CN104902957B - 用于计划照射的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于计划借助于扫描粒子束(20)进行靶体积(34)照射的方法，包括下述步骤：定义设置在体(77)中的靶体积(34)，将靶体积(34)划分为多个能被单独照射的靶点(30)，定义多个在时间上连续的局部照射计划，将靶体积(34)的靶点(30)按子集(A、B、C、D)分配给局部照射计划，并且子集(A、B、C、D)分布在整个靶体积(34)上并且靶体积(34)的彼此相邻的靶点(30)分别配置给不同的局部照射计划。

Description

用于计划照射的方法

技术领域

本发明涉及一种用于计划照射的方法和装置以及具有粒子束的加速器装置。

背景技术

借助重离子治疗肿瘤在过去的几十年中已发展成为被广泛接受的用于治疗组织、尤其是肿瘤疾病的方法。但在此获取的经验也用于纯技术领域中。

所有已知方法的共同特点是由加速器设备提供的成束的粒子束借助高能射束传送系统被传送到一个或多个照射室或治疗室。在照射室中待照射的靶体积被定位并且借助粒子束被照射。

已知待照射的靶体积可运动。例如在靶体积中可设有肺肿瘤，其在患者呼吸时运动。为了研究运动对粒子疗法治疗成功率的影响，也可借助被称为体模的、非生命模型体来模拟运动。

粒子疗法范畴中的特殊挑战在于使沉积在组织中的照射剂量尽可能均匀地分布。靶体积中均匀的剂量分布十分重要的原因在于，存在于靶体积中的肿瘤细胞只有从高于阈值剂量时起才以足够的信度死亡，但同时应避免对周围健康组织造成过多的负荷。因此在应依次于靶体积的不同靶点上沉积多个单次照射剂量的照射方法中、即在扫描的粒子束中始终困难的是，当靶体积在照射期间运动时在靶体积中实现所希望的均匀的剂量分布。因此靶体积中剂量分布均匀性的改善始终是研究课题。

例如在扫描的粒子束中可将待施加的照射剂量分布在多次遍历上，这又称为“重新扫描”。在此多次照射靶体积的靶点，使得在重新扫描遍历期间依次通过多个反复被施加的单次剂量建立待施加的总剂量。以单次剂量反复照射靶点能实现单次剂量的统计平均，从而在统计学上看能够平均可能的错误沉积剂量。因此可至少部分补偿靶体积的运动。

然而，以相应减少的部分剂量多次照射每个靶点使得借助重新扫描的照射可需要显著更多的时间，因为必须根据减小的部分剂量降低提取率。在现有技术中必须忍受持续较长时间的照射过程，以便提高剂量分布的均匀性并且因此在放射治疗时提高治疗成功率。

另外，已知跟踪靶体积的运动并且在计算单次剂量时加以考虑。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种方法，该方法使得靶体积的照射计划更加简单并且在此减弱或克服了现有技术中的上述缺点。

本发明还应减小整个治疗或剂量施加的持续时间。

本发明的另一任务在于使照射结果相对于靶体积的变化、尤其是运动更为稳健。

本发明的任务通过有利的技术方案得以解决。根据本发明借助下述步骤确定设置在体中的靶体积的照射计划，该过程逐步建立照射计划：

首先定义通常设置在体中的靶体积。靶体积在此可设置于非生命体、如材料样本、体模或试验装置中，但也可包含生命材料、如细胞样本或试验动物。尤其是靶体积具有肿瘤细胞。靶体积被分为大量能被单独照射的靶点。换言之，在靶体积中设置由具有定义点距的靶点构成的点光栅。

接着，分别为靶点配置规定剂量、即待沉积在相应靶点上的照射剂量的计划值或规定值。换言之，在照射计划中写入针对相应靶点的规定剂量。许多在本申请中使用的术语、如靶体积、靶点、规定剂量、剂量分布等通常在作为指南被接受的ICRU(国际辐射单位和计量委员会)Report 50(包括Addendum Report 62)中被定义。

随后，将照射计划分为多个在时间上连续的局部照射计划。也就是说，借助照射计划规定，直接连续地一个接一个地实施局部照射计划。

将靶体积的靶点按子集分配给局部照射计划，并且子集分布在整个靶体积上。彼此相邻的靶点分别配置给不同的局部照射计划。换言之，每个子集包括分布在整个靶体积上且不直接相邻的靶点。

前两个提到的步骤相应于已知的用于划分靶体积的方法。

在此到目前为止根据现有技术通常依次、即一个接一个地照射靶体积的靶点。该方法已被广泛接受，因为它可特别简单地实施。

靶点可配置给等能量层，由此可借助恒定的粒子能量、即尤其是不变的加速器设置来照射一个等能量层。

在根据本发明的方法中，照射计划被分为在时间上连续的局部照射计划。

靶体积的彼此相邻的靶点被配置给不同的局部照射计划。当局部照射计划在时间上依次被实施时，彼此相邻的靶点并不在时间上连续地被照射，而是第一靶点在第一局部照射计划中被照射并且与第一靶点相邻的靶点则在至少另一局部照射计划中被照射。这可相对于靶体积的运动提高剂量沉积的稳健性。换言之，通过不直接连续、而是在时间上错开地照射彼此相邻的靶点，可改善各靶点上的剂量沉积。因此，通过将彼此相邻的靶点分配给不同的局部照射计划，也可提高剂量分布的均匀性。必要时还可借助该方法实现一个靶点仅被照射唯一一次，从而可显著节省时间。这表示，借助本发明方法甚至有可能无需实施重新扫描。但不排除根据所需规定剂量分布将本发明方法与重新扫描相结合，以便获得尽可能好的结果。

通过使局部照射计划的靶点子集分别分布在整个靶体积上，借助局部照射计划就已经分别覆盖整个靶体积。换言之，借助第一局部照射计划在靶体积中沉积剂量分布的粗光栅，并且借助每下一个局部照射计划可改善剂量分布的均匀性，因为分别照射与之前的子集相邻的靶点子集。靶点子集尤其是是数学意义中的真子集、即靶点总量的子集，所述子集均不包括靶点总量。

当在晚些时候在局部照射计划之一的一个靶点施加剂量时例如出现不希望或错误计算的靶体积运动，以致待施加的剂量未沉积到靶点上，而是错误地沉积时，则这可在统计学上通过前一或下一局部照射计划至少部分被补偿。

在每个单次照射过程中(在其中单次剂量被施加到靶点上)，粒子束的整个进入通道被施加又称为前剂量的剂量。在复杂的照射计划过程中，必须考虑所有产生的前剂量并且用于计算总剂量。因此例如有利的是，首先照射靶体积的远端端部，在此靶体积的近端部分已经被施加了前剂量。接着例如可从反方向照射靶体积，使得靶体积从该侧起的远端部分获得另外的部分剂量。在理想情况下靶体积上的剂量分布相应于阶梯函数。当然这在实际情况下是很难实现的。

靶点可在空间上交替地配置给子集。这表示，第一靶点配置给第一子集，第二靶点可配置给第二子集。靶点尤其是沿横向于射束轴线的两个方向配置给子集、即横向地、和/或在三维中在空间上交替地配置给子集。局部照射计划的数量在此也决定了靶点子集的数量。

因此，子集的靶点优选仅被配置给其它子集的靶点相邻地包围。靶点优选可按行和/或按列棋盘状交替地配置给不同的局部照射计划。尤其是可棋盘状地在第一行或列中设置第一和第二子集的靶点并且在第二行或列中设置第三和第四子集的靶点。在此情况下，在待配置颜色的子集交替设置在偶数或奇数行或列中的前提下，只需为棋盘状结构考虑棋盘图案的两种“颜色”。

类似地，局部照射计划的数量可相应于棋盘“颜色”的数量，并且这可意味多色棋盘图案，尤其是在三维情况下靶点可棋盘状交替配置给不同的局部照射计划，在此一个区(与棋盘类似)始终与其它颜色的区相邻。

在用粒子设备的扫描粒子束照射局部照射计划的靶点时，优选在局部照射计划中跳过靶体积的相邻靶点。这表示，照射第一靶点，相反跳过靶体积的与第一靶点空间相邻的靶点。该等能量层或靶体积的第三靶点于是可再次构成第一局部照射计划的靶点并且因此被照射。尤其是在照射每个局部照射计划的靶点时跳过靶体积的相邻靶点。换言之，这样照射局部照射计划的靶点，使得不直接相继地照射靶体积的相邻靶点。

可曲折形彼此交错地照射靶体积中至少两个子集的靶点。

尤其是靶点子集不相互重叠。换言之，靶点分别仅被照射唯一一次。

在本发明的一种优选实施方式中，靶体积的一个靶区在该靶区的多个靶点上延伸，并且该靶区相应于预期的扫描粒子束的射束直径。靶区中的靶点被称为靶点组或组。换言之，扫描粒子束的一次照射覆盖多个靶点，以致通过扫描粒子束的一次照射可将一个剂量沉积到靶区的各靶点上。靶区的靶点优选分别配置给不同的子集，因此靶点类似于将靶区分配给不同的局部照射计划。一个靶区被多个局部照射计划覆盖的优点在于，尽管靶体积运动，相应靶区也可至少借助一部分局部照射计划被照射。这确保一定的统计平均并且因此有利于运动靶体积中更均匀的剂量分布。

特别有利的是，一个靶区中靶点的数量可等于局部照射计划的数量。换言之，局部照射计划的数量决定于一个靶区中有多少靶点。靶区的靶点在此配置给不同的子集。理想的是，每个靶区被每个局部照射计划覆盖。换言之，每个局部照射计划分别照射最多一个设置在一个共同靶区中的靶点。但在此不应排除在复杂的、可能被危险区域(危险器官(Organs at risk)包围的靶体积形状中这样的局部照射计划是有利的，在其中分别照射靶区的至少一个靶点，并且这些局部照射计划包括靶体积中靶点的真子集。

当靶点组成等能量层并且子集的部分靶点位于一个等能量层中时，有利的是，连续照射这部分靶点。换言之，每个等能量层包括多个或所有子集的靶点。由此必要时可在不改变加速器设置的情况下照射照射计划的位于一个等能量层中的靶点。

例如可分别交替地按行和按列照射组成一个等能量层的靶点子集。换言之，可交替地按行和按列照射等能量层中至少两个子集的靶点。在此本方法的一个特别有利的特征在于，例如跳过一个等能量层中每第二行或每第二列的靶点。这不应排除借助本发明方法也可例如跳过一个等能量层中每第四或第六行或列的靶点，但特别有利的是，跳过一个等能量层每第二行或列的靶点。

特别有利的是，照射计划包括至少四个局部照射计划。在此情况下，一个靶区具有至少四个靶点，所述靶点配置给不同的局部照射计划。在此优选这样选择等能量层之间的距离、即靶点沿照射方向的距离，使得一个靶区的靶点设置在一个等能量层中。换言之，在照射等能量层的靶点时仅很小程度地影响相邻等能量层的靶点。

通过下述方式调整每个靶区的靶点数量，即改变射束直径或改变靶点之间的点距。因此，根据预期的运动，一个靶区可具有不同数量的靶点。因而不应排除一些靶区不被一些局部照射计划照射，因为该靶区基于光栅不具有足够数量的靶点。靶区的靶点可简单地分配给尽可能多的局部照射计划，从而在此也已经产生有利的统计平均效果。靶点也可同时分配给不同的、因此部分重叠的子集，以致这些靶点可被多次照射并且使靶区被每个局部照射计划覆盖。

在光栅距离变化时，也可这样考虑前剂量：使点距在靶体积上变化，即在靶体积上不构成恒定量。由此可这样调整光栅，使得必要时每个靶区被每个局部照射计划覆盖，且不会多次照射靶点。

在定义局部照射计划数量时，还可考虑靶区的数量、局部运动参数和/或在照射其它靶点时产生的前剂量。因此在预期无波动的均匀运动时，较少数量的局部照射计划足以。在很难预测的复杂运动中，可定义较多数量的局部照射计划。在此可通过更细密的点光栅、即通过靶点之间较小的点距实现较多数量的局部照射计划。

在本发明的范畴中，提供一种控制装置，该控制装置可实施上述方法的各个步骤。

附图说明

下面借助实施例参考附图详细说明本发明，并且相同或相似元件设有同一附图标记并且不同实施例的特征可相互组合。附图如下：

图1为常见照射设备的结构一览图；

图2为用于控制照射设备的组件的示意图；

图3为偏转和调制装置及具有主动运动补偿的照射的示意图；

图4为等能量层的总照射计划；

图5为等能量层的总照射计划，其中靶点被划分为A、B、C和D；

图6为包括靶点A的局部照射计划作为根据图4的总照射计划的子集；

图7为包括靶点B的局部照射计划；

图8为包括靶点C的局部照射计划；

图9为包括靶点D的局部照射计划；

图10为根据图10a、10b和10c的三种方案的照射计划过程的可实施步骤的一览图。

具体实施方式

图1示出一种已知粒子治疗设备10的示意性结构。该粒子治疗设备10产生并且加速带电粒子，所述粒子以粒子束20的形式被提供用于进一步使用并且可借助射束导向装置17偏转到可定义的耙体积34中(见图3)。耙体积34例如在肿瘤治疗的范畴中包含肿瘤，但也可为了科学目的、动物实验、模型样本和材料样本以及粒子束和/或粒子疗法的一般研究定义这样的耙体积34，其包含无生命材料和/或细胞培养物。粒子治疗设备10也可用于以粒子束20照射体模，借助所述体模可在进行照射或者说治疗患者之前和/或之后验证多个照射参数。

在图1所示示例中在两个离子源11之一中产生并且预加速粒子。离子源11尤其是可产生从质子到铀的各种粒子，优选使用质子、介子、氦离子或特别优选使用碳离子，因为它们具有有利于粒子治疗的特性、如与物质和穿透深度的特征(与粒子有关的)相互作用。一般来说优选将强子用作粒子。借助低能射束导向装置12将粒子导入预加速器13中、在所示情况下为线性加速器13。线性加速器13将粒子加速至第一能级并且使粒子集中成为粒子束20。在第一能级中粒子最终借助另一低能射束导向装置12被导入加速器单元15、如图中所示的同步加速器(但也可以是回旋加速器)并且在那里进一步被加速至根据具体应用可调整的提取能量。最后，射束导向装置17引导粒子束20照射测量室19或治疗室21中希望的靶(Target)，在那里可使用或提供具有3至30mm常见射束直径的粒子束20。

为了将粒子束20准确定位以便接近体77中的耙体积34的靶点30，在测量或治疗室19或治疗室21中设有偏转和调制装置22，用于横向、即水平和垂直地偏转粒子束20并且用于能量调制以便快速改变决定粒子束20穿透深度的粒子束能量。由于可依次照射耙体积中靶点的整个光栅并且靶点的依次照射称为“扫描”，所以该装置又称为光栅扫描装置22。

一般来说，照射方法可采用点扫描、连续照射和光栅扫描。

在照射计划中确定耙体积34中靶点30的照射顺序，所述照射计划还可包括其它重要的参数、如尤其是耙体积34的参数和/或预期的耙体积34运动。光栅扫描装置22的重要优点之一在于光栅扫描装置提供了将粒子束20连续对准耙体积34的可能性。

最后，整个粒子治疗设备10由加速器控制系统控制，该加速器控制系统尤其是控制加速器单元15以及射束导向装置17并且收集用于监视射束参数的测量数据。必要时可基于照射计划调整用于控制粒子治疗设备10的参数，从而照射计划也包括用于控制粒子治疗设备10的设置数据。

图2示出已知装置的示意图，该装置在创建照射计划时用于产生数据集，该数据集定义体77中耙体积34的靶点30，并且可用于控制如借助图1所示的照射设备10。

借助计算机断层扫描仪(CAT)或核磁共振扫描仪(MRI)71或借助其它诊断装置可确定待照射肿瘤或其它靶体积34的位置和程度。扫描仪71的数据直接或在通过其它在图2中未示出的装置处理后在用于创建数据集的装置81中被处理。装置81例如是工作站计算机、工作站或其它计算机。可选地，装置81还通过其用户界面、软件或其它特征适合于医务人员在那里定义耙体积、待施用剂量、该剂量在多个分离部位上的分配、照射方向及粒子治疗的其它细节。

可借助不同结构的监控装置在通过粒子治疗设备10照射之前、期间或之后来监控待照射的体77。例如设置PET照相机72(PET＝正电子发射断层摄影术)和/或距离传感器73用于检测待照射的体77、该体支承于支承面78上。PET照相机72和/或距离传感器73和支承面78可设置在上面借助图1所示的照射室19之一中。在此情况下，可借助PET照相机72和/或距离传感器73来检测通过粒子束20产生的剂量以及照射体77的运动。作为替代方案，PET照相机72、距离传感器73和支承面78可设置在照射室之外。替代或附加地，体77可借助荧光检验装置、X射线装置、超声波传感器、呼吸带和/或其它外部传感器来监控。

成像仪71、PET照相机72和距离传感器73的数据可由用于确定一个或多个运动参数的装置82来处理。借助装置82可在照射之前或照射期间定量检测体77的局部区域的运动(例如基于呼吸或心跳)。用于创建数据集的装置81可考虑由装置82确定的运动参数。

在创建数据集时特别适合考虑关于典型的和/或周期性的运动的振幅或关于耙体积的空间位置和/或可从外部例如借助距离传感器73检测的数值之间的关系的数据。替代或附加地，由装置82确定的参数或数据可直接被用于控制如图1所示的控制照射设备10的控制单元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。由装置81创建的数据集也通过控制单元86纳入设备10的控制中。经由控制导线87或以其它方式控制单元86与照射系统10耦合。

借助图1所示的照射设备10的基本结构对于许多粒子治疗设备和其它照射设备是典型的。下面所描述的实施例不仅可结合借助图1所示的照射设备和借助图2所示的装置而且也可结合其它照射设备和装置使用。

图3示意性示出具有主动运动补偿的照射。加速器单元15提供粒子束20，该粒子束借助两个磁体扫描对40、42横向地光栅式扫描耙体积34。耙体积34的靶点30定义靶体积的点光栅，在此靶点设置在多个等能量层、在所示实施例中为等能量层341至347中。等能量层341至347依次借助粒子束20被扫描。在图3的实施方式中，正在横向扫描等能量层345。当耙体积34如箭头36示意性所示进行运动时，在已知当前被照射的光栅位置i运动的情况下横向借助于扫描仪磁体40、42并且纵向借助双楔系统44使射束位置主动跟踪耙体积34的运动，以便尽管在耙体积34运动时也能对准预期的光栅位置i。换言之，粒子束20借助(尤其是包括扫描仪磁体40、42和双楔系统44的)偏转和调制装置22跟踪运动。借助运动检测装置46确定正好被照射的光栅位置i的实际位置，该运动检测装置检测体77的运动并且生成位置适应表。

图4示出一种已知的照射计划的一种实施例，在图4至9为清楚起见分别仅示出耙体积34的一个等能量层、在本示例中即为图3中已知的等能量层345。图4中连接靶点30的线表示扫描粒子束20的扫描路径24，粒子束在本身已知的过程中依次照射彼此相邻的靶点30。换言之，借助于扫描粒子束20一个相邻点接着一个相邻点地扫描所示等能量层345的靶点30。因而图4所示的彼此相邻的靶点30被依次照射。

图5示出照射计划的一种实施例，在其中每个靶区32的靶点30被分为子集A、B、C和D，所述靶区通过方形示意性表示。靶区32的大小由所使用的粒子束20的射束直径产生。在所示实施方式中，从方形符号的一个角到下一个角的距离等于通常呈圆形的射束直径的直径。子集A配置给与局部照射计划A，子集B、C和D配置给相应的局部照射计划B、C和D。局部照射计划A、B、C和D在时间上连续地实施。换言之，首先照射局部照射计划A的靶点30子集A，接着照射局部照射计划B的靶点30子集B、局部照射计划C的靶点30子集C并且最后照射局部照射计划D的靶点30子集D。

粒子束20在照射靶点30时优选在整个靶区32中沉积剂量分布。该剂量分布在此通常与所使用的粒子束的轮廓和直径有关，尤其是粒子束大多具有圆形横截面，因此剂量分布同心地从射束中心向外减少。因此靶区32仅是便于理解地显示出剂量沉积和受其影响的靶点30之间的关系。

如图4至9所示，仅显示靶体积的一个等能量层能够特别简单地说明本发明方法的特点。无需为技术人员具体说明三维剂量沉积(其也可能涉及相邻等能量层344、346的靶点30)、三维前剂量的计算和等能量层照射顺序的选择，因为技术人员更多地已经可由此并且由附图推导出完整的照射过程并且尤其是也可为所有等能量层341至347调整照射计划。因此参考说明和附图可使该方法简单地转移到具有多个等能量层341至347和/或具有在空间上分布在靶体积34中的靶点30的三维情况。

尤其是配置给其它等能量层341至344和346至347的、与所观察的等能量层345的靶点相邻的靶点30也可配置给其它子集，使得在分配靶点30子集时可考虑靶点30的沿照射方向空间的相邻性。必要时也可这样选择等能量层341至347之间的距离，使得靶区32中的三维剂量分布正好不影响相邻等能量层344和/或346的子集A、B、C、D，而是相邻的等能量层与等能量层345具有足够大的距离。

图6示出已经在图4中示出的靶点30的子集A，在此在时间上连续地照射子集A的靶点30，也就是说，在第一局部照射计划A中照射靶点30子集A。在等能量层345的图6的简化示例中，子集A整体代表第一局部照射计划。跳过配置给其它局部照射计划B、C、D的靶点子集B、C、D的靶点30。在图6所示示例中，如扫描粒子束20的扫描路径24A所表示的，按行照射靶点30。

图7示出图4所示靶点30的子集B，在此借助局部照射计划B依次照射子集B。子集B的每个靶点30与子集A的靶点30之一相邻并且不属于同一局部照射计划。在所示示例中，子集B的靶点30与子集A的靶点30位于同一等能量层345中。如图所示、如通过扫描粒子束20的扫描路径24B所示，可按列照射子集B的靶点30。当在局部照射计划B中按列照射靶点30子集B并且在此前和/或此后待实施的另一局部照射计划A中按行照射靶点30子集A时，通过依次实施局部照射计划A和B可在靶体积34中、尤其是在等能量层345中实现剂量沉积的十字交叉光栅。必要时局部照射计划B的第一个靶点30的照射可开始于与局部照射计划A的第一个靶点30相邻的靶点30，在此也可想到在等能量层345的另一区域开始。尤其是当应从不同方向、如从相反方向照射靶体积时，有利的是，可在靶体积34或等能量层345的不同位置上开始各局部照射计划。在所示仅一个等能量层345的情况下，相继局部照射计划的十字交叉光栅由于可避免靶体积34运动时的共振效应是适宜的。

图8示出局部照射计划C，其靶点30相应于图4所示的、即以“C”表示的靶点30子集。类似于图5所示的靶点A的照射，在局部照射计划B之后按行照射靶点30，如通过扫描粒子束20的扫描路径20C所示。因此，交替地按行和按列照射靶点30。这可避免剂量沉积分布中的共振效应。

共振效应例如理解为靶体积34的运动规律与局部照射计划的实施的时间关联。这例如可表现为用于实施一个局部照射计划所需的持续时间相应于靶体积运动幅度持续时间的多倍。于是一个靶点30上的错误计量将被每个局部照射计划重复，以致错误点可能获得过少或过多的照射剂量。通过使一个照射计划与下一照射计划的扫描路径24A至24D、即靶点30的照射顺序发生变化，可提高靶体积34中剂量沉积的均匀性。甚至优选可由此补偿或避免错误剂量施用，而目前此类照射方法不能实现这点。

最后，图9示出包括以字母“D”表示的靶点30子集的局部照射计划。扫描粒子束20的扫描路径24D按列照射靶点“D”。靶点D的按列照射相应于借助图7所示的靶点B照射的扫描路径24B。因此子集B和D按列扫描，子集A和C按行扫描。换言之，在局部照射计划中交替地按行和按列照射靶点30，粒子束20的扫描路径24A至24D按行或按列地交替。

图10a、10b和10c示出照射计划程序点的系统实施的三个例子。

图10a示出，在第一步骤51中由照射计划加载患者数据，所述数据也包含靶体积34的位置和尺寸。

在已知患者数据的情况下在第二步骤52a中根据患者数据设置优化参数，以便例如获得最佳扫描路径，该扫描路径能实现尽可能均匀的剂量分布和/或尽可能短的照射时间。在此尤其是定义靶点30。

在第三步骤53a中，使用参数并且进行优化，所述优化最终在第四步骤54a中导致单个照射计划的初步结果。

在第五步骤55a中，由用户预规定是否预期靶体积30的运动并且是否应据此计算剂量分布均匀性的改善。

更好地考虑靶体积运动导致第六步骤56a，在其中靶点30被配置给子集、如A、B、C和D。

换言之，对于每个靶区32而言将靶点30分组并且每个组中的一个靶点30被配置给一个局部照射计划。分组尤其是根据靶区32的尺寸进行并且一个靶区32包括一组靶点30。

在第七步骤57a中生成局部照射计划并且靶点30被配置给局部照射计划。每个局部照射计划尤其是包括每个组的至少一个耙点30。

在第八步骤58a中为每个局部照射计划定义各个扫描路径24A至24D。这可彼此独立地进行，但也为依次相继的各局部照射计划的扫描路径24A至24D定义一定的规律，该规律例如导致靶点30照射的十字交叉光栅。

在第九步骤59a中这样组合局部照射计划，使得粒子束20的能量必须尽可能少地变化，也就是说，一个等能量层341至347的靶点30被组合起来并且所有局部照射计划共同组成一个总照射计划。

最后，在第十步骤60中照射计划被传输给用于调节加速器参数的加速器控制系统或控制单元86。

图10b示出另一种流程图，其中在第一步骤51b中加载患者数据。在第二步骤52b中设置优化参数，在此设置较小、如1mm的靶点30点距。在第三步骤53b中检验是否靶体积34中尽可能少的光栅靶点30在优化剂量分布计算的情况下未被照射。换言之，剂量应分布到靶体积34的尽可能多的靶点30上。优化最终在第四步骤54b中导致照射计划。如应改善照射的运动补偿，可在第五步骤55b中选择扫描路径24A至24D的改善。

在第六步骤56b中靶点30被配置给子集、即被分组。在第七个步骤57b中生成局部照射计划并且靶点30被配置给局部照射计划，在此每个组的至少一个靶点30被配置给一个局部照射计划。

在第八步骤58b中为每个局部照射计划定义各个扫描路径24A至24D并且在第九步骤59b中这样组合局部照射计划，使得粒子束20的能量必须尽可能少地变化，也就是说，一个等能量层341至347的靶点30被组合起来并且所有局部照射计划共同组成一个总照射计划。

最后，在第十步骤60中照射计划被传输给用于调节加速器参数的加速器控制系统。

图10c示出另一种流程图，其中在第一步骤51c中加载患者数据。在第二步骤52c中设置优化参数，在此定义靶点30并且设置较小、如1mm的靶点30点距。另外定义并且缩小等能量层的间距、例如缩小到1mm。

在此在第三步骤53c中检验是否尽可能少的光栅靶点30在优化剂量分布计算的情况下未被照射。换言之，剂量应分布到靶体积34的尽可能多的靶点30上。另外也检验相邻光栅点是否接收到相近数量的粒子并且因此可进一步提高剂量分布的均匀性。

优化最终在第四步骤54c中导致照射计划。如应改善照射的运动补偿，可在第五步骤55c中选择扫描路径24A至24D的改善。

在第六步骤56c中靶点30被配置给子集、即被分组。在此也考虑一个组包含3D体积中不同能级的点。因而在此考虑这样的靶点30，其不能借助相同的粒子束20穿透深度达到、即不位于一个等能量层上。换言之，靶区32不仅包括等能量层345的点，而且也包括相邻等能量层344或346的相邻点，由此增加了每个靶区32的靶点30数量。因此靶区32是3D靶区32并且例如在球状区域中包含沿照射方向以点距隔开的靶点30。

在第七个步骤57c中生成局部照射计划并且靶点30被配置给局部照射计划，在此每个组的至少一个靶点30被配置给一个局部照射计划。由于现在有可能体积地扫描靶体积34，因此也应考虑粒子束20的快速能量改变。另外定义用于每个单个的局部照射计划的各单个扫描路径24A至24D。

在第八步骤58c中组合局部照射计划并且生成总照射计划。最后，在最终步骤60中将照射计划传输给用于调节加速器参数的加速器控制系统。

技术人员可以看出，上面所描述的实施方式可理解为示例性的，并且本发明不仅局限于此，而是可以以多种方式变化且不离开本发明。此外可以看出，所述特征也单个地定义本发明的重要组成部分，尽管它们与其它特征一起被描述。

附图标记列表

10 照射设备

11 离子源

12 低能射束导向装置

13 预加速器

15 加速器单元

17 射束导向装置

19 测量室

20 粒子束

21 治疗室

22 偏转和调制装置

24、24A、24B、24C、24D 扫描路径

30 靶点

32 靶区

34 靶体积

36 箭头

40、42 用于横向偏转粒子束的扫描仪磁体

44 用于纵向偏转(减速)粒子束的双楔系统

46 运动检测装置

51a至51c 第一步骤

52a至52c 第二步骤

53a至53c 第三步骤

54a至54c 第四步骤

55a至55c 第五步骤

56a至56c 第六步骤

57a至57c 第七步骤

58a至58c 第八步骤

59a至59b 第九步骤

60 最终步骤

71 计算机断层扫描仪或核磁共振扫描仪

72 PET照相机

73 距离传感器

77 体

78 支承面

81 用于创建数据集的装置

82 用于定量检测运动的装置

86 控制单元

87 控制导线

A至D 靶点子集

Claims (25)

1.一种用于计划借助于扫描粒子束(20)进行靶体积(34)照射的方法，包括下述步骤：

定义设置在体(77)中的靶体积(34)，

将靶体积(34)划分为多个能被单独照射的靶点(30)，

定义多个在时间上连续的局部照射计划，

将靶体积(34)的靶点(30)按子集(A、B、C、D)分配给局部照射计划，子集(A、B、C、D)分别分布在整个靶体积(34)上，并且靶体积(34)的彼此相邻的靶点(30)分别配置给不同的局部照射计划；其中，靶体积(34)的每个靶点(30)正好配置给一个子集(A、B、C、D)，或者是分别设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)配置给不同的子集(A、B、C、D)并且靶体积(34)的靶区的大小分别相应于扫描粒子束(20)的预期的射束直径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，靶体积的靶点(30)在空间上交替地配置给子集(A、B、C、D)，和/或

子集(A、B、C、D)的靶点(30)分别仅被配置给其它子集的靶点相邻地包围，和/或

靶点(30)按行和/或按列地棋盘状交替地配置给不同的子集(A、B、C、D)。

3.根据上述权利要求1或2所述的方法，其中，在局部照射计划中当借助于扫描粒子束(20)照射靶点(30)时跳过靶体积(34)的相邻靶点，和/或

在靶体积中曲折形彼此交错地照射至少两个子集(A、B、C、D)的靶点(30)。

4.根据上述权利要求1所述的方法，其中，这样照射局部照射计划的靶点(30)，使得不直接相继地照射靶体积(34)的相邻靶点。

5.根据上述权利要求1所述的方法，其中，设置在一个共同的靶区(32)中靶点(30)的数量等于局部照射计划的数量，并且靶体积(34)的靶区的大小分别相应于扫描粒子束(20)的预期的射束直径。

6.根据上述权利要求1所述的方法，其中，设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)分别正好配置给一个子集(A、B、C、D)，并且靶体积(34)的靶区分别相应于扫描粒子束(20)的预期的射束直径。

7.根据上述权利要求1所述的方法，其中，每个局部照射计划分别照射设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)中的最多一个靶点。

8.根据上述权利要求1所述的方法，其中，靶体积(34)的靶点(30)设置在等能量层(341至347)中并且每个等能量层包含多个子集(A、B、C、D)的靶点。

9.根据上述权利要求1所述的方法，其中，靶体积(34)的靶点(30)设置在等能量层(341至347)中并且分别连续地照射等能量层中至少一个子集(A、B、C、D)的靶点或分别交替地按行和按列照射等能量层中至少一个子集(A、B、C、D)的靶点。

10.根据上述权利要求1所述的方法，其中，靶体积(34)的靶点(30)设置在等能量层(341至347)中并且在局部照射计划中分别跳过靶体积的每第二行或每第二列的靶点。

11.根据上述权利要求1所述的方法，其中，设有至少四个局部照射计划。

12.根据上述权利要求1所述的方法，其中，为定义局部照射计划数量，考虑靶区(32)的数量、局部运动参数和/或预先计算的、通过先前照射其它靶点(30)产生的前剂量。

13.一种用于照射设备(10)的控制装置，该照射设备提供扫描粒子束(20)，该控制装置包括控制单元(86)，该控制单元在照射时控制照射设备，以便借助于扫描粒子束(20)照射设置在体(77)中的靶体积(34)的靶点(30)，并且靶点按子集(A、B、C、D)分配给在时间上待连续被实施的局部照射计划，并且子集分别分布在整个靶体积上，并且彼此相邻的靶点分别配置给不同的子集；靶体积(34)的每个靶点(30)正好配置给一个子集(A、B、C、D)，或者是设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)分别配置给不同的子集(A、B、C、D)，并且靶体积(34)的靶区(32)的大小分别相应于扫描粒子束(20)的预期的射束直径。

14.根据权利要求13所述的控制装置，其中，靶体积(34)的靶点(30)在空间上交替地配置给子集(A、B、C、D)，和/或

子集(A、B、C、D)的每个靶点(30)分别仅被配置给其它子集的靶点相邻地包围，和/或

靶点(30)按行和/或按列地棋盘状交替地配置给不同的子集(A、B、C、D)。

15.根据权利要求13或14所述的控制装置，其中，控制单元(86)构造用于这样借助于扫描粒子束(20)照射靶体积(34)的靶点(30)，使得在局部照射计划中跳过靶体积(34)的相邻靶点(30)，和/或

控制单元(86)构造用于曲折形彼此交错地照射至少两个子集(A、B、C、D)的靶点(30)。

16.根据权利要求13所述的控制装置，其中，所述控制单元(86)这样控制照射设备(10)，使得照射设备不直接在时间上相继地照射靶体积(34)的相邻靶点。

17.根据权利要求13所述的控制装置，其中，设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)的数量等于局部照射计划的数量，并且靶体积(34)的靶区(32)的大小分别相应于扫描粒子束(20)的预期的射束直径。

18.根据权利要求13所述的控制装置，其中，设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)分别正好配置给一个子集(A、B、C、D)，并且靶体积(34)的靶区分别相应于扫描粒子束(20)的预期的射束直径。

19.根据权利要求13所述的控制装置，其中，所述控制单元(86)这样控制照射设备(10)，使得借助局部照射计划分别照射设置在一个共同靶区(32)中的靶点(30)中的最多一个靶点。

20.根据权利要求13所述的控制装置，其中，靶体积(34)的靶点(30)设置在等能量层(341至347)中并且每个等能量层包含多个子集(A、B、C、D)的靶点。

21.根据权利要求13所述的控制装置，其中，靶体积(34)的靶点(30)设置在等能量层(341至347)中，并且

控制单元(86)这样控制照射设备(10)，使得分别连续地照射等能量层中至少一个子集(A、B、C、D)的靶点，或者

控制单元(86)这样控制照射设备(10)，使得分别交替地按行和按列照射等能量层中至少一个子集(A、B、C、D)的靶点。

22.根据权利要求13所述的控制装置，其中，靶体积(34)的靶点(30)设置在等能量层(341至347)中并且控制单元(86)这样控制照射设备(10)，使得在局部照射计划中分别跳过靶体积的每第二行或每第二列的靶点。

23.根据权利要求13所述的控制装置，其中，设有至少四个局部照射计划。

24.根据权利要求13所述的控制装置，其中，为定义局部照射计划数量考虑靶区(32)的数量、局部运动参数和/或预先计算的、通过先前照射其它靶点(30)产生的前剂量。

25.一种包括根据权利要求13所述的控制装置的照射设备。