和辐照装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于借助离子束照射移动靶区的方法和辐照装置，尤其用于治疗肿瘤，其中，执行靶区的离子射线照相测量并且借助相同的离子束、但时间连续地执行照射以便进行沉积和射线照相，其中所述离子束的能量例如借助位于病人近端的无源能量调制器而在较高的射线照相能量与较低的沉积能量之间转换。
Description
技术领域
本发明涉及借助离子束照射靶区的方法和辐照装置，尤其用于治疗肿瘤。
背景技术
本发明的背景
在离子束治疗中肿瘤的移动对照射提出特殊的挑战，即保证临床靶区即使在存在移动的情况下仍然被处方剂量覆盖。为此，对于借助散射的射束进行的离子束治疗通常使用专门构建的安全边界，直到现在这被视为是足够的。
但是在扫描的射束中会出现干涉效应，该干涉效应要求采取进一步措施。所述措施指的是借助所谓的门控(gating)或所谓的射束跟踪(beam tracking)进行的射束应用，所述射束应用分别以提供肿瘤移动或被实时使用的肿瘤移动模体的移动探测系统为基础，以便在必要时中断射束(门控)或主动跟踪射束(射束跟踪)。这种信号的质量具有重要意义，因为其精度会直接影响整个照射的精度。原则上专业人士已经熟悉门控和射束跟踪；关于门控，例如参见由Shinichi Minohara等发表在Int.J.Oncology Biol.Phys.(第47卷，第4号，第1097-1103页，2000年)中的“Respiratory Gated Irradiation System for Heavy-Ion Radiotherapy”或由Christoph Bert等发表在Int.J.Oncology Biol.Phys.(第73卷，第4号，第1270-1275页，2009年)中的“Gated Irradiation with Scanned ParticleBeams”，关于射束跟踪，例如参见DE 10 2004 028 035 Al，它们在这里分别通过引用包含于此。
市场上存在不同种类的移动探测系统。有些移动探测系统测量所谓的移动模体，例如呼吸温度、腹壁的移动(以1D、2D或3D形式)、腹部/胸部的周长或呼吸空气的流动。与此不同，其它移动探测系统则为此直接探测肿瘤的移动并且例如以透视(含有/不含植入的不透射线的标志物)、无线电应答器或超声波为基础。此外也使用这些系统的组合以便整合它们的优势，例如将少量的透视(质量高，但是对于病人有剂量负荷)与腹壁探测系统(质量较低，但是对于病人没有剂量负荷)中和地交联。
用于直接探测肿瘤移动的移动探测系统通常都伴随着对病人实施外科手术或造成病人的剂量负荷明显提高，例如在传统的X光透视中，尤其是在使用高图像采集率的情况下。以外部模体为基础的移动探测系统原则上限于执行特别间接的测量，因此在其他情况下肿瘤移动的探测精度是有待改善的。此外肿瘤移动(例如肺部肿瘤)特别复杂并且分别包含在所有维度中平移、旋转和压缩/扩张的分量。
此外，全部上述系统都关注靶区的纯粹的几何移动，在离子疗法中所述几何移动只有结合例如4D CT数据组才能使用，这是因为射束的射程具有决定性意义。因此，对于在照射过程中期望剂量的精确沉积，不仅空间移动而且空间移动对于离子束能量损失的作用都意义重大，所述能量损失可与其它因素(例如组织密度的局部分布)相关联。
因此，这些已知的方法尤其在精度方面有待进一步改善。
从EP 2 400 506中已知一种装置，该装置产生至少两个不同的粒子束，其中的第二粒子束被用于探测靶区的移动。为此使用两个离子源来产生不同的离子类型，它们在一个混合室内聚合。
但是，这种方法只能应用于确定的离子组合并且与加速器装置的类型相关联。此外只能共同地影响两个离子束的确定的参数。因此，发明人尤其在复杂性、灵活性以及由于在EP2 400 506中所述的处理方式中两个离子束的交叉而导致的局限性方面寻找其它解决方案。
发明内容
本发明的总述
因此，本发明的任务在于，提供借助离子束照射靶区的方法和辐照装置，尽管靶区移动，但其仍然能够实现高精度的照射。
本发明的任务的另一个方面在于，提供借助离子束照射移动靶区的方法和辐照装置，其能够尽可能精确地确定靶区的移动对能量损失的不利作用以及离子束在靶区中的射程。
按照本发明的任务的再一个方面，提供借助离子束照射移动靶区的方法和辐照装置，其能够实现精确但灵活的移动探测，该移动探测尽可能与加速器装置无关并且必要时甚至是可容易改装的。
提供一种借助离子束照射在照射期间移动的靶区的方法。离子束首先由加速器装置产生并加速并且被引导至靶区。加速器装置尤其包括粒子回旋加速器，如回旋加速器或同步回旋加速器、线性加速器或其组合。
术语“离子束”尤其可以理解为质子束或由重离子(如氧或碳)形成的射束。由两个申请人开发的这种辐照装置可以例如在位于达姆施塔特(Darmstadt)的GSI重离子研究亥姆霍兹中心有限公司或在海德堡离子束治疗中心(HIT)中找到，其中尤其利用12C离子照射。但是其它加载的强子粒子束(如介子等)也不能排除在外。
现在按照本发明，对靶区的照射在时间上分成至少一个离子射线照相阶段和至少一个沉积阶段，以便使离子束的能量(即同一离子束)在所述至少一个射线照相阶段和所述至少一个沉积阶段之间在时间上变化并且使得：
i)在所述至少一个射线照相阶段中，离子束的射程位于靶区的远端(沿辐射方向在靶区下游)，从而在所述至少一个射线照相阶段中离子束穿过或透过靶区，以便通过借助设置在靶区远端的离子射线照相探测器探测穿过靶区的离子束，利用离子束拍摄靶区的离子射线照片，并且
ii)在所述至少一个沉积阶段中，离子束的射程位于靶区内部，从而离子束在靶区内停止，以便将预定的(即在照射计划中规划的)剂量沉积在靶区内。
通过离子射线照相可以探测靶区的移动，然而其中射线照相和沉积利用同一离子束、但以不同的能量且在时间上连续地执行。在射线照相阶段中这样调节射束射程，布拉格最大值位于病人的远端，准确地说在离子射线照相探测器中，以便通过使离子束在离子射线照相探测器中停止，利用能量和空间解析的离子射线照相探测器测量布拉格最大值的位置。为此将离子束的能量在射线照相阶段中调节到较高的射线照相能量并在沉积阶段期间调节到降低的沉积能量。因此射线照相阶段与沉积阶段之间的转换是离子束能量的转换。
例如产生碳离子束，当能量E＇为600MeV/u的范围时，该离子束基本上完全穿过靶区并且按照照射计划在能量E＇时该离子束被用于射线照相而在下降到250MeV/u的范围的能量E时被用于沉积剂量。
优选地，借助同一离子束既可以执行剂量沉积也可以执行射线照相，并且只需变化或“切换”能量。为此，射束能量的变化或“切换”可以在照射期间(尤其实时地)例如在基于同步回旋加速器的加速器装置中在一个所谓的溢出内部或在各溢出之间的照射间歇内进行。在沉积能量与射线照相能量之间的变化或切换不能与用于照射不同等能量层的能量的小得多的变化相混淆，在用于照射不同等能量层的能量变化时，射束射程只改变几毫米并且这种变化必要时被附加地执行。优选地，由于在时间上分开，因此可以彼此独立地调节沉积和离子射线照相的特定参数，在扫描方法中尤其是侧向覆盖靶区。
有利地，通过本发明能够实现高精度的移动跟踪。从离子射线照片中能够直接确定由于靶区的移动导致的射程变化而无需使用有误差的从X射线减弱到粒子射程变化的换算。因此，在离子射线照片中，靶区的移动与在沉积时看起来是一样的，这是因为确定同一离子束的能量损失。在沉积与射线照相之间的唯一区别是离子束的能量，这使在移动作用方面(平移、旋转、压缩/扩张)的区别降至最低。换言之，在离子射线照相时测量也在沉积时出现的、靶区移动的物理作用(不同的离子能量除外)，但是能够特别准确地计算该离子能量的影响。此外与传统的透视相比可利用较低的剂量进行计算。
尽管如此，能够在无需对加速器装置进行较大改造的情况下有利地执行本方法。例如特别简单地将加速器装置调节到较高的射线照相能量并且然后通过无源能量调制器在一个或多个沉积阶段中从较高的射线照相能量降低到较低的沉积能量，其中在能量调制器中离子束受到制动。在这里离子束的能量可以以简单的方式足够快地发生变化，以便交替地照射肿瘤(沉积)并且执行射线照相以及能够实时地响应于靶区的移动控制地干涉照射。例如在这里数字式的能量调制器(例如，旋转的蛋糕形能量调制器)透过靶区的近端(沿照射方向位于靶区上游)，在该能量调制器中缺少一个蛋糕块，以便调制能量并且由此调制靶区中的一个位置与病人远端的一个位置之间的射束射程。在缺少蛋糕块的区域中离子束的能量保持不变(射线照相阶段)并且在其它区域中离子束的能量通过在调制器材料中的制动而降低到沉积能量。该尤其是数字式的调制器也不能与已知的、在必要时额外地存在的、用于在射束跟踪时主动跟踪靶区移动的射束射程的楔形系统相混淆。
替选地，可以通过二进制调制器板改变能量，例如，如在由Eros Pedroni等发表在Z.Med.Phys.(2004年第14期，第25-34页)中的“The PSI Gantry 2:a second generationproton scanning gantry”中所述，或者可以通过在基于同步回旋加速器加速时在FlapTop上修改设置来改变能量，如在由Y.Iwata等发表在Proceedings of EPAC 08(意大利热那亚，第1800-1802页)中的“Update of an Accelerator Control System for the NewTreatment Facility at HIMAC”中所述，其在这里通过引用并入本文。但是也可以使用所谓的Cyc-LINAC，如在由Ugo Amaldi等发表在Review of Accelerator Science andTechnology(2009年第2卷，第111-131页)中的“High Frequency Linacs forHadrontherapy”中所述，其在这里通过引用并入本文。如同在射线照相能量与沉积能量之间切换所需的那样，在Cyc-LINAC的情况下，射程跃变可以按等级通过接通和断开直线加速器的各个腔进行。因此优选只在加速器装置(无源调制器)中加速之后或在加速结束时(Cyc-LINAC)才改变能量，优选任何情况下都不能在加速之前改变能量。
据此，离子射线照相探测器尤其是一种能量解析的探测器，该探测器测量在穿过靶区之后离子束的(剩余)能量。在此，可以计算因穿过靶区而造成的能量损失并且由此再确定靶区的移动对沉积的作用。
尤其可以将同一离子束用于沉积或离子射线照相，使得离子类型和电荷是相同的并且仅能量是不同的。也可以使用这样的同一离子束，其能量在时间上连续变化、但同时不是两个不同的离子束。
换言之，离子射线照相和沉积在时间上相继地并且在所述前提条件下彼此独立地执行。尤其是在射线照相阶段中不能发生沉积和/或在沉积阶段中不进行离子射线照相。
按照本发明的一个优选实施方式，对靶区的照射在时间上分成多个射线照相阶段和多个沉积阶段，
其中，离子束的能量(尤其是在照射期间或在照射间歇中)在射线照相阶段与沉积阶段之间交替地往复切换，从而以循环交替的方式使得：
i)在射线照相阶段中离子束的射程位于靶区的远端，从而在射线照相阶段中离子束穿过或透过靶区并且利用离子束拍摄靶区的离子射线照片，其方式是利用设置在靶区远端的离子射线照相探测器探测离子束，和
ii)在沉积阶段中离子束的射程位于靶区内，从而离子束在靶区内停止，以便分别将预定的剂量沉积在靶区内。
优选地，射线照相阶段的时间顺序与靶区的移动阶段相匹配。替选地或补充地，射线照相阶段的时间顺序可以与加速器装置的引出阶段(例如在同步回旋加速器时的溢出)相匹配和/或在靶区分成被依次照射的等能量层时与等能量层的照射过程相匹配。
如果在沉积阶段中通过离子束到达靶区的不同的等能量层，以便分别将预定的剂量沉积在等能量层内，则可以例如至少在为了沉积剂量而照射每个等能量层之前按照i)执行射线照相测量，和/或在每个移动阶段或每次溢出开始时执行离子射线照相测量。
优选地，在所述至少一个或多个沉积阶段中离子束的强度被调节到明显高于在所述至少一个或多个射线照相阶段中的强度，同样可以实时对此进行控制。在这里可以有利地将病人的剂量负荷保持得很低。
如果靶区是一个在照射期间循环移动的靶区，例如在呼吸时的肺部肿瘤，则靶区的循环移动划分成多个移动阶段。结合本发明能够有利地将所述至少一个射线照相阶段或多个射线照相阶段的持续时间分别选择得不长于移动阶段的持续时间。然后，如果期望的话，可以在每个移动阶段内(优选在开始时)执行离子射线照相测量。换言之，在同一移动阶段中执行上述限定的步骤i)和ii)，或者射线照相阶段与沉积阶段至少部分地处于同一移动阶段中。
因此能够有利地实现特别精确的和可靠的移动跟踪。
按照本发明尤其优选将照射与主动跟踪离子束相组合，以便补偿靶区的移动(所谓的Beam Tracking)。优选地，响应于利用离子射线照相探测器执行的离子射线照相测量对主动跟踪离子束(即Beam Tracking)进行控制。同样可以实时地响应于射线照相测量执行对主动跟踪离子束(Beam Tracking)的控制。
由于射线照相和沉积在时间上分开，因此能够有利地在射线照相阶段与沉积阶段彼此独立地对离子束进行控制。尤其是在射线照相阶段中能够独立于沉积阶段在靶区的侧向延伸距离上对离子束进行控制。
按照本发明的一个优选的实施方式，离子射线照相探测器构造为空间解析的探测器，因此能够在所述至少一个或多个射线照相阶段中拍摄优选至少是内靶区(InternalTarget Volume，ITV，按照ICRU 62)部分的侧向两维空间解析的离子射线照片，其方式是大量靶区栅格点被穿过并且为离子射线照片中的每个栅格点确定离子束在穿过靶区之后的射程，以便生成离子束的(水当量-)射程的至少两维的图。所述离子束射程图可以例如用作用于至少一个随后的沉积阶段的监视和控制信息。
在离子射线照片中至少两维地显示靶区能够有利地实现特别精确地和可靠地跟踪靶区的移动。
如果照射方法是一种扫描方法，例如，栅格扫描方法，则离子束作为所谓的铅笔形射束(Pencil Beam)在所述至少一个沉积阶段或多个沉积阶段中至少在临床靶区的一部分上扫描并且在所述至少一个射线照相阶段或多个射线照相阶段中至少在靶区的一部分侧向面积上摆动。
因此尽管使用细的铅笔形射束，依然能够有利地拍摄侧向两维的离子射线照片。此外优选地，用于射线照相测量的摆动可以独立于在沉积时的扫描执行。
这是尤其有利的，因为如果期望的话能够比基于栅格点的情况更加精细地预先计算沉积的射程损失。这例如对于摆动(即射束快速地经过较大的区域)具有如下优点：能够直接地对多个或甚至所有位置进行比较，而不局限于标称的栅格位置。在数量级上更高的分辨率可以例如是CT像素大小。CT像素大小例如仅为大约1毫米，而在通过扫描方法照射时各栅格点的距离通常为2-3毫米的范围。
在扫描方法中，在所述至少一个或多个沉积阶段中离子束在临床靶区(所谓的Clinical Target Volume，CTV，按照ICRU 50)上扫描。优选地，在所述至少一个或多个射线照相阶段中离子束至少在内靶区(ITV，按照ICRU 62)的侧向面积的超过临床靶区的部分上摆动。
通过这种快速摆动，在全部的移动阶段中射束的侧向位置经过内靶区(ITV)的所有区域并且由此经过临床靶区的完整的延伸距离。整个内靶区的摆动可以以1ms-1000ms的时间间隔(例如在10ms、50ms、100ms或500ms的范围内)进行，由此能够在该时间内拍摄内靶区的侧面二维射线照片。
如果换言之在射线照相测量时照射一个比临床靶区(CTV)大的区域，尤其是如果至少内靶区(ITV)被覆盖，所述内靶区在所有移动状态下映射临床靶区(CTV)，则可以有利地覆盖靶区的整个移动幅度。
此外可以执行射程-模拟计算，以便计算用于离子束射程的模拟额定值。然后在射线照相阶段中进行照射时确定离子束在穿过靶区之后的实际(水当量-)射程并且将已确定的实际射程与模拟额定值相比较。
尤其优选地，为大量栅格点执行射程模拟计算并且生成离子束射程的多维模拟额定值图(所谓的“Range Map”)。然后在射线照相阶段中进行照射时同样为大量栅格点确定离子束在穿过靶区之后的实际射程并且由此生成包含离子束的相应实际射程的多维离子射线照片并且将该离子射线照片与模拟额定值图相比较。
在此，通过预先计算模拟射程图(所谓的Range Map)、尤其是所谓的数字重构射程图(DRRM)并且通过相应地在测量与模拟计算之间进行比较，能够有利地在靶区的移动与离子束的移动之间建立均衡，在所述均衡中不仅能够获得有关移动和射程变化的参数而且还能够获得有关两者之间的干涉、尤其是相互影响或图案的信息。
按照本发明的一个优选的实施方式，通过相应的内部或外部移动测量系统(有时也称作移动传感器)测量靶区的移动或移动模体。按照本发明，测量结果与借助离子射线照相探测器拍摄的离子射线照片自动地(例如由相应编程的微型计算机相链接并且响应于所链接的数据对照射进行控制。
但是也能够以简单的方式响应于移动测量系统的测量结果来控制在射线照相阶段与沉积阶段之间的转换。
例如作为与外部移动模体的组合，使用模体信息来确定移动阶段，其中利用射线照片核实临床靶区(CTV)或临床靶区(CTV)的各个测试点是否位于计划的位置。
此外在所述至少一个或多个射线照相阶段可以从多于一个的方向照射靶区并且由此拍摄至少一个在空间上多于两维的离子射线照片(“2.5D探测”)。这对具有多于一个的射束管的照射位置是有利的。在这里可以从多于一个的方向拍摄射线照片并且由此能够实现2.5D探测。此外可以考虑在门架上类似“RapicArc”的照射，以便在这种情况下在照射持续时间内在这里也能够从不同的方向拍摄射线照片并且因此能够通过适当的重构算法构建3D运动以上的射程。由此也能够拍摄4D离子CT(电子计算机断层扫描)。
总之这提供特别全面的关于靶区移动的信息。
总体而言，应对所采集的有关预期的信息进行实时评估，为此可以使用由透视已知的方法，即，主要在测量与数字重构射程图(DRRM)(在4D中也是如此，即4D CT的每个移动阶段的DRRM)之间进行比较，或者使用在射线照相与其它模体或平行拍摄的透视/射线照片数据之间的相关性模式。
按照本发明的一个简单的方面，在超过预定的极限值时，例如在射程模拟与能量损失测量之间相比较的情况下，响应于所拍摄的离子射线照片生成联锁信号，通过所述联锁信号中断照射。
原则上本发明并不限于纯粹的移动监视，而是也能够核实所获取的DRRM，以便例如在偏差过大的情况下中断照射并且必要时甚至能够重新计划。在这里本发明尤其有利，因为离子射线照相探测器测量离子能量并且由此利用粒子射程直接探测对于剂量重要的因素(与只探测等效参量的方法不同)。
根据在被照射的组织区域中的对比度，也可以植入标志物(金球、碳球等)，以便限定离子射线照片中的可见点。此外本发明也可以应用在分次间移动中或在静态头颈照射中，以便例如使存放成为可能或在意外地发生移动的情况下提供联锁信号。
按照本发明也将提供一种用于借助离子束照射移动靶区的辐照装置，通过所述辐照装置可以执行上述方法。为此该辐照装置包括：
加速器装置和射束导向装置，用于产生和加速离子束以及对离子束进行导向并且使其对准靶区，
用于控制辐照装置的控制装置，
用于在照射期间或在至少一个射线照相阶段和至少一个沉积阶段之间的照射间歇内使离子束的能量在时间上变化的装置，尤其额外地用于为不同的等能量层中的剂量沉积而改变射程，借助该装置
i)在所述至少一个射线照相阶段中将离子束的能量调节到较高的射线照相能量，在所述射线照相能量的情况下射程位于靶区或病人的远端(沿射束方向在靶区下游)，更准确地讲处于离子射线照相探测器中，以便离子束穿过或透过靶区，
ii)在所述至少一个沉积阶段中将离子束的能量调节到较低的沉积能量，在所述沉积能量的情况下射程位于靶区内并且离子束在靶区内停止，以便将计划的剂量沉积在靶区内，和
设置在靶区远端的离子射线照相探测器，用于通过在射线照相阶段中在离子射线照相探测器内停止或探测穿过靶区的离子束来拍摄靶区的离子射线照片。
优选地，用于尤其在照射期间或在照射间歇内使离子束的能量在时间上变化的并且额外地用于改变射程以便在沉积阶段中到达等能量层的装置以多个射线照相阶段和多个沉积阶段的循环循序在射线照相阶段和沉积阶段之间交替往复地切换离子束的能量。
离子射线照相探测器尤其具有如下的时间分辨率，其足以在每个射线照相阶段中产生一个新的射线照片，以便必要时能够实时地控制照射。
控制装置优选这样控制辐照装置，使得在沉积阶段中利用离子束到达靶区的不同的等能量层，以便分别将预定的剂量沉积在等能量层中并且至少在为了每个等能量层的剂量沉积而进行照射之前利用离子射线照相探测器执行射线照相测量。
优选地使用无源能量调制器，其中，由加速器装置首先通过射线照相能量产生离子束并且在沉积阶段中通过在能量调制器的材料中的制动来降低到沉积能量。无源能量调制器例如是具有蛋糕形切口的圆盘并且在离子束中转动，以便离子束循环交替地穿过圆盘材料并且在此减小到沉积能量(沉积阶段)或不受制动地通过蛋糕形切口(射线照相阶段)。
此外优选地，控制装置这样控制辐照装置，使得离子束在靶区中沉积时的强度高于在射线照相测量时的强度，以便使由于射线照相测量而造成的额外的辐射负荷对于病人保持得较低。
优选地，微型计算机在准备照射时将循环移动的靶区的移动(例如通过呼吸导致)划分成多个移动阶段。在使用蛋糕形能量调制器的情况下，其形状和转动速度优选与移动阶段的持续时间相匹配，使得射线照相阶段的持续时间比移动阶段的持续时间短。
如果存在用于主动跟踪离子束以便补偿靶区的移动(Beam Tracking)的装置，优选控制装置与其作用连接，以便响应于借助离子射线照相探测器拍摄的离子射线照片控制射束跟踪。
优选离子射线照相探测器是一种能量和空间解析的探测器，其分别拍摄至少内靶区(ITV)部分的能量解析和侧向两维空间解析的离子射线照片。然后计算装置为每个栅格点确定离子束在穿过靶区之后的射程并且生成离子束在穿过靶区之后的射程的两维图。
优选包含的用于扫描离子铅笔形射束(直径通常为几毫米)的扫描装置由控制装置这样控制，使得离子束为了剂量沉积而两维或三维地在靶区上扫描并且为了射线照相而至少在靶区的一部分侧向面积上由于时间上的连续性而独立于用于沉积的摆动进行扫描。为了扫描和摆动可以使用相同的扫描磁体，但是也可以考虑为摆动安装单独的磁体，例如在用于摆动的扫描磁体不够快时。
控制装置例如这样控制扫描装置(具有/不具有扫描磁体)，使得离子束在剂量沉积时在临床靶区(CTV，ICRU 50)上扫描并且在射线照相时在一个比临床靶区(CTV)大的侧向面积上、尤其是在内靶区(ITV，ICRU 62)上摆动。
上述射程模拟计算通常由相应编程的微型计算机执行，所述微型计算机也执行与实际确定的射程的比较并且随后优选实时地产生控制信号，通过所述控制信号例如使照射适配或中断。这同样也适用于将实际测量的多维射线照片与模拟额定值图相比较的实施方式。
控制装置尤其记录移动探测系统的测量结果和离子射线照相探测器的离子射线照片，自动链接测量结果和离子射线照片并且随后响应于所链接的数据控制照射。
替选地，控制装置响应于移动测量系统的测量结果控制在射线照相阶段和沉积阶段之间的转换。
此外优选地，辐照装置具有多个射束管和/或可转动的门架，由此能够从多于一个的方向照射靶区，以便照射在空间上多于两维的离子射线照片。
按照本发明的方法和辐照装置尤其是构造用于肿瘤治疗。但是也可以使用它们照射不属于人体或动物躯体的靶区，例如可以照射尤其具有用于运动模拟的靶区的器官模型。
附图说明
下面借助实施例并参考附图更详细地对本发明进行说明，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实施例的特征能够相互组合。
附图简介
在附图中：
图1示出利用散射的离子束照射移动的靶区的示意图，
图2示出利用扫描的离子束照射移动的靶区的示意图，
图3示出根据背景技术的具有散射的离子束的辐照装置的示意图，
图4示出根据背景技术的具有扫描的离子束的辐照装置的示意图，
图5示出按照本发明的一个实施方式的具有扫描的离子束和能量调制器的辐照装置的示意图，
图6示出按照本发明的另一个实施方式的具有扫描的离子束和能量调制器的辐照装置的示意图，
图7示出按照本发明的另一个实施方式的在下游连接有直线加速器的辐照装置的示意图，
图8示出与移动测量系统相组合照射靶区的示意图，
图9示出从两个不同的方向照射靶区的示意图，
图10示出利用旋转门架照射靶区的示意图，
图11示出按照本发明的一个实施方式的射线照相阶段和沉积阶段的时间变化曲线的视图，
图12示出按照本发明的另一个实施方式的射线照相阶段和沉积阶段的视图，
图13示出按照本发明的另一个实施方式的射线照相阶段和沉积阶段的视图，
图14示出按照本发明的一个实施方式的照射的流程图，
图15示出按照本发明的一个实施方式的利用DRRM实时分析的流程图，
图16示出按照本发明的一个实施方式的照射与模体测量相组合的流程图。
具体实施方式
本发明的详细说明
图1示出在基准移动阶段12a中的作为按照ICRU 50的临床靶区12(CTV)的肿瘤。肿瘤12在包络线内部移动，在该包络线内部形成例如移动状态12a、12b、12c和12d。所述包络线形成按照ICRU 62的内靶区14(internal target volume，ITV)。
为了通过利用离子射线照相探测器20进行的射线照相测量来获取有关在整个内靶区14中的射程分布的信息，在借助散射的离子束16无源照射时通常不要求其它措施，这是因为原本整个内靶区14就被同时照射。
图2示出利用扫描的离子束18照射临床靶区12。为了通过利用离子射线照相探测器20进行的射线照相测量来获取有关在整个内靶区14中的射程分布的信息，在这里离子束在整个内靶区14上摆动，这通过虚线箭头18示意表示。在摆动时，细的铅笔形射束快速地经过整个内靶区14的侧向延伸距离，在图2中只显示其中一个维度，因为第二侧向维度与图纸平面垂直。
必要时，将测得的射程分布与例如数字重构射程图(DRRM)相比较。但是替选地，通过将借助离子射线照相探测器20在当前栅格位置或多个代表性到达的栅格位置上执行的射线照相测量与DRRM进行比较，可以获得有关当前射束位置或不同射束位置的信息。
换言之，在数字重构射程图(DRRM)中，为大量射束保存从确定的方向在确定的位置以确定的能量由CT(或4D-CT的一个阶段)辐射的射线照相射束的预期的射程损失。在射线照相过程中将射线照相测量的测量值与DRRM相比较。在这里例如对移动模体的移动阶段的确定进行核实或响应于射线照相测量独立地确定移动阶段。
图3示出已知的具有加速器装置22的辐照装置1，所述加速器装置包括回旋加速器24和射束导向装置26。离子束16被散射系统(scattering system)28散射。然后，射程借助射程调制器30(range modulator)和射程移位器32(range shifter)加宽。
然后借助准直器34将散射的离子束16校准到内靶区的延伸距离上。剂量场利用补偿器36与靶区的远端轮廓相匹配。如从加速器装置22中发射的、原始的细的离子束16通过散射系统以及各种相连的无源射束成形装置与靶区相匹配。在这里涉及完全无源的射束建模系统。
图4示出已知的具有强度受控的磁扫描系统的辐照装置1，即例如使用在达姆施塔特(Darmstadt)的GSI中的磁扫描系统。在本例中，加速器装置22包括同步回旋加速器24＇以及射束导向装置26，所述射束导向装置将离子束引导至照射室(未示出)中，以便在那里照射靶区12。(也被称作铅笔形射束的)细的离子束18由扫描装置38在靶区的侧向延伸距离上扫描，所述扫描装置包括用于沿X方向和Y方向扫描离子束18的快速扫描磁体38a、38b。为了三维扫描靶区，通过多个等能量层13a-13i扫描布拉格峰。离子束18是例如80-430MeV/u12碳离子束。离子束18的相应的射束参数由同步回旋加速器控制系统40控制并且脉动式地由同步回旋加速器24＇提供。等能量层13a-13i通常被从远端(最高能量，Emax)向近端扫描(最低能量，Emin)。首先在准备阶段(即所谓的照射计划)准备靶区12的扫描，在该准备阶段中计算并确定照射计划，该照射计划保存在治疗控制系统42中。治疗控制系统42交替地与同步回旋加速器控制系统40作用连接并且主要控制扫描装置38的供电单元44，以便对剂量沉积的相应栅格点进行操控。此外通过射束位置监控器46对射束位置进行监视并且传输给治疗控制系统42。
图5与图4相对应地显示具有扫描系统38的辐照装置，其中现在按照本发明在靶区的近端或射束位置监控器46的近端设置蛋糕形能量调制器48。在本例中，能量调制器48设置在扫描装置38的远端。实际地照射靶区12(即剂量沉积)借助治疗能量或沉积能量E执行。但是，加速器装置22提供明显更高的射线照相能量E＇＝E+dE，其中dE对应于在照射通过蛋糕形能量调制器48时的能量损失。能量调制器48旋转以便限定沉积阶段与射线照相阶段之间的时间顺序。在照射通过能量调制器的过程中，即在调制材料所处的块状区域48a中，能量调制器48将离子束能量从射线照相能量E＇下调到沉积能量E，因此能够像通常那样照射靶区，这通过实线50表示。在离子束经过能量调制器48的缺口48b的时间间隔中不会出现能量损失dE，因此在病人身上达到射线照相能量E＇＝E+dE。射线照相能量E＇或能量损失dE选择得足够大，以便靶区和在放射治疗的情况下的整个病人都被离子束完全穿过，这通过虚线52代表。在这种情况下可以借助空间和能量解析的离子射线照相探测器20以空间解析的方式测量靶区12和病人体内的能量损失，所述离子射线照相探测器设置在靶区12的远端并且其大小应至少覆盖整个内靶区。因此，在具有射线照相能量E＇的射线照相阶段中，借助离子射线照相探测器20执行离子射线照相测量。例如，射线照相能量约为E＇＝600MeV/u，沉积能量约为E＝250MeV/u，在能量调制器中的能量损失约为dE＝350MeV/u。
在该示例中，空间和能量解析的离子射线照相探测器20包括由最多61个平行的电离室组成的堆叠，在各电离室之间分别安装由PMMA制成的吸收板。各吸收板的厚度根据要求在0.5mm-5mm之间选择。此外，离子射线照相探测器20还可以包括固定的或可变的预吸收器，该预吸收器使水当量-射程下降90mm或最多90mm。离子射线照相探测器20的主动面积为例如300×300mm2，以便为离子束18提供至少一个200×200mm2的测量场。
能量调制器48与辐照装置1的控制装置39处于作用连接。控制装置39可以控制能量调制器48的转动和/或能量调制器48将有关其各个角度位置的反馈信息提供给控制装置39，以便主要使加速器装置22、扫描装置38的控制以及利用旋转的能量调制器48限定的射线照相阶段和沉积阶段在时间上彼此协调一致或同步。
此外辐照装置1还包括本身已知的移动测量系统54，该移动测量系统将有关靶区12的移动的信息传递给控制装置39。这可以是与内部移动测量系统相关的直接的移动信息或是与外部移动测量系统相关的模体信息。
在使用额外的内部或外部移动测量系统54的情况下例如考虑下述系统。作为内部移动测量系统的是：
●kV/MV成像(质子)透视
带有植入的标记物
不带有植入的标记物
●植入的电磁应答器
●超声波
作为用于测量移动模体的外部移动测量系统的是：
●病人呼吸的测量：
体积测量
温度测量
气流速度测量
●病人表面的测量
对所施加的标记物(例如，红外发射器)的拍摄
用于拍摄躯体表面的立体相机
也可以将不同的移动测量系统相组合。
图6示出本发明的一个可替选的实施方式，其中，能量调制器设置在扫描装置38的近端。在本例中，能量调制器构成为二进制式能量调制器板48＇，该能量调制器板通过该能量调制器板48＇移入和移出离子束18的射束路径限定射束能量从射线照相能量到沉积能量的下降。通过能量调制器板48＇的移出，射束能量从沉积能量E上升到射线照相能量E＇＝E+dE，使得靶区12或在肿瘤治疗时的整个病人被离子束穿过，以便能够执行射线照相测量。通过能量调制器板48＇的移入，由加速器装置提供的射线照相能量E＇下降dE至沉积能量E，以便照射靶区12，使得在照射计划中确定的剂量被沉积，这在图6中通过实线50表示，其中在这里作为示例从远端看第四等能量层13d受到照射。
因为在本例中能量调制器48＇设置在扫描装置38的近端，所以必须对扫描装置38和必要时对其它设置在能量调制器48＇远端的射束导向装置的磁体进行微调。这可以实时地通过相应较快的磁系统以受控制装置39控制的方式实现。将能量调制器定位在扫描装置38上游具有如下优点：在能量调制器中产生的片段对病人造成的负荷较低。将能量调制器定位在扫描装置的远端或定位在病人上游(如在图5中所示)具有如下优点：可以省去对扫描装置38和其它射束导向元件进行相应的再调整。
图7示出另一个实施方式，其中，射线照相能量与沉积能量之间的能量变化由加速器装置22执行。为此适用在下游连接有直线加速器58的回旋加速器24。此外这种结构基本上对应于图5和6中的结构。与在图5和6中所使用的无源能量调制器48、48＇的区别在于：在本例中可以借助在下游连接的直线加速器58实现沉积能量与射线照相能量之间的能量变化。对于沉积阶段，切断一个或多个加速器腔58a-58g，以便将离子束能量从射线照相能量下降到沉积能量。为此可以使用Cyc-LINAC，在前面所引用的由Ugo Amaldi等发表的文献中对此进行了描述。
图8示出移动测量系统54与按照本发明的借助射线照相探测器20进行的射线照相测量的组合。本身已知的移动测量系统54将关于靶区移动的数据传输给控制装置39。离子射线照相探测器20在射线照相阶段中利用透过靶区12或病人15的离子束18拍摄靶区(和周围组织)的离子射线照片。控制装置39将离子射线照相测量60与移动测量系统54的测量相比较，所述移动测量系统例如可以是病人胸部的立体照片形式的模体。借助移动测量系统54可以首先以本身已知的方式确定病人的移动阶段。如果控制装置39确定：利用移动测量系统54确定的移动阶段(该移动阶段流入射束应用62、例如门控或射束跟踪中)与在该移动阶段中预期的离子射线照相结果一致，则继续照射。另一方面，如果离子射线照相结果超过与预期的离子射线照相结果一致的预定阈值，则控制装置39中断射束应用62或使其相匹配。
图9示出一种实施方式，其中从两个不同的方向利用离子束18照射靶区12或病人15。为了拍摄离子射线照片，相应地设置两个离子射线照相探测器20。如果如在本例中从至少两个不同的方向利用离子束18进行照射，则提供从不同方向拍摄的离子射线照片。借助离子射线照相测量60从至少两个不同的方向获得的信息优于各个离子射线照片的纯两维的信息，但是还不是完全的三维射线照相信息。因此，这种类型的照射被称作2.5D射线照相。在每种情况下，射束应用62可以选择性地利用相应离子射线照片来控制。
图10示出具有旋转门架的实施例，其中，射束应用62的旋转通过箭头64表示。离子射线照相探测器20针对射束应用同样与门架(未示出)一同旋转，这用箭头66表示。因此在这里与所谓的Rapid Arc方法(质子)类似，射束出口与离子射线照相探测器20在射线照相照射期间围绕病人转动，以便能够与在X射线CT中一样类似地生成3D离子射线照片，但是在这里附加地包括离子射线照片固有的射程信息。
图11示出射线照相阶段和沉积阶段的时间顺序的实施例。最高处的图表72显示离子束的能量，该能量在具有较高射线照相能量的射线照相阶段74与具有较低沉积能量的沉积阶段76之间循环往复地转换。与离子束的能量72相反地对离子束的强度78进行控制，即与在沉积阶段76中相比，在射线照相阶段74中使用较低的离子束强度。因此在按照本发明的方法中射束负荷有利地相对较低。离子束强度在射线照相阶段中相对于沉积阶段可降低的因数与例如摆动磁体的速度和射线照相探测器20的特性相关联。摆动磁体和离子射线照相探测器20工作得越慢，强度下降通常可以选择得越大。原则上在射线照相阶段中强度下降与在沉积阶段中相比可能是10-100的因数。
在图11所示的实施例中，射线照相阶段与沉积阶段之间的交替循环与为了沉积而借助扫描装置38扫描靶区12协调一致。例如，在预设数量的被照射的栅格点之后，例如在100个栅格点之后，从沉积阶段76转换到射线照相阶段74。由此沉积阶段76的持续时间对应于照射100个栅格点的持续时间。射线照相阶段74的持续时间选择得明显比沉积阶段76的持续时间短。
所示实施例涉及具有同步回旋加速器24＇的辐照装置1。正如专业人士所知，来自同步回旋加速器的离子束以所谓的溢出被非连续地引出，其中，溢出用80表示并且溢出间歇用82表示。靶区12的移动分成11个移动阶段12a-12k，其在本例中延及两次溢出。移动循环12a-12k在本例中在虚线84上的tBMP处结束，在该处新的移动循环从第一移动阶段12a开始，等等。因此靶区12的移动与病人的呼吸相关，移动循环(呼吸循环)典型地持续5秒钟范围。
图12示出射线照相阶段74和沉积阶段76的一个可替选的循环，其中，射线照相-沉积循环与移动阶段12a-12k相匹配或与移动阶段同步。从沉积阶段76到射线照相阶段74的转换在时间上与从一个移动阶段到下一个移动阶段的转换相同。为此由射线照相阶段和沉积阶段组成的循环通过移动测量系统54的测量触发，使得当移动测量系统54探测到转换到下一个移动阶段时发生从沉积阶段76到射线照相阶段74的转换。这具有如下优点：为每个移动阶段执行单独的射线照相测量。因此在本例中射线照相阶段和沉积阶段的循环与移动阶段的循环同步。参考附图5-7，所述同步通过控制装置39执行。
参考图13，由射线照相阶段和沉积阶段组成的循环也可以与射束引出的时间间隔同步，以同步回旋加速器24＇为例以溢出80的持续时间同步。在这里这意味着，在每次溢出80开始时存在射线照相阶段，并且对于溢出的其余部分在靶区12中沉积剂量。所述同步也可以借助对应编程的控制装置39执行。
图14示出按照本发明的照射的流程图，其包括射线照相阶段和(可选的)实时强度调节以及(可选的)借助扫描系统38进行的摆动。
在步骤201中准备放射治疗，这包括诊断、成像和4D照射计划等并且原则上是专业人士已知的。
在步骤202中确定射线照相参数，其包括在射线照相阶段74中的射线照相能量E＇、射束强度78和/或射线照相测量的射野大小和/或射线照相测量的频率以及时间点或循环。
在步骤203中基于CT数据和照射计划数据(射束方向、能量等)例如通过以空间解析的方式计算离子束在人体15中的能量损失来计算DRRM。
步骤204a在肿瘤治疗的情况下(即治疗照射阶段)限定具有较低沉积能量E和较高射束强度78的沉积阶段76。如上所述，沉积阶段76可以包括照射大量栅格点。
在步骤204b中将辐照装置1的参数适配于随后的射线照相测量。这尤其包括射束能量72例如借助能量调制器48、48＇从沉积能量E到射线照相能量E＇的变化以及必要时射束强度78的降低。两者可以实时执行。
在步骤204c中执行射线照相测量，例如其方式是通过摆动利用离子束18扫过整个内靶区14(ITV)。为此例如由控制装置39对应地对扫描磁体38a、38b进行控制。根据射线照相测量的结果，在步骤205中必要时中断照射。还有可能在这之后甚至进行新的照射计划。
如果射线照相测量处于预定的极限值内，则可以在步骤204d中(如有必要的话)使照射适配。随后在另一个步骤204b中将辐照装置重新调整到沉积能量E，例如通过使能量调制器板48＇移入射束路径或对应地转动蛋糕形能量调制器48并通过为了在靶区中沉积剂量而相应重新记录扫描过程进行所述重新调整，然后在步骤204a中重新继续沉积剂量。
由此在调节回路204a-204d内使用射线照相测量作为调节参数。
如果已经完成整个照射计划，则同样在步骤205结束照射。当从射线照相阶段74转换到沉积阶段76时或在步骤204b中反向转换时照射参数的适配在这里通过由控制装置39相应地对能量调制器48、48＇和扫描装置38进行控制来实现。
图15示出将射线照相测量与移动测量系统54的测量结果相组合的流程图。
在步骤301中通过离子射线照相探测器20执行射线照相测量。
在步骤302中同时地或独立地通过移动测量系统54例如以模体测量的形式探测靶区的移动。
在步骤303中控制装置39将离子射线照相测量与来自模体测量的期望值相比较并且响应于所述比较的结果对是继续照射还是可能中断照射作出判断。
在步骤304中如果是继续照射则在沉积阶段76中照射靶区。
此外，该方法过程对应于在图14中所示的方法过程。
图16显示借助DRRM执行的实时分析的流程图。
在步骤401中为每个4D CT阶段计算DRRM。该步骤尤其在照射之前进行。
方框402代表由此计算的DRRM。
在步骤403中在射线照相阶段74中执行射线照相测量。
在步骤404中例如利用控制装置39将来自步骤403的射线照相测量的结果与来自预先计算的DRRM 402的期望值相比较。
根据该比较404的结果，在步骤405中必要时适配或中断照射。
专业人士可以看出，上述实施方式仅是示例性的，并且本发明并不局限于此，而是在没有背离权利要求保护范围的情况下能够以多种方式变化。此外可以看出，尽管所述特征与其它特征被共同地说明，但是不管在说明书、权利要求、附图等中是否公开所述特征，这些特征也限定本发明的各个重要组成部分。
Claims (28)
1.一种用于借助离子束(16，18)照射不属于人体或动物躯体的靶区(12)的方法，
其中，对靶区(12)的照射在时间上分成至少一个射线照相阶段(74)和至少一个沉积阶段(76)，
其中，离子束(16，18)的能量(72)在所述至少一个射线照相阶段(74)和所述至少一个沉积阶段(76)之间在时间上变化，使得：
i)在所述至少一个射线照相阶段(74)中，离子束(16，18)的射程位于靶区(12)远端，从而离子束(16，18)穿过靶区(12)，并且与此同时通过借助设置在靶区远端的离子射线照相探测器(20)探测离子束(16，18)，利用离子束(16，18)拍摄靶区(12)的离子射线照片，以及
ii)在所述至少一个沉积阶段(76)中，离子束(16，18)的射程位于靶区(12)内部，从而离子束(16，18)在靶区(12)中停止，以便将预定的剂量沉积在靶区(12)中，
其中，在所述至少一个射线照相阶段(74)中拍摄侧向两维空间解析的离子射线照片，其方式是使离子束穿过靶区(12)并且在离子射线照片中确定离子束在穿过靶区之后的射程，以便生成离子束射程的至少两维的图。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对靶区(12)的照射在时间上分成多个射线照相阶段(74)和多个沉积阶段(76)，
其中，离子束(16，18)的能量(72)在射线照相阶段(74)和沉积阶段(76)之间交替地往复切换，从而以循环交替的方式使得：
i)在射线照相阶段(74)中，离子束(16，18)的射程位于靶区(12)的远端，从而离子束(16，18)穿过靶区(12)，并且与此同时借助设置在靶区(12)远端的离子射线照相探测器(20)探测离子束(16，18)，利用离子束(16，18)拍摄靶区(12)的离子射线照片，以及
ii)在沉积阶段(76)中，离子束(16，18)的射程位于靶区(12)中，从而离子束(16，18)在靶区(12)中停止，以便分别将预定的剂量沉积在靶区(12)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在沉积阶段(76)中借助离子束(16，18)到达靶区(12)的不同的等能量层(13a-13i)，以便分别将预定的剂量沉积在所述等能量层中，并且至少在为了每个等能量层的剂量沉积而进行照射之前按照i)执行射线照相测量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个沉积阶段(76)中，离子束(16，18)的能量(72)利用无源能量调制器(48，48＇)从用于射线照相的较高的能量降低到用于沉积的较低的能量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个沉积阶段(76)中，离子束(16，18)的强度(78)被调节为明显高于在所述至少一个射线照相阶段(74)中的强度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，靶区(12)是在照射过程中循环移动的靶区，并且靶区的循环移动分成多个移动阶段(12a-12k)，并且其中，所述至少一个射线照相阶段(74)的持续时间分别不长于移动阶段的持续时间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过主动跟踪离子束来补偿靶区(12)的移动，并且响应于借助离子射线照相探测器(20)拍摄的离子射线照片对主动跟踪离子束进行控制。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，照射方法是一种扫描方法，并且离子束(18)在所述至少一个射线照相阶段(74)中至少在靶区(12)的一部分侧向面积上摆动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述至少一个沉积阶段(76)中离子束在临床靶区(CTV，ICRU 50)上扫描，并且其中，离子束在所述至少一个射线照相阶段(74)中至少在内靶区(14，ITV，ICRU 62)的侧向面积的超出临床靶区(CTV)的部分上摆动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，执行射程模拟计算，以便在射线照相阶段(74)中计算用于离子束在穿过靶区(12)之后的射程的模拟额定值，其中，在射线照相阶段中进行照射期间确定离子束在穿过靶区(12)之后的实际射程，并且将实际已确定的射程与模拟额定值相比较。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，为大量栅格点执行射程模拟计算，以便生成离子束射程的多维模拟额定值图(DRRM)，
其中，在射线照相阶段(74)中进行照射期间为大量栅格点确定离子束在穿过靶区之后的实际射程并且由此生成包含离子束的相应实际射程的多维离子射线照片，并且
将所述多维离子射线照片与模拟额定值图相比较。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，额外地借助内部或外部移动测量系统(54)测量靶区(12)的移动或移动模体，并且移动测量系统(54)的测量结果与利用离子射线照相探测器拍摄的离子射线照片自动链接并且响应于所链接的数据对照射进行控制。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，额外地利用内部或外部移动测量系统(54)测量靶区(12)的移动或移动模体，并且响应于移动测量系统(54)的测量结果控制射线照相阶段(74)与沉积阶段(76)之间的转换。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个射线照相阶段(74)中从多于一个的方向照射靶区(12)并且由此拍摄至少一个在空间上超过两维的离子射线照片。
15.一种用于借助离子束(16，18)照射靶区(12)的辐照装置(1)，包括：
加速器装置和射束导向装置(22，24，24＇，26)，用于产生和加速离子束以及对离子束进行导向并使离子束对准靶区(12)，
用于控制照射的控制装置(39)，
用于在至少一个射线照相阶段(74)和至少一个沉积阶段(76)之间使离子束(16，18)的能量在时间上变化的装置(48，48＇，58a-58g)，借助该装置
i)在所述至少一个射线照相阶段(74)中将离子束(16，18)的能量(72)调节到离子射线照相能量，在所述离子射线照相能量的情况下射程位于靶区(12)的远端并且离子束(16，18)穿过靶区(12)，
ii)在所述至少一个沉积阶段(76)中将离子束(16，18)的能量(72)调节到沉积能量，在所述沉积能量的情况下射程位于靶区(12)内并且离子束(16，18)在靶区(12)内停止，以便将预定的剂量沉积在靶区(12)中，
设置在靶区(12)远端的离子射线照相探测器(20)，用于通过在射线照相阶段(74)中探测穿过靶区(12)的离子束(16，18)来拍摄靶区(12)的离子射线照片，
其中，离子射线照相探测器(20)是一种空间解析的探测器，通过在所述至少一个射线照相阶段(74)中使离子束穿过靶区(12)，所述离子射线照相探测器分别拍摄侧向两维空间解析的离子射线照片，
所述辐照装置还包括计算装置，用于在离子射线照片中确定离子束(16，18)在穿过靶区(12)之后的射程并且生成离子束在穿过靶区(12)之后的射程的至少两维的图。
16.根据权利要求15所述的辐照装置，其中，用于使离子束(16，18)的能量(72)在时间上变化的装置以多个射线照相阶段(74)和多个沉积阶段(76)的交替顺序往复切换，从而以循环交替的方式使得：
i)在射线照相阶段(74)中将离子束(16，18)的能量(72)分别调节到离子射线照相能量，从而射程位于靶区(12)的远端并且离子束(16，18)穿过靶区(12)，
ii)在沉积阶段(76)中将离子束的能量调节到沉积能量，从而射程位于靶区(12)内并且离子束(16，18)在靶区(12)中停止，以便分别将预定的剂量沉积在靶区(12)中。
17.根据权利要求16所述的辐照装置，其中，控制装置(39)构造用于这样控制辐照装置(1)，使得
在沉积阶段(76)中借助离子束(16，18)到达靶区(12)的不同的等能量层(13a-13i)，以便分别将预定的剂量沉积在所述等能量层中，并且
至少在为了每个等能量层的剂量沉积而进行照射之前借助离子射线照相探测器(20)执行射线照相测量。
18.根据权利要求15所述的辐照装置，其中，用于使离子束(16，18)的能量(72)在时间上变化的装置包括无源能量调制器(48，48＇)，所述无源能量调制器在所述至少一个沉积阶段(76)中将离子束(16，18)的能量(72)从较高的射线照相能量降低到较低的沉积能量。
19.根据权利要求15所述的辐照装置，其中，控制装置(39)构造用于这样控制辐照装置(1)，使得在所述至少一个沉积阶段(76)中离子束(16，18)的强度(78)被调节到明显高于在所述至少一个射线照相阶段(74)中的强度。
20.根据权利要求15所述的辐照装置，包括用于将在照射期间循环移动的靶区(12)的移动划分成多个移动阶段(12a-12k)的装置，其中，所述至少一个射线照相阶段(74)的持续时间分别不长于移动阶段的持续时间。
21.根据权利要求15所述的辐照装置，包括用于主动跟踪离子束以便补偿靶区(12)的移动的装置，其中，控制装置(39)构造用于响应于借助离子射线照相探测器(20)拍摄的离子射线照片控制所述主动跟踪离子束。
22.根据权利要求15所述的辐照装置，包括扫描装置(38)，用于扫描靶区(12)上的离子束(18)，其中，控制装置(39)构造用于控制扫描装置(38)，
离子束(18)为了在所述至少一个沉积阶段(76)中的剂量沉积而在靶区(12)上扫描，并且
离子束(18)在所述至少一个射线照相阶段(74)中至少在靶区(12)的一部分侧向面积上摆动。
23.根据权利要求22所述的辐照装置，其中，控制装置(39)构造用于这样控制扫描装置(38)，使得离子束(18)在所述至少一个沉积阶段(76)中在临床靶区(CTV，ICRU 50)上扫描，并且离子束(18)在所述至少一个射线照相阶段(74)中至少在内靶区(14，ITV，ICRU 62)的侧向面积的超出临床靶区(12)的部分上摆动。
24.根据权利要求15所述的辐照装置，包括计算装置，该计算装置构造为：用于执行射程模拟计算，以便在所述至少一个射线照相阶段(74)中计算用于离子束在穿过靶区(12)之后的射程的模拟额定值，
用于在所述至少一个射线照相阶段(74)中响应于离子射线照相探测器(20)的测量值而确定离子束在穿过靶区(12)之后的实际射程，并且
用于将实际已确定的射程与模拟额定值相比较。
25.根据权利要求15所述的辐照装置，包括计算装置，该计算装置构造为：用于为大量栅格点执行射程模拟计算，以便在射线照相阶段(74)中生成离子束在穿过靶区之后的射程的多维模拟额定值图(DRRM)，
用于为大量栅格点确定离子束在穿过靶区(12)之后的实际射程并且用于生成包含离子束的相应实际射程的多维离子射线照片，并且
用于将所述离子射线照片与模拟额定值图相比较。
26.根据权利要求15所述的辐照装置，其中包括用于测量靶区(12)的移动或移动模体的内部或外部移动测量系统(54)，并且控制装置(39)构造用于：
记录移动测量系统(54)的测量结果，
记录离子射线照相探测器(20)的离子射线照片，
自动将测量结果与离子射线照片相链接并且响应于所链接的数据对照射进行控制。
27.根据权利要求15所述的辐照装置，其中包括用于测量靶区的移动或移动模体的内部或外部移动测量系统(54)，并且控制装置(39)构造用于响应于移动测量系统(54)的测量结果来控制在射线照相阶段(74)与沉积阶段(76)之间的转换。
28.根据权利要求15所述的辐照装置，其中，辐照装置(1)构造用于在所述至少一个射线照相阶段(74)从多于一个的方向照射靶区(12)，以便由此拍摄至少一个在空间上多于两维的离子射线照片。
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