DE102010012654A1

DE102010012654A1 - Verfahren zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010012654A1
Application number: DE102010012654A
Authority: DE
Inventors: Christoph Bert; Eike Rietzel; Nami Saito
Original assignee: Siemens AG; GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Current assignee: GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren (18, 20) zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung (1) zur Bestrahlung eines Zielvolumenbereichs (3) eines Zielkörpers (2). Der bestrahlte Zielvolumenbereich (3) des Zielkörpers (2) kann durch eine Steuereingabe (21) der Bestrahlungsvorrichtung (1) verändert werden. Bei der Erzeugung (20, 21) der Steuereingabe (21) wird eine zwischen einer Steuereingabe und einer Reaktion der Bestrahlungsvorrichtung (1) liegende Verzögerungszeitspanne (Δt) berücksichtigt (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung zumindest eines Zielvolumenbereichs eines Zielkörpers, wobei der zu bestrahlende Zielvolumenbereich des Zielkörpers durch eine Steuereingabe der Bestrahlungsvorrichtung verändert werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung zumindest eines Zielvolumenbereichs eines Zielkörpers, die zumindest eine Bestrahlungs-Anpassvorrichtung aufweist.
Zwischenzeitlich wird in unterschiedlichsten Bereichen der Technik eine Bestrahlung von Gegenständen durchgeführt. Je nach konkretem Einsatzerfordernis werden hierbei unterschiedliche Bestrahlungsverfahren sowie verschiedene Strahlungsarten verwendet. So ist es in manchen Gebieten der Technik erforderlich, Gegenstände flächig bzw. räumlich und hierbei möglichst gleichmäßig zu bestrahlen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn Materialien gehärtet oder sonst wie bezüglich ihrer Materialeigenschaften verändert werden sollen. Auch ist es zwischenzeitlich beispielsweise auf dem Gebiet der Lebensmitteltechnik üblich geworden, Lebensmittel unter Verwendung bestimmter Strahlungsarten haltbar zu machen.
In anderen Gebieten der Technik ist es dagegen erforderlich, bestimmte Teilbereiche des zu bestrahlenden Gegenstands mit einer bestimmten, typischerweise besonders hohen Dosis zu bestrahlen, während die übrigen Teile des Gegenstandes nicht bzw. so wenig wie möglich bestrahlt werden sollten. Ein Beispiel hierfür ist die Strukturierung von Mikroprozessoren oder sonstigen Mikrostrukturen bzw. Nanostrukturen unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung (zum Teil bis in den Röntgenbereich hinein) sowie bildgebender Masken.
Die Strukturierung der Dosisverteilung erfolgt dabei nicht unbedingt nur zweidimensional, sondern kann vielmehr auch in allen drei Raumrichtungen erfolgen. Dadurch ist es möglich, einen Volumenbereich, der im Inneren eines zu bestrahlenden Körpers liegt, direkt und unmittelbar zu bestrahlen, ohne den Körper (insbesondere dessen Außenhülle) beschädigen bzw. öffnen zu müssen. Dabei kann der zu bestrahlende Körper (insbesondere ein im Inneren des zu bestrahlenden Körpers liegender zu bestrahlender Volumenbereich) nicht nur statisch/unbewegt vorliegen. Vielmehr kann es auch vorkommen, dass sich der Zielkörper bzw. Teile des Zielkörpers (insbesondere der zu bestrahlende Volumenbereich) bewegen. Eine Bewegung kann nicht nur translatorisch relativ zu einem äußeren Koordinatensystem erfolgen, sondern auch in Form einer Verschiebung verschiedener Bereiche des zu bestrahlenden Körpers relativ zueinander (einschließlich Verdrehungen und Verformungen) erfolgen.
Um derartige, (in sich) bewegte Körper bestrahlen zu können, werden sogenannte vierdimensionale Bestrahlungsverfahren verwendet. Dabei handelt es sich schlussendlich um dreidimensionale Bestrahlungsverfahren, die eine zeitliche Variation aufweisen (mit der Zeit als vierter Dimension). Beispiele für derartige Materialbearbeitungsverfahren gibt es im Bereich der Materialwissenschaften bei der Herstellung hochintegrierter Bauteile (insbesondere Mikroprozessoren und Speicherchips) sowie bei der Herstellung von mikrostrukturierten und nanostrukturierten Mechaniken.
Ein weiteres Gebiet der Technik, bei dem derartige dreidimensionale bzw. vierdimensionale Bestrahlungsverfahren eingesetzt werden, liegt im Bereich der Medizintechnik. Hier ist es in der Regel ebenfalls erforderlich, bestimmte Volumenbereiche innerhalb eines Körpers, wie beispielsweise Tumore, mit einer möglichst hohen Dosis zu beaufschlagen, wohingegen das umliegende Gewebe möglichst wenig bzw. vorzugsweise im Wesentlichen überhaupt nicht mit einer Dosis belastet werden sollte. Dies gilt in besonderem Maße, wenn es sich bei dem umgebenden Gewebe um ein sogenanntes kritisches Gewebe handelt, wie beispielsweise um ein empfindliches Organ (fachsprachlich als OAR für „Organ At Risk” bezeichnet) handelt. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Rückenmark, um Blutgefäße oder Nervenknoten handeln.
Gerade bei der Bestrahlung von bewegten Zielvolumina treten vielfältige, zum Teil noch nicht bzw. nicht befriedigend gelöste Probleme auf. Grundsätzlich gibt es eine große Anzahl an Lösungsmöglichkeiten. Speziell für die Verwendung mit Scanning-Verfahren werden insbesondere drei spezielle Herangehensweisen diskutiert. Hierbei handelt es sich um sogenannte Rescanning-Verfahren, Gating-Verfahren sowie Tracking-Verfahren.
Bei Rescanning-Verfahren wird der zu bestrahlende Körper mit einer großen Anzahl von hintereinander erfolgenden Bestrahlungsvorgängen belegt. Bei einem zyklisch wiederkehrenden Bewegungsmuster des bewegten Körpers (bzw. des zu bestrahlenden Zielgebiets) erfolgt dadurch im statistischen Mittel eine ausreichend starke Bestrahlung des Zielvolumens. Problematisch ist jedoch, dass es fast unvermeidbar zu einer relativ hohen Strahlenbelastung von an sich nicht zu bestrahlenden Teilbereichen des Zielkörpers kommt. Darüber hinaus eignen sich Rescanning-Verfahren prinzipbedingt vornehmlich für relativ schnell verlaufende, zyklisch wiederkehrende Bewegungen.
Bei Gating-Verfahren erfolgt eine aktive Bestrahlung des Zielkörpers nur dann, wenn sich der zu bestrahlende Volumenbereich in einem relativ eng begrenzten, definierten Gebiet befindet. Zu anderen Zeitpunkten erfolgt dagegen keine Bestrahlung (in der Regel durch Abschaltung des Teilchenstrahls). Grundsätzlich liefern Gating-Verfahren gute Bestrahlungsergebnisse. Nachteilig ist jedoch die längere Bestrahlungsdauer, die unter anderem zu höheren Kosten führt.
Einen besonders vielversprechenden Ansatz stellen die Tracking-Verfahren dar. Hierbei wird der Bereich, in dem die Strahlung einwirkt, korrespondierend zur Bewegung des zu bestrahlenden Volumenbereichs des Zielkörpers nachgeführt. Tracking-Verfahren vereinen die Vorteile einer präzisen, zielgenauen Behandlung mit relativ kurzen Bestrahlungszeiten.
Obgleich Tracking-Verfahren grundsätzlich funktionieren, besteht nach wie vor die Notwendigkeit, diese zu verbessern. Insbesondere ist die Genauigkeit der Bestrahlung (einschließlich der Bestrahlungseinwirkung, des Dosiseintrags usw.) gegenüber den heutzutage erzielbaren Werten nach wie vor verbesserungswürdig.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Bestrahlung eines Zielvolumens zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung zumindest eines Zielvolumenbereichs eines Zielkörpers vorgeschlagen, bei dem der zu bestrahlende Zielvolumenbereich des Zielkörpers durch eine Steuereingabe der Bestrahlungsvorrichtung verändert werden kann, wobei bei der Erzeugung der Steuereingabe zumindest eine zwischen einer Steuereingabe und einer Reaktion der Bestrahlungsvorrichtung liegende Verzögerungszeitspanne zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise berücksichtigt wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei der Ansteuerung der Bestrahlungsvorrichtung bislang erstaunlicherweise vernachlässigt wurde, dass zwischen dem „Anlegen” einer Steuereingabe an die Bestrahlungsvorrichtung und der effektiven Reaktion der Bestrahlungsvorrichtung auf die Steuereingabe (also der Freisetzung der Strahlung in das angesteuerte Gebiet hinein) zum Teil verblüffend lange Zeitintervalle liegen können. Diese liegen in einer Größenordnung, die im Wesentlichen mit der Größenordnung der Bestrahlungsdauer pro Rasterpunkt und/oder der Größenordnung der Bewegungsgeschwindigkeit des Zielvolumenbereichs übereinstimmt. Wenn also beispielsweise bei der Bestrahlung eines bewegten Zielvolumenbereichs eine Erfassungsvorrichtung den Zielvolumenbereich lokalisiert hat und der so erfasste Zielvolumenbereich durch eine entsprechende Steuereingabe angesteuert wird, so kann es ohne weiteres vorkommen, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bestrahlungsvorrichtung die Strahlung im Zielvolumenbereich zur Verfügung stellt, sich der Zielvolumenbereich bereits weiter bewegt hat. Dadurch kann es vorkommen, dass der Zielvolumenbereich nicht mehr (ausreichend) genau mit der Strahlung beaufschlagt wird. In einer durchaus nicht zu vernachlässigenden Anzahl von Fällen tritt auch der Effekt auf, dass sich der Zielvolumenbereich in Folge seiner Bewegung bereits außerhalb des schlussendlich bestrahlten Volumenbereichs befindet. Auch eine Veränderung der Bestrahlungsintensität, beispielsweise während einer Behandlung oder von Behandlungstag zu Behandlungstag (die beispielsweise durch eine Veränderung in der Strahlungsintensität der Strahlungsquelle der Bestrahlungsvorrichtung hervorgerufen werden kann) kann zu insbesondere schwankenden Zeitverzögerungen vom Ansteuern bis zum „Anfahren” eines Rasterpunkts führen. Mit anderen Worten kann der Zeitpunkt, zu dem ein noch zu bestrahlender Rasterpunkt von der Bestrahlungsvorrichtung mit einer bestimmten Dosis belegt wird, in Abhängigkeit von der zwischen dem aktuellen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt der Beaufschlagung des Rasterpunkts liegenden Bestrahlungsintensität durch die Bestrahlungsvorrichtung gegebenenfalls stark schwanken. Wenn man bei der Erstellung der Steuereingabe (wobei die Steuereingabe aus einem oder aus mehreren Werten bestehen kann) diese Verzögerungszeitspanne (bzw. mehrere Verzögerungszeitspannen) berücksichtigt, kann daher die Genauigkeit der Bestrahlung zum Teil deutlich vergrößert werden. Besonders ausgeprägt ist der Effekt bei relativ kleinen und genau zu bestrahlenden Zielvolumenbereichen, bei sich relativ schnell bewegenden Zielvolumenbereichen und/oder bei relativ stark schwankenden Bestrahlungsintensitäten (zum Beispiel Teilchenfluss bei Teilchenbeschleunigern).
Vorteilhaft ist es, wenn bei dem Verfahren eine Mehrzahl von Verzögerungszeitspannen berücksichtigt wird, insbesondere eine Mehrzahl von Verzögerungszeitspannen mit zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise unterschiedlicher und/oder variierender Länge. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn möglichst sämtliche Verzögerungszeitspannen berücksichtigt werden, die in Relation zur Größe des Zielvolumenbereichs, zur Größe des jeweils aktiven Bestrahlungsbereichs, zur Geschwindigkeit der Bewegung des Zielvolumenbereichs und/oder zur aktuellen Bestrahlungsintensität eine relativ lange Zeitdauer beziehungsweise eine relativ starke Schwankung der Zeitdauer aufweisen, derart, dass sich die Berücksichtigung der entsprechenden Verzögerungszeitspanne (bzw. Verzögerungszeitspannen) gegebenenfalls signifikant bemerkbar macht. Werden (im Wesentlichen) alle relevanten Zeitverzögerungen betrachtet, so kann dies in einer besonders vorteilhaften und genauen Bestrahlung des Zielvolumenbereichs beziehungsweise des Zielkörpers resultieren. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass Verzögerungszeitspannen mit einer unterschiedlichen Länge auftreten können, und vorzugsweise insbesondere bezüglich ihrer unterschiedlichen Länge berücksichtigt werden sollten. So ist es möglich, dass die Änderung eines ersten Parameters der Bestrahlung eine andere Verzögerungszeitspanne mit sich bringt, als dies bei der Änderung eines zweiten Parameters der Bestrahlung der Fall ist. Ergänzend sollte darauf hingewiesen werden, dass die Verzögerungszeitspannen sowohl (zum Teil) hintereinander liegen können („sequenziell”), und dementsprechend addiert werden sollten, aber auch (zum Teil) „parallel” zueinander liegen können, und dementsprechend unabhängig voneinander betrachtet werden sollten. Eine derartige „parallele” Lage der Verzögerungszeitspannen kann insbesondere dann vorliegen, wenn bei der Verstellung voneinander unabhängiger Parameter der Bestrahlung zeitliche Verzögerungen auftreten.
Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei dem Verfahren zumindest eine Verzögerungszeitspanne berücksichtigt wird, die bei einer Bestrahlungsanpassung in zumindest einer lateral zur Bestrahlungsrichtung liegenden Richtung auftritt und/oder zumindest eine Verzögerungszeitspanne berücksichtigt wird, die in einer longitudinal zur Bestrahlungsrichtung liegenden Richtung auftritt. So haben die Erfinder festgestellt, dass eine laterale Ablenkung (beispielsweise durch Anlegen eines entsprechenden Stroms an geeignet angeordnete Magnetfeldspulen) zu relativ kleinen Verzögerungszeitspannen führt. Eine Anpassung einer Bestrahlung in einer Richtung, die longitudinal zur Bestrahlungsrichtung verläuft, ist dagegen in aller Regel deutlich zeitaufwändiger. Die Zeitdauern können dabei um den Faktor 10 oder mehr auseinander liegen. Wenn bei der Erstellung der Steuereingabe auf diese beiden unterschiedlichen (gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ auch weitere) Charakteristika eingegangen wird, so kann eine besonders hochqualitative und genaue Bestrahlung des Zielvolumenbereichs bzw. des Zielkörpers erfolgen.
Besonders sinnvoll kann es speziell in diesem Zusammenhang sein, wenn zumindest eine Verzögerungszeitspanne bei einer Bestrahlungsanpassung in zumindest einer lateral zur Bestrahlungsrichtung liegenden Richtung zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise in einem Bereich zwischen 0 und 5 ms, insbesondere einem Bereich zwischen 0,2 und 4 ms, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5 und 3 ms, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,7 und 2 ms liegt und/oder wenn zumindest eine Verzögerungszeitspanne einer Bestrahlungsanpassung in einer longitudinal zur Bestrahlungsrichtung liegenden Richtung zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise in einem Bereich zwischen 10 und 40 ms, insbesondere in einem Bereich zwischen 15 und 35 ms, bevorzugt in einem Bereich zwischen 20 und 30 ms, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 22 und 27 ms liegt. Die genannten Werte haben sich insbesondere für Teilchenstrahlen mit Hadronen und/oder im Zusammenhang mit Scanning-Verfahren (einschließlich Raster-Scanning-Verfahren sowie intensitätsgesteuerte Raster-Scanning-Verfahren) als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere sind die genannten Werte von Vorteil, wenn eine Richtungsanpassung in lateraler Richtung durch ein (oder mehrere) senkrecht zueinander stehendes Magnetfeldspulenpaar erfolgt und/oder eine Bestrahlungsanpassung in einer longitudinal zur Bestrahlungsrichtung liegenden Richtung durch passive, bewegte Energiemodulatorelemente erfolgt. Insbesondere kann es sich bei den passiven, bewegten Energiemodulatorelementen um einen keilförmigen Körper aus einem energieabsorbierenden Material handeln, der mit Hilfe eines Motors, insbesondere eines Schrittmotors, derart bewegt wird, dass die Länge der Strecke, die die Strahlung (beispielsweise ein Teilchenstrahl) durch den Körper hindurch zurücklegen muss, durch die Verschiebung des energieabsorbierenden Körpers verändert werden kann. Oftmals wird auch ein Paar aus zwei keilförmigen Körpern verwendet, die punktsymmetrisch zueinander angeordnet sind und „gegeneinander” bewegt werden. Zum Teil wird zwischenzeitlich auch eine größere Anzahl von derartigen Körpern vorgeschlagen. Eine weitere Variation des zu Grunde liegenden Gedankens besteht darin, dass anstelle des Körpers der Teilchenstrahl selbst relativ zu den Körpern bewegt wird, wodurch ein ähnlich gearteter Effekt erzielt werden kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verfahren derart durchgeführt wird, dass zumindest eine Verzögerungszeitspanne Signalaufbereitungseffekte und/oder Signalweiterleitungseffekte berücksichtigt. Bei derartigen Signalaufbereitungseffekten und/oder Signalweiterleitungseffekten kann es sich beispielsweise um eine Signalberechnung in Computern, Zeitverzögerungen durch Signalweiterleitungen in Computernetzwerken (beispielsweise Ethernet oder sonstige paketorientierte Leistungssysteme) und ähnliches handeln. Diese Zeitverzögerungen sind oftmals relativ konstant, können sich jedoch auch ändern, wenn beispielsweise ein Computerprogramm mit einem adaptiven Algorithmus benutzt wird, und eine größere Anzahl von Iterationsschritten durchgeführt wird. Eine Notwendigkeit hierzu kann sich beispielsweise ergeben, wenn eine höhere Genauigkeit erzielt werden soll und/oder bei gleichbleibender Genauigkeit ein größeres Zielvolumen bestrahlt werden soll. Insbesondere kann es sich bei den Signalen um eine oder mehrere Steuereingaben handeln.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem Verfahren die Steuereingabe der Bestrahlungsvorrichtung zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise dazu genutzt wird, um die Bewegung eines sich zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise bewegenden Zielkörpers zu kompensieren. Die Bewegung ist dabei nicht notwendigerweise auf den Zielkörper als ganzem begrenzt. Vielmehr ist es auch denkbar, dass sich der Zielkörper zumindest zum Teil „in sich” bewegt. Im Extremfall ist es auch denkbar, dass sich die äußere Hülle des Zielkörpers (im Wesentlichen) nicht verändert, sich jedoch Teile innerhalb des Zielkörpers gegeneinander verschieben. Im Übrigen ist bei einer „Verschiebung” nicht nur an Translationsfreiheitsgrade, sondern vielmehr auch an Dichteveränderungen, Rotationsfreiheitsgrade und dergleichen zu denken.
Besonders vorteilhaft kann es auch sein, wenn bei dem Verfahren zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise ein zeitlicher Vorhersagealgorithmus verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, dass basierend auf der aktuellen bzw. der vergangenen Bewegung eines Zielkörpers und/oder eines Zielvolumenbereichs eines Zielkörpers eine Vorhersage über die weitere Bewegung des Zielkörpers/des Zielvolumenbereichs, insbesondere für die nähere Zukunft, gemacht wird. Hierdurch können insbesondere die vorab beschriebenen Verzögerungszeitspannen (gegebenenfalls auch sonstige Zeitverzögerungen) berücksichtigt werden. Weiterhin kann die zeitliche Vorhersage in einem zeitlichen Bereich liegen, der im Wesentlichen mit den Verzögerungszeitspannen übereinstimmt. Die Vorhersage kann sich im Übrigen auch auf die Vorhersage der (voraussichtlichen) Länge eines variierenden Zeitintervalls (beispielsweise auf eine variierende Verzögerungszeitspanne) beziehen. Auf diese Weise kann das Bestrahlungsergebnis nochmals gegebenenfalls deutlich verbessert werden. Der Vorhersagealgorithmus kann beispielsweise durch lineare Extrapolation, kubische Extrapolation, Spline-Extrapolation, neuronale Netze, Markov-Ketten oder sonstige Algorithmen (gegebenenfalls auch analytischer Natur) erfolgen. Um die Genauigkeit des zeitlichen Vorhersagealgorithmus weiter zu erhöhen, ist es auch denkbar, dass die Werte, auf denen die Extrapolation beruht, zumindest in einem gewissen Maß gemittelt werden, um so „statistische Ausreißer” bzw. Rauscheffekte verringern bzw. sogar weitgehend vermeiden zu können.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verfahren derart durchgeführt wird, dass zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise die Steuereingabe derart erfolgt, dass unter Berücksichtigung zumindest einer Verzögerungszeitspanne ein zu bestrahlender Zielvolumenbereich eines Zielkörpers ausgewählt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Mehrzahl, vorzugsweise (im Wesentlichen) sämtliche relevanten Verzögerungszeitspannen berücksichtigt werden. Dies betrifft insbesondere Verzögerungszeitspannen welche (zumindest teilweise) „sequenziell” und/oder (zumindest teilweise) „parallel” zueinander liegen. Die Steuereingabe kann also derart erfolgen, dass durch diese der Volumenbereich (insbesondere entsprechender Rasterpunkt im Volumenbereich) angesteuert wird, von dem unter Berücksichtigung zumindest einer Verzögerungszeitspanne (gegebenenfalls auch weiterer Eingaben) zu erwarten ist, dass er sich zum Zeitpunkt der tatsächlichen Bestrahlung dort befindet, wo die Strahlung der Bestrahlungsvorrichtung tatsächlich einwirkt. Bei entsprechender Wahl der Steuereingabe hat sich nämlich aufgrund der Bewegung des Zielkörpers beziehungsweise des Zielvolumenbereichs, der Zielkörper bzw. der Zielvolumenbereich zu dem Zeitpunkt, an dem die Strahlung schlussendlich von der Bestrahlungsvorrichtung im Bereich des Zielkörpers bzw. des Zielvolumenbereichs freigesetzt wird, in den entsprechenden, bestrahlten Bereich bewegt. Dadurch wird der „eigentlich gemeinte” Zielvolumenbereich bestrahlt. Mit anderen Worten wird zum Zeitpunkt der Steuereingabe auf einen eigentlich „falschen” Zielvolumenbereich gezielt. Dies erfolgt jedoch so, dass zum Zeitpunkt der eigentlichen Bestrahlung der „richtige” Zielvolumenbereich getroffen wird. Besonders vorteilhaft kann die vorgeschlagene Weiterbildung des Verfahrens sein, wenn es zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise mit einem zeitlichen Vorhersagealgorithmus kombiniert wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens kann sich ergeben, wenn bei der Steuereingabe zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise eine zeitlich variable und/oder sich zeitlich verändernde Strahlungsintensität der Bestrahlungsvorrichtung berücksichtigt wird. Beispielsweise bei Teilchenbeschleunigern tritt häufig der Effekt auf, dass die freigesetzte Dosisleistung (Teilchenfluss) auch während einer Extraktionsphase nicht konstant ist. Eine derartige zeitlich variable und/oder sich zeitlich verändernde Bestrahlungsintensität kann insbesondere bei der Bestrahlung bewegter Zielvolumenbereiche Auswirkungen auf die durchzuführende Strahlnachführung, und damit auf die anzulegenden Steuerparameter haben. Denn wenn beispielsweise eine hohe Strahlungsintensität vorliegt, so ist die pro Rasterpunkt zu deponierende Teilchenanzahl nach einer entsprechend kurzen Zeitdauer deponiert. Bei niedriger Bestrahlungsintensität ist die Bestrahlungszeit pro Rasterpunkt entsprechend länger. Dementsprechend ist beispielsweise der fünfnächste zu bestrahlende Rasterpunkt je nach Bestrahlungsintensität bereits nach 10 ms oder erst nach 30 ms zu bestrahlen. Umgekehrt formuliert: bei der Anwendung von Ortskorrekturen bezüglich der (hauptsächlichen) Bestrahlungseinwirkung muss sich bei Berücksichtigung einer Zeitverzögerung von beispielsweise 20 ms die Ortskorrektur beispielsweise bereits auf den drittnächsten oder aber auch erst auf den 20-nächsten Rasterpunkt beziehen. Die vorliegend genannten Zahlenwerte (Zeit/Rasterpunktnummer) sind selbstverständlich lediglich beispielhaft genannt und können im konkreten Fall auch andere Werte einnehmen. Problematisch ist hierbei oftmals, dass das Extraktionsprofil starken Tagesschwankungen oder Schwankungen von Bestrahlungstag zu Bestrahlungstag unterliegen kann, und dementsprechend nicht oder nicht mit ausreichender Genauigkeit bei der Bestrahlungsplanung berücksichtigt werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Bestrahlungsprofil (Extraktionsprofil) bei aufeinander folgenden Extraktionszyklen in der Regel relativ ähnlich zueinander ist. Eine signifikante Veränderung des Extraktionsprofils tritt in der Regel auf einer Zeitskala von mehreren Stunden oder länger auf. Dementsprechend kann auch eine Messung, die das Extraktionsprofil (oder eine sonstige zeitlich variable und/oder sich zeitlich verändernde Strahlungsintensität der Bestrahlungsvorrichtung) berücksichtigt, zur Verbesserung des Bestrahlungsverfahrens verwendet werden, wobei Messungen typischerweise im Abstand von mehreren Stunden und/oder einmal oder mehrmals am Tag und/oder unmittelbar vor einer Behandlung durchgeführt werden können. Wird eine derartige zeitlich variierende oder variable und/oder sich zeitlich verändernde Strahlungsintensität der Bestrahlungsvorrichtung berücksichtigt, so kann die in einzelne Untervolumen des Zielvolumenbereichs zu deponierende Strahlungsdosis (beispielsweise die in einem einzelnen Rasterpunkt des Zielvolumenbereichs zu deponierende Strahlungsdosis) besonders genau erfolgen, was vorteilhaft ist. Besonders große Vorteile lassen sich in der Regel in Kombination mit den unterschiedlichen Arten von Scanning-Verfahren erzielen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn bei dem Verfahren eine bereits erfolgte Bestrahlung eines Volumenbereichs des Zielkörpers einen Einfluss auf die Steuereingabe einer noch zu erfolgenden Bestrahlung eines Volumenbereichs des Zielkörpers hat. Insbesondere im medizinischen Bereich ist es oftmals ohnehin erforderlich, dass eine Behandlung in Form mehrerer zeitlich zueinander beabstandeter Fraktionen erfolgt (zwischen einzelnen Fraktionen liegen typischerweise Stunden und/oder Tage). Dies kann erforderlich sein, damit zerstörtes Gewebe vom Körper absorbiert werden kann, und somit beispielsweise Wundbrand verhindert wird. Wenn die aktuelle Bestrahlung jeweils mitprotokolliert wird, so kann der bereits erfolgte Dosiseintrag bei der Bestrahlungsplanung für die nächste Fraktion (bzw. die nächsten Fraktionen) entsprechend berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Bestrahlung nochmals erhöht werden. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, dass eine derartige Anpassung auch innerhalb einer einzelnen Fraktion erfolgt. So wird eine einzelne Fraktion heutzutage oftmals in Form mehrerer Einzeldurchgänge appliziert. In der Regel werden dabei unterschiedliche Einzeldurchgänge aus unterschiedlichen Einstrahlrichtungen appliziert. Dabei kann beispielsweise ein Einzeldurchgang (bzw. können mehrere Einzeldurchgänge) einen Einfluss auf die noch zu applizierenden folgenden Einzeldurchgänge haben. Auch hier kann die Qualität der Bestrahlung nochmals erhöht werden.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Bestrahlung zumindest teilweise und/oder zumindest bereichsweise als ein Scanning-Verfahren, insbesondere als ein Raster-Scanning-Verfahren, bevorzugt als ein intensitätsgesteuertes Raster-Scanning-Verfahren durchgeführt wird. Derartige Scanning/Raster-Scanning-Verfahren sind für das vorab beschriebene Verfahren und/oder für dessen Weiterbildungen in der Regel besonders vorteilhaft. Bei Verwendung von Scanning/Raster-Scanning-Verfahren kann beispielsweise auch ein einzelner dünner Strahl (zum Beispiel ein Teilchenstrahl, insbesondere ein so genannter „Bleistiftstrahl” beziehungsweise „Pencilstrahl”) zur Beaufschlagung eines relativ großen Zielvolumenbereichs verwendet werden, wobei der Zielvolumenbereich durch den Bleistiftstrahl abgetastet oder abgescannt wird. Dies ist vorteilhaft, da der Strahl nicht aufgeweitet werden muss, was typischerweise zu Ungenauigkeiten bei der Bestrahlung führen würde.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn bei dem Verfahren die Erzeugung der Steuereingabe zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise unter Verwendung einer Bestrahlungsplanung, insbesondere zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise unter Verwendung einer vorab erstellten und/oder einer im Verlauf der Bestrahlung erstellten und/oder angepassten Bestrahlungsplanung erfolgt. Es hat sich gezeigt, dass eine Bestrahlungsplanung, die typischerweise numerisch relativ komplex ist und oftmals auch als iteratives Verfahren unter Verwendung einer großen Anzahl von Iterationsschritten, erstellt wird, mehrere Minuten und sogar Stunden Berechnungszeit erfordern kann, selbst wenn hierfür sehr schnelle Rechner verwendet werden. Durch eine (teilweise) Entkopplung der Berechnung der Bestrahlungsplanung und der eigentlichen Bestrahlung kann somit die Genauigkeit der Bestrahlung nochmals erhöht werden. Durch eine (teilweise) Erstellung und/oder Anpassung der Bestrahlungsplanung im Verlauf der Bestrahlung können insbesondere Effekte berücksichtigt werden, welche beispielsweise erst im Verlauf der Behandlung auftreten bzw. bekannt werden.
Als typisches Beispiel hierfür ist beispielsweise der Extraktionsverlauf bei einer Teilchenbeschleunigervorrichtung zu nennen und/oder sonstige Maschinenparameter und/oder bestimmter Patientenparameter (beispielsweise die exakte Lage eines Tumorgebiets und/oder eine Bewegung des Patienten). Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei der Bestrahlungsvorrichtung zumindest teilweise um eine Partikelstrahlvorrichtung oder Teilchenstrahlvorrichtung, insbesondere um eine Schwerionen-Beschleunigervorrichtung, um eine Protonen-Beschleunigervorrichtung, um eine Hadronen-Beschleunigervorrichtung, um eine Pionen-Beschleunigervorrichtung, um eine Helimionen-Beschleunigervorrichtung, um eine lineare Beschleunigervorrichtung, um eine Synchrotron-Beschleunigervorrichtung, um eine Leptonen-Beschleunigervorrichtung und/oder um eine Elektronen-Beschleunigervorrichtung handelt. Speziell Partikelstrahlen oder Teilchenstrahlen sind bei der Zerstörung von Tumorgewebe, bzw. bei der Beaufschlagung von bestimmten Materialien besonders effektiv. Darüber hinaus kann speziell bei der Verwendung von Partikeln oder Teilchen der Effekt der Energieabgabe im Zielvolumen in Form des sogenannten Bragg-Peaks genutzt werden. Wenn Teilchen durch ein Material hindurch treten, verlieren diese ihre Energie nicht in gleichmäßigen ”Portionen”, insbesondere nicht kontinuierlich. Vielmehr ist die Energieabgabe auf einen Bereich konzentriert, der kurz vor dem Punkt liegt, an dem die Teilchen vollständig im Material deponiert werden, anders ausgedrückt: „steckenbleiben” – der überwiegende Teil der Energieabgabe erfolgt im sogenannten Bragg-Peak. Hierdurch ist eine Variation des Dosiseintrags in Richtung des Teilchenstrahls (in z-Richtung) möglich, indem die Lage des Braggpeaks im Zielvolumen verändert, insbesondere gezielt verändert wird. Dadurch kann eine Bestrahlung auch innerhalb eines Zielkörpers erfolgen, auch ohne dass die um den Zielvolumenbereich des Zielkörpers liegenden Bereiche (in größerem Maße) mit der Strahlung beaufschlagt werden. Hierbei wird die Lage des Bragg-Peaks derart gesteuert, dass dieser nur im Zielvolumenbereich liegt.
Weiterhin wird eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung zumindest eines Zielvolumenbereichs eines Zielkörpers vorgeschlagen, die zumindest eine Bestrahlungs-Anpassvorrichtung aufweist, wobei die Bestrahlungsvorrichtung zumindest eine insbesondere elektronische Steuervorrichtung aufweist, welche derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren mit den vorab beschriebenen Merkmale durchführt. Auch die Bestrahlungsvorrichtung weist die vorab im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Eigenschaften und Vorteile in analoger Weise auf. Bei der elektronischen Steuervorrichtung kann es sich beispielsweise um einen elektronischen Rechner (Computer) handeln oder um ein elektronisches Hardwaremodul. Dieses kann die Steuersignale aus einer Speichervorrichtung abrufen und/oder verarbeiten oder auch online berechnen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung eines innenliegenden Volumenbereichs eines zu bestrahlenden Körpers in einer schematischen Prinzipdarstellung;
2: eine Veranschaulichung einer 4-D-Bestrahlungsplanung;
3: eine schematische Veranschaulichung einer Zielpunkt-Vektorkorrektur;
4: eine Atemverlaufskurve als Beispiel für ein zyklisches, wiederkehrendes Bewegungsmuster;
5: ein schematischer Ablaufplan für ein Verfahren zur verzögerungszeitkorrigierten Bestrahlung;
6: ein schematischer Ablaufplan für ein Verfahren zur Bestimmung von korrigierten Zielkoordinaten.
In 1 ist in einer schematischen Prinzipdarstellung eine Bestrahlungsvorrichtung 1 zur Bestrahlung eines in einem Zielkörper 2 liegenden Zielvolumenbereichs 3 dargestellt. Die Bestrahlungsvorrichtung 1 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel als Synchrotron-Teilchenbeschleuniger 4 mit einem an sich bekannten Aufbau ausgebildet. Der Synchrotron-Teilchenbeschleuniger 4 weist eine Ionenquelle 5 auf, in der einzelne Atome erzeugt und ionisiert werden, mithin als Ionen vorliegen. Insbesondere für medizinische Zwecke haben sich Helium-Ionen, Protonen, Neon-Ionen und insbesondere Kohlenstoff-Ionen als besonders vorteilhaft und effektiv erwiesen. Ein großer Vorteil bei den genannten Teilchensorten besteht insbesondere darin, dass diese – speziell Kohlenstoff – biokompatibel sind, mithin bei einer Implantation in ein lebendes organisches Gewebe keine Gewebeunverträglichkeiten erzeugen. Darüber hinaus besteht ein Vorteil der genannten Teilchen (wie auch von sonstigen Schwerionen) darin, dass deren Energiedeposition im Gewebe einen relativ scharf ausgeprägten Bragg-Peak aufweist. Über die Teilchenenergie des entsprechenden Teilchens ist somit die Eindringtiefe des Teilchenstrahls in Materie, insbesondere im Gewebe steuerbar (und damit insbesondere der Bereich der größten Energiefreisetzung steuerbar, um beispielsweise einen Tumor im Inneren eines Körpers zu therapieren). Selbstverständlich ist auch die Verwendung anderer Partikel oder Teilchen denkbar, wie beispielsweise Protonen, Elektronen und Pinnen und/oder aber auch ganz allgemein Leptonen und Hadronen (wobei die Bestrahlungsvorrichtung 1 gegebenenfalls zu modifizieren ist).
Die von der Ionenquelle 5 freigesetzten Teilchen werden zunächst in einem Linearbeschleuniger 6 vorbeschleunigt, bevor sie in den eigentlichen Beschleunigerring 7 des Synchrotron-Teilchenbeschleunigers 4 eingeschossen werden. Die im Beschleunigerring 7 befindlichen Teilchen werden anschließend auf die gewünschte Energie beschleunigt. Sobald diese Energie erreicht ist, wirkt der Beschleunigerring 7 als Speicherring und die hochenergetischen Teilchen werden über ein Extraktionsseptum 8 langsam aus dem Beschleunigerring 7 entnommen, typischerweise extrahiert (typische Extraktionszeiten liegen im Bereich von einigen Sekunden bis Dekasekunden). Der extrahierte Teilchenstrahl 9 wird mit Hilfe einer Ablenkvorrichtung 10, die vorliegend in Form zweier zueinander senkrecht angeordneter Magnetspulenpaare ausgebildet ist, in einer lateral zur Teilchenstrahlrichtung 9 liegenden Richtung abgelenkt. Auf diese Weise kann im Bereich des Zielkörpers 2 ein beliebiger Punkt in einer x-y-Ebene (steht im Wesentlichen senkrecht zum Teilchenstrahl 9) erreicht werden (wobei die maximale Größe der x-y-Ebene durch die genaue Bauausführung der Bestrahlungsvorrichtung 1 bestimmt wird). Auf diese Weise kann das Zielvolumenbereich 3 im Zielkörper 2 mit einem Scan-Verfahren sukzessive „angefahren” werden. Insbesondere können einzelne Volumeneinheiten oder Volumenbereiche im Zielvolumenbereich 3, im allgemeinen als Rasterpunkte bezeichnet, gezielt und sukzessive angefahren werden.
Wenn die Teilchenenergie des Teilchenstrahls 9 konstant bleibt, werden dabei im Zielvolumenbereich 3 Punkte erreicht, die in einer sogenannten Iso-Energieebene liegen. Die Iso-Energieebene liegt dabei im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Teilchenstrahls 9. Die Tiefenlage der Iso-Energieebene entspricht im Wesentlichen der Lage der Bragg-Peaks. Um das Zielvolumen 3 im Zielkörper 2 auch in z-Richtung (parallel zur Richtung des Teilchenstrahls 9) durchscannen zu können, ist es daher erforderlich die Energie der Teilchen im Teilchenstrahl 9 zu variieren. Heutige Synchrotron-Teilchenbeschleuniger 4 können jedoch die Teilchenenergie bestenfalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Extraktionszyklen variieren. Für die Behandlung eines Patienten würden sich damit nicht-vertretbar lange Behandlungszeiten ergeben.
Um eine schnelle Variation der Teilchenenergie durchführen zu können, wird im vorliegenden Beispiel ein passiver Energiemodulator 11 verwendet. Der passive Energiemodulator 11 besteht aus zwei im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildeten, jedoch symmetrisch zueinander angeordneten Keilen 12 aus einem energieabsorbierenden Material. Die Keile 12 sind beispielsweise unter Verwendung von Stellmotoren 13 (beispielsweise Linearmotoren) in einer im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Teilchenstrahls 9 stehenden Richtung verschiebbar (jeweils durch einen Doppelpfeil angedeutet). Die Bewegungen der beiden Keile 12 sind dabei miteinander synchronisiert. Je nach Stellung der beiden Keile 12 muss der Teilchenstrahl 9 eine unterschiedliche Länge durch das energieabsorbierende Material der beiden Keile 12 hindurch laufen. Dementsprechend wird die Energie der Teilchen des Teilchenstrahls 9 entsprechend stark vermindert. Auf diese Weise ist die Energie der Teilchen, die am eigentlichen Zielkörper 2 ankommen, variabel, sodass sich der Bragg-Peak verschiebt und somit das Zielvolumen 3 auch in z-Richtung gescannt werden kann.
Als Scanverfahren wird heutzutage oftmals ein sogenanntes Raster-Scanverfahren verwendet, bei dem das zu bestrahlende Zielvolumen oder der Zielvolumenbereich 3 (üblicherweise auch ein Teil des das Zielvolumen 3 umgebenden Gewebes des Zielkörpers 2) in eine größere Anzahl kleiner Volumeneinheiten, sogenannte Rasterpunkte, aufgeteilt wird. Der Teilchenstrahl 9 fährt dabei nacheinander jeden einzelnen Rasterpunkt an. Je nachdem, wie lange der Teilchenstrahl 9 den einzelnen Rasterpunkt bestrahlt, wird eine unterschiedliche Dosis im Rasterpunkt deponiert. Dabei sollte auch berücksichtigt werden, dass der Teilchenstrahl 9, der aus dem Beschleunigerring 7 extrahiert wird, nicht notwendigerweise eine zeitlich konstante Intensität aufweist. Die Implikationen, die solche Intensitätsschwankungen mit sich bringen, werden im Folgenden noch näher erläutert.
Die Intensitätsschwankungen rühren vom so genannten „Extraktionsspektrum” her. Auch wenn versucht wird, die Beschleunigervorrichtungen (wie beispielsweise die Bestrahlungsvorrichtung 1) derart auszuführen, dass während der Extraktionsphase ein möglichst konstanter, homogener Teilchenfluss aus dem Beschleunigerring 7 entnommen wird, so sind zumindest gewisse Schwankungen des Teilchenflusses in aller Regel nicht vermeidbar. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich das Extraktionsspektrum – obgleich an sich nicht konstant – während des Betriebs der Bestrahlungsvorrichtung 1 nur relativ langsam ändert. Typischerweise erfolgt eine signifikante Veränderung über eine Zeitskala von mehreren Stunden hinweg. Von daher ist es möglich, dass das Extraktionsspektrum beispielsweise am Anfang eines Behandlungstages, beziehungsweise am Anfang einer einzelnen Behandlung gemessen wird, und das so gemessene Extraktionsspektrum als Grundlage für die weiteren Berechnungen herangezogen wird. Es ist auch möglich, dass eine geplante Behandlung (siehe folgende Beschreibung) vorab in eine leere Kavität beziehungsweise in ein Phantom oder einen Dummy eingebracht wird. Hierdurch ist es insbesondere möglich, den späteren, zeitlichen Ablauf der Behandlung zumindest näherungsweise vorab zu ermitteln.
Bei heutigen Behandlungsverfahren wird typischerweise vorab eine sogenannte Bestrahlungsplanung erstellt. Hierbei wird – grob gesprochen – die von einem Arzt verschriebene (biologisch wirksame) Dosisverteilung in ein von der Bestrahlungsvorrichtung 1 verwendbares Format umgerechnet.
In der Praxis erfolgt die Bestrahlungsplanung dadurch, dass berechnet wird, welchen biologischen Effekt ein Teilchenstrahl 9, der aus einer oder aus mehreren Richtungen mit einem bestimmten (dreidimensionalen) Bewegungsmuster (Scanning-Verfahren) in den Zielvolumenbereich 3 des Zielkörpers 2 eingebracht wird, verursacht. Die so berechneten biologischen Effekte werden mit der vom Arzt verschriebenen biologisch wirksamen Dosisverteilung verglichen. Durch Optimierungsverfahren wird versucht, die Differenz zwischen der verschriebenen Dosisverteilung und den berechneten biologischen Effekten zu minimieren. Es hat sich dabei bewährt, den Teilchenstrahl 9 aus zwei unterschiedlichen (insbesondere einander entgegengesetzten) Richtungen zeitlich nacheinander auf den Zielvolumenbereich 3 des Zielkörpers 2 zu richten.
Im Rahmen einer Bestrahlungsplanung ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Effekten zu berücksichtigen. So werden beispielsweise auch Dosisbeiträge berücksichtigt, die der Teilchenstrahl in anderen Rasterpunkten einbringt. Dabei sind die Dosiseinträge in aller Regel hinter dem „aktuellen” Rasterpunkt sehr klein (sodass diese oftmals vernachlässigt werden können), wohingegen sie in Strahlrichtung gesehen vor dem „aktuellen” Rasterpunkt durchaus relevante Dosiseinträge bewirken können. Weiterhin ist – insbesondere im Falle von Schwerionen-Teilchenstrahlung – zu berücksichtigen, dass die so genannte relative biologische Wirksamkeit (RBE für Englisch: „relative biolocical effect”) in komplexer und nichtlinearer Weise von physikalischen Parametern abhängen. Beispielsweise kann sich der Zusammenhang zwischen der deponierten physikalischen Dosis (korrespondierend mit dem Energieverlust des Teilchenstrahls) und der Gewebeschädigung (also der biologisch wirksamen Dosis) in Abhängigkeit von der Teilchenenergie verändern. Auch kann es – wiederum insbesondere im Falle von Schwerionen-Teilchenstrahlung – zu so genannter Sekundärstrahlung durch Fraktionierung, vom Schwerionenstrahl induzierte Teilchen kommen. Auch dies bringt nichtlineare biologische Effekte mit sich. Weiterhin verändert sich die eingebrachte Dosis (sowohl die physikalische, als auch die biologisch wirksame Dosis) mit der Gewebeart. Mithin sind (unter anderem) Knochen, Muskelgewebe, Blutgefäße, Hohlräume und dergleichen bei der Bestrahlungsplanung unterschiedlich zu gewichten. Bei größeren Gittergrößen (in der Praxis können ohne weiteres 20.000–50.000 Gitterpunkte zu berücksichtigen sein) kann die Erstellung einer Bestrahlungsplanung erhebliche Zeitdauern (durchaus mehrere Stunden) beanspruchen, auch wenn sehr schnelle Computer verwendet werden. Ergänzende Informationen zur Erstellung von Bestrahlungsplanungen finden sich insbesondere in den beiden Artikeln „Treatment planning for heavy ion radiotherapy: clinical implementation and application" von M. Krämer, O. Jäckel, T. Haberer, G. Kraft, D. Schardt und U. Weber in Phys. Med. Biol., Vol. 45, Jahrg. 2000, Seite 3299–3317, sowie „Treatment planning for heavy ion radiotherapy: calculation and optimization of biologically effective dose" von M. Krämer und M. Scholz in Phys. Med. Biol., Vol. 45, Jahrg. 2000, Seite 3319–3330.
Ein zusätzliches Problem ergibt sich, wenn sich der Zielkörper 2 und/oder der im Zielkörper 2 befindliche Zielvolumenbereich 3 bewegt. Dies ist in 1 durch Pfeile A angedeutet. Die Formgebung der Pfeile A soll dabei andeuten, dass die Bewegung des Zielvolumenbereichs 3 nicht unbedingt auf eine lineare Bewegung beschränkt ist. Vielmehr kann die Bewegung entlang einer unregelmäßig geformten Kurve erfolgen. Dabei kann es nicht nur zu Bewegungen in Form von Translationsfreiheitsgraden kommen, sondern darüber hinaus kann es noch zu Rotationsbewegungen, sowie zu Dichteänderungen in den beteiligten Geweben kommen (insbesondere Letzteres kann zu einer stärken und/oder schwächeren Absorption des Teilchenstrahls 9 führen, sodass sich die Lage des Bragg-Peak – und damit die Iso-Energieebene – verschiebt). Eine derartige Bewegung des Zielvolumenbereichs 3 kann sich beispielsweise dann ergeben, wenn ein Tumor behandelt werden soll, der sich in oder in der Nähe der Lunge befindet (Atembewegung), sich in oder in der Nähe des Herzens befindet (Herzschlag) oder sich im Bereich des Darms befindet (Darmperistaltik).
Um bei derartig bewegten Zielvolumenbereichen 3 eine gezielte Bestrahlung unter Verwendung einer Bestrahlungsplanung durchführen zu können, wird vorab die Bewegung des Zielvolumenbereichs 3, insbesondere der Verlauf der dessen Bewegung untersucht. Beispielsweise können hierfür bildgebende Verfahren, wie beispielsweise ein sogenanntes 4-D-CT-Verfahren (CT für Computertomographie) verwendet werden. Für die Überwachung der eigentlichen Therapie sind CT-Verfahren eher unerwünscht, da diese einerseits eine zusätzliche (unerwünschte) Strahlenbelastung mit sich bringen, und darüber hinaus relativ langsam sind. Daher wird bei der Messung der Zielvolumenbereichsbewegung 3 typischerweise gleichzeitig ein Ersatzsignal aufgenommen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Videoaufnahme der entsprechenden Körperregion, um die Bewegung implantierter Sensoren oder um Dehnungsmessstreifen oder dergleichen handeln. Wurde die Korrelation zwischen Ersatzsignal und der eigentlichen Bewegung des Zielvolumenbereichs 3 ermittelt, so kann die Lage des Zielvolumenbereichs 3 mit recht guter Genauigkeit auch alleine anhand des Ersatzbewegungssignals ermittelt werden.
Die Bestrahlungsplanung erfolgt nun dadurch, dass anstelle eines einzelnen Planungsdatensatzes 14 (siehe 2), eine Vielzahl von unterschiedlichen Planungsdatensätzen 14a, 14b, 14c ... verwendet wird. Jeder Planungsdatensatz 14a, 14b, 14c ... steht dabei für eine bestimmte Bewegungsphase des Zielvolumenbereichs 3. Eine typische Anzahl von Planungsdatensätzen 14a, 14b, 14c ... beträgt zehn Planungsdatensätze 14a, 14b, 14c ... Bei der eigentlichen Bestrahlung des Zielkörpers 2 wird dann, basierend auf dem Ersatzbewegungssignal (oder einem anderen Signal, welches die Lage des Zielvolumenbereichs 3 beschreibt) der entsprechende, geeignete Planungsdatensatz 14a, 14b, 14c ... verwendet. Hat sich das Zielvolumenbereich 3 ausreichend weit bewegt, so wird auf den nächsten, geeigneten Planungsdatensatz 14a, 14b, 14c ... gewechselt.
Die Erfinder haben nun erkannt, dass dieses Verfahren problematisch sein kann, insbesondere dann, wenn sich das Zielvolumenbereichs 3 relativ schnell bewegt, die Verstellung einzelner Geräteparameter der Bestrahlungsvorrichtung 1 relativ langsam erfolgt und/oder der Teilchenfluss während der Extraktionsphase stark schwankt. Um hier eine für medizinische Zwecke ausreichend große Behandlungsgenauigkeit zu erreichen, ist die Anwendung eines Korrekturvektors erforderlich.
Der Korrekturvektor, der die „Ausgabe” der Bestrahlungsplanung 14a, 14b, 14c ... auf die Steuereingabe der Bestrahlungsvorrichtung 1 transformiert, hängt von mehreren Parametern ab.
Ein erster Parameter ist dabei die Geschwindigkeit der Bewegung des Zielvolumenbereichs 3 beziehungsweise eines Materialausschnitts 16 gegenüber den äußeren Raumkoordinaten. Dies ist in 3 (insbesondere in 3a und 3b) veranschaulicht. 3 zeigt einen Materialausschnitt 16, wobei in 3a und 3b unterschiedliche zeitliche Momentaufnahmen dargestellt sind. Der Zielvolumenbereich 3 (und damit dessen Materialausschnitt 16a) befindet sich in einer in 3a durch Pfeile B angedeuteten Bewegung. Nach einer gewissen Zeitdauer ist daher der Materialausschnitt 16b (siehe 3b) gegenüber der ursprünglichen Lage 16a verschoben. In der Realität handelt es sich natürlich um eine dreidimensionale Anordnung von Rasterpunkten. In 3 ist aus Veranschaulichungsgründen ein lediglich zweidimensionales Zielgebiet dargestellt.
Soll beispielsweise zum Zeitpunkt t₀ (entspricht 3a) ein Rasterpunkt V_i,j bestrahlt werden, so wird das entsprechende „Blatt” 14a, 14b, 14c ... des Gesamtbestrahlungsplans 15 ausgewählt. Dieses Blatt stellt eine Art vorausberechneter „look up”-Tabelle dar, welche die Steuerparameter enthält, mit denen die Bestrahlungsvorrichtung 1 (oder Teile hiervon) angesteuert wird. Hierbei sind insbesondere die Ablenkvorrichtung 10, sowie der Energiemodulator 11 zu nennen.
Bis die einzelnen Komponenten der Bestrahlungsvorrichtung 1 die Sollvorgabe entsprechend den Steuersignalen realisiert haben, hat sich jedoch der Zielvolumenbereich 3 weiter bewegt. Wenn also zu einem späteren Zeitpunkt t₁ (siehe 3b) der Rasterpunkt V_i,j tatsächlich bestrahlt werden soll, so ist der „eigentlich zu bestrahlende Rasterpunkt” bereits weiter gewandert. Fälschlicherweise würde nunmehr der Rasterpunkt V_i-1,j-3 bestrahlt. Soll zum Zeitpunkt t₁ (3b) der „richtige Rasterpunkt” bestrahlt werden, so muss der Teilchenstrahl nunmehr den Rasterpunkt V_i+1,j+3 bestrahlen. Dies bedeutet wiederum, dass bereits zum Zeitpunkt t₀ V_i+1,j+3 als Zielrasterpunkt gewählt werden muss (obwohl dieser zum Zeitpunkt t₀ der „falsche” Rasterpunkt ist), damit zum Zeitpunkt t₁ (an dem die Steuereingabe umgesetzt ist) der „richtige” Rasterpunkt bestrahlt wird.
Einen zweiten Parameter stellt die Zeitverzögerung dar, die zwischen Steuereingabe und Umsetzung der Steuereingabe durch die Beschleunigungsvorrichtung 1 liegt. Dabei kann die Zeitverzögerung durchaus in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich groß ausfallen. So kann die Bewegung B des Materialausschnitts 16 in 3 in eine Bewegungskomponente longitudinal zum Teilchenstrahl 9, sowie in eine Bewegungskomponente lateral zum Teilchenstrahl 9 aufgeteilt werden. Die Bewegungskomponente lateral zum Teilchenstrahl 9 kann durch eine entsprechende geeignete Ansteuerung der Ablenkvorrichtung 10 ausgeglichen oder kompensiert werden. Hierbei kann eine Steuereingabe relativ schnell umgesetzt werden. Die Verzögerung, die durch die Ablenkvorrichtung 10 induziert wird, liegt typischerweise im Bereich von 1 ms.
Die Bewegungskomponente longitudinal zum Teilchenstrahl 9 muss dagegen durch den Energiemodulator 11 kompensiert werden. Da hier relativ große Massen (die Keile 12) bewegt werden müssen, nimmt hier die zeitliche Verzögerung zwischen Anlegen und Umsetzung einer Steuereingabe eine größere Zeitdauer in Anspruch. Typische Werte liegen im Bereich von 25 ms. Darüber hinaus kommt es noch zusätzlich zu den bereits beschriebenen Zeitverzögerungen zu gewissen Zeitverzögerungen durch die Berechnung der jeweils zu verwendenden Maschinenparameter (beziehungsweise der Steuersignale). Diese sind insbesondere durch die Hardware (Computer, Netzwerktopologie usw.) der Bestrahlungsvorrichtung 1 bestimmt. Typische Werte liegen im Bereich von 5 ms. Es ist im Übrigen darauf hinzuweisen, dass diese Zeitverzögerungen zwar üblicherweise im Laufe einer Bestrahlung relativ konstant bleiben, sich jedoch zwischen zwei unterschiedlichen Bestrahlungen durchaus ändern können (z. Bsp. weil ein größerer Zielvolumenbereich 3 bestrahlt werden muss, sodass eine größere Anzahl an Rasterpunkten verwendet wird, was zu einer entsprechend aufwändigeren Berechnung führen kann.
Einen dritten Parameter für die Richtung und Größe des Korrekturrektors stellt darüber hinaus auch der aktuelle Teilchenfluss (Bestrahlungsintensität) dar, der von der Bestrahlungsvorrichtung 1 bereitgestellt wird. Zur Veranschaulichung soll angenommen werden, dass die in 3a und 3b dargestellte, vorab beschriebene Korrektur bei einem bestimmten Teilchenfluss Φ₁ erfolgt. Bei diesem Teilchenfluss Φ₁ erfolgt der Scan-Fortschritt mit einer gewissen Geschwindigkeit, was in 3c veranschaulicht ist (in 3c erfolgt aus Veranschaulichungsgründen keine Bewegung des Materialausschnitts 16).
Wenn beispielsweise zum Zeitpunkt t₀ beim Rasterpunkt V_i,j gestartet wird, so wird zum Zeitpunkt t₁ der Rasterpunkt V_i,j+3 bestrahlt. Wie bereits erwähnt ist der Teilchenfluss jedoch nicht konstant, sondern variiert im Lauf eines Extraktionszyklusses. Ist der Teilchenfluss beispielsweise größer als Φ₁, so ist die in den jeweiligen Rasterpunkt einzubringende Teilchenanzahl schneller erreicht und der Scan-Fortschritt entsprechend schneller. Dies hat zur Folge, dass die Bestrahlung des Rasterpunkts V_i,j+3 bereits zu einem Zeitpunkt t₁' erfolgt, der vor dem Zeitpunkt t₁ liegt. Bei einem niedrigen Teilchenfluss erfolgt der Scan-Fortschritt entsprechend langsamer. Auch dieser Effekt erfordert eine Korrektur in Form eines entsprechend angepassten Korrekturvektors.
Wie insbesondere aus 3a und 3b ersichtlich, muss bereits zum Zeitpunkt t₀ die zukünftige Lage des Materialausschnitts 16b zum in der Zukunft liegenden Zeitpunkt t₁ bekannt sein, damit ein geeigneter Korrekturvektor bestimmt werden kann, und die geeigneten Steuersignale erzeugt werden können. Es ist daher erforderlich, dass eine Zeitspanne Δt = t₁ – t₀ „in die Zukunft gesehen” werden muss, wobei die Zeitspanne Δt in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich groß sein kann (wie bereits erläutert wurde) und gegebenenfalls auch vom (sich verändernden) Teilchenfluss abhängen kann.
Um derart „in die Zukunft schauen” zu können, ist es erforderlich, den aktuellen Bewegungszustand zum Zeitpunkt t₀ zu extrapolieren (siehe 4), sodass die Lage des Zielvolumenbereichs 3 zum Zeitpunkt t₁ (zumindest näherungsweise) bekannt ist. Zur Extrapolation können unterschiedlichste Algorithmen verwendet werden. Als vielleicht einfachste Möglichkeit bietet sich dabei die lineare Extrapolation an. Deutlich bessere Ergebnisse können jedoch erzielt werden, wenn beispielsweise bei einem zyklisch wiederkehrenden Bewegungsmuster ein vollständiger, typischer Bewegungszyklus ermittelt, und zur Extrapolation genutzt wird. Dies ist insbesondere deshalb leicht möglich, weil das Bewegungsmuster des Zielvolumenbereichs 3 ohnehin zur Erstellung der Gesamtbestrahlungsplanung 15 (siehe 2) vorab ermittelt werden muss.
In 4 ist exemplarisch eine Atembewegungskurve 17 dargestellt. In der Realität wird es zwar üblicherweise zu leichten Abweichungen zwischen der typischen „durchschnittlichen” Atembewegungskurve und der tatsächlichen Atembewegungskurve kommen. Dennoch ist der hierdurch ermittelte Nährungswert typischerweise für praktische Zwecke ausreichend genau. Für den Fall, dass die tatsächliche Atembewegungskurve vom typischen Wert sehr stark abweicht (beispielsweise weil der Patient hustet), so ist es im Übrigen möglich, eine (kurzzeitige) Schnellabschaltung des Teilchenstrahls 9 vorzunehmen, um eine (zu starke) Fehlbestrahlung des Zielkörpers 2 zu vermeiden.
Die Bestimmung des anzusteuernden Zielpunkt, um den Zielvolumenbereich 3 im Zielkörpers 2 zu bestrahlen, erfolgt dann durch eine Faltung der zum eigentlichen Bestrahlungszeitpunkt zu erwartenden Bestrahlungsplanung 14a, 14b, 14c ... und des oben beschriebenen Korrekturvektors. Da die Berechnung des Korrekturvektors üblicherweise zu komplex ist, um online durchgeführt werden zu können, wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, für sämtliche realistischerweise möglichen Parameterkombinationen der Bestrahlungsvorrichtung 1 jeweils einen zu applizierenden Korrekturwert zu berechnen und in einer Korrekturmatrix geeigneter Größe und Dimension zu speichern. Während der Bestrahlung kann der Korrekturvektor dann aus der Matrix ausgelesen werden.
In 5 ist das Bestrahlungsverfahren 18 nochmals in Form eines schematischen Ablaufdiagramms dargestellt. Am Anfang 19 des Bestrahlungsverfahrens 18 wird die Bestrahlungsvorrichtung 1 initialisiert und die Gesamtbestrahlungsplanung 15 in den Steuerungsrechner (in 1 nicht dargestellt) der Bestrahlungsvorrichtung 1 eingelesen. Dies kann insbesondere die Ermittlung des aktuellen Extraktionsprofils der Beschleunigervorrichtung 1 beinhalten. In einem ersten Schritt 20 des Bestrahlungsverfahrens 18 wird der jeweils nächste zu bestrahlende Punkt (bzw. am Anfang des Verfahrens der erste zu bestrahlende Punkt) unter Verwendung des jeweiligen Planungsdatensatzes 14a, 14b, 14c ... der Gesamtbestrahlungsplanung 15 sowie des anzuwendenden Korrekturvektors ermittelt. (Die Ermittlung 20 des neuen zu bestrahlenden Punkts ist in 6 näher dargestellt.) Basierend auf dem derart ermittelten, zu bestrahlenden Punkt wird ein Steuersignal erzeugt 21, welches geeignete Werte zur Ansteuerung der Bestrahlungsvorrichtung 1 aufweist. Beispielsweise handelt es sich hier um die Sollstromstärken für die Ablenkvorrichtung 10 sowie die Sollpositionen für den Energiemodulator 11. Mit den derart ermittelten 21 Steuersignalen werden dementsprechend die einzelnen Maschinenkomponenten angesteuert 22. Mit der entsprechend eingerichteten Bestrahlungsvorrichtung 1 erfolgt somit die Bestrahlung 23 des entsprechenden Rasterpunkts. Ist im entsprechenden Rasterpunkt die gewünschte Dosis deponiert (nach Ablauf der entsprechenden Zeitspanne), so wird im Schritt 24 überprüft, ob die Bestrahlungsplanung bereits vollständig umgesetzt wurde (Zweig 25), oder ob noch weitere Punkte zu bestrahlen sind (Zweig 26). Wird im Überprüfungsschritt 26 festgestellt, dass die Bestrahlung bereits vollständig durchgeführt wurde 25, so wird das Bestrahlungsverfahren 18 im Verfahrensschritt 27 beendet. Wird dagegen festgestellt, dass das Bestrahlungsverfahren 18 noch nicht vollständig beendet ist (Zweig 26), so wird zum Anfang des Verfahrens zurückgesprungen und im Schritt 20 ein neuer zu bestrahlender Punkt ermittelt.
In 6 ist detaillierter ausgeführt, wie im Schritt 20 ein neuer, zu bestrahlender Punkt ermittelt wird. Dabei wird zunächst aus der Bestrahlungsplanung 15 der zum aktuellen Zeitpunkt zu bestrahlende Punkt ermittelt (Schritt 28).
Im anschließenden Schritt 29 wird (gegebenenfalls auch vorab oder parallel zum Schritt 28) die aktuelle Bewegungsphase des Zielvolumenbereichs 3 erfasst und ermittelt. Hierauf basierend wird eine Vorhersage über die zu erwartende Bewegung des Zielvolumenbereichs 3 gemacht. Dadurch ist es möglich, die zu erwartende Position zu einem späteren Zeitpunkt zu ermitteln, insbesondere zu einem Zeitpunkt, der um die zu erwartende Zeitverzögerung zwischen Anlegen eines Steuersignals und Umsetzung des Steuersignals in der Zukunft liegt, zu bestimmen.
Gleichzeitig wird im Schritt 29 der aktuelle Teilchenfluss (die aktuelle Bestrahlungsintensität) ermittelt. Basierend auf dem aktuellen sowie den vergangenen Werten des Teilchenflusses wird auf die Lage im Extraktionsspektrum geschlossen, so dass die in (näherer) Zukunft liegenden Teilchenflüsse zumindest abgeschätzt werden können. Darauf basierend wird die Geschwindigkeit des Scan-Fortschritts ermittelt.
Unter Berücksichtigung beider Einflüsse werden die anzuwendenden Korrekturwerte (Korrekturvektoren) ermittelt (Schritt 30) und auf die aus der Bestrahlungsplanung 15 ausgelesenen Zielwerte angewendet.
Hierdurch erhält man im Schritt 31 die tatsächlich anzuwendenden, korrigierten Bestrahlungskoordinaten. Diese Koordinaten werden nun für das Bestrahlungsverfahren 18 (5) verwendet.
es ist selbstverständlich, dass die in den Verfahren beschriebenen Merkmale auf die Vorrichtung angewendet werden können und umgekehrt, wobei nicht alle Merkmale des Verfahrens jeweils im unmittelbaren Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden.
Bezugszeichenliste

1: Bestrahlungsvorrichtung
2: Zielkörper
3: Zielvolumenbereich
4: Synchotron-Teilchenbeschleuniger
5: Ionenquelle
6: Linearbeschleuniger
7: Beschleunigerring
8: Extraktionsseptum
9: Teilchenstrahl
10: Ablenkvorrichtung
11: Energiemodulator
12: Keil
13: Stellmotor
14: Planungsdatensatz
15: Gesamtbestrahlungsplanung
16: Materialausschnitt
17: Atembewegungskurve
18: Bestrahlungsverfahren
19: Anfang
20: Ermittlung Bestrahlungspunkt
21: Ermittlung Steuersignal
22: Ansteuerung Maschinenkomponenten
23: Bestrahlung Rasterpunkt
24: Überprüfungsschritt
25: Bestrahlung beendet
26: Bestrahlung noch nicht beendet
27: Ende
28: Ermittlung Zielpunkt
29: Ermittlung Bewegungsphase
30: Ermittlung und Anwendung Korrekturvektor
31: Korrigierte Bestrahlungskoordinate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Treatment planning for heavy ion radiotherapy: clinical implementation and application” von M. Krämer, O. Jäckel, T. Haberer, G. Kraft, D. Schardt und U. Weber in Phys. Med. Biol., Vol. 45, Jahrg. 2000, Seite 3299–3317 [0043]
„Treatment planning for heavy ion radiotherapy: calculation and optimization of biologically effective dose” von M. Krämer und M. Scholz in Phys. Med. Biol., Vol. 45, Jahrg. 2000, Seite 3319–3330 [0043]

Claims

Verfahren (18, 20) zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung (1) zur Bestrahlung zumindest eines Zielvolumenbereichs (3) eines Zielkörpers (2), wobei der zu bestrahlende Zielvolumenbereich (3) des Zielkörpers (2) durch eine Steuereingabe (21) der Bestrahlungsvorrichtung (1) verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung (20, 21) der Steuereingabe (21) zumindest eine zwischen einer Steuereingabe und einer Reaktion der Bestrahlungsvorrichtung (1) liegende Verzögerungszeitspanne (Δt) zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise berücksichtigt wird (30).
Verfahren (18, 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Verzögerungszeitspannen (Δt), insbesondere von Verzögerungszeitspannen (Δt) mit zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise unterschiedlicher und/oder variierender Länge berücksichtigt wird.
Verfahren (18, 20) nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verzögerungszeitspanne (Δt) bei einer Bestrahlungsanpassung in zumindest einer lateral zur Bestrahlungsrichtung (z) liegenden Richtung (x-y) und/oder zumindest eine Verzögerungszeitspanne (Δt) in einer longitudinal zur Bestrahlungsrichtung (z) liegenden Richtung (z) berücksichtigt wird.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verzögerungszeitspanne (Δt) bei einer Bestrahlungsanpassung in zumindest einer lateral zur Bestrahlungsrichtung (z) liegenden Richtung (x-y) zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise in einem Bereich zwischen 0 und 5 ms, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,2 und 4 ms, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5 und 3 ms, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,7 und 2 ms liegt, und/oder dass zumindest eine Verzögerungszeitspanne (Δt) bei einer Bestrahlungsanpassung in einer longitudinal zur Bestrahlungsrichtung (z) liegenden Richtung (z) zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise in einem Bereich zwischen 10 und 40 ms, insbesondere in einem Bereich zwischen 15 und 35 ms, bevorzugt in einem Bereich zwischen 20 und 30 ms, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 22 und 27 ms liegt.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verzögerungszeitspanne (Δt) Signalaufbereitungseffekte und/oder Signalweiterleitungseffekte berücksichtigt.
Verfahren (18, 20) nach Anspruch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereingabe (21) der Bestrahlungsvorrichtung (1) zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise dazu genutzt wird, um die Bewegung (A) eines sich zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise bewegenden Zielkörpers (2, 3) zu kompensieren.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise ein zeitlicher Vorhersagealgorithmus (17) verwendet wird.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise die Steuereingabe (21) derart erfolgt, dass unter Berücksichtigung zumindest einer Verzögerungszeitspanne (Δt) (3) ein zu bestrahlender Zielvolumenbereich eines Zielkörpers (2) ausgewählt wird.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Steuereingabe (21) zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise eine zeitlich variable und/oder sich zeitlich verändernde Strahlungsintensität der Bestrahlungsvorrichtung (1) berücksichtigt wird.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bereits erfolgte Bestrahlung eines Volumenbereichs des Zielkörpers einen Einfluss auf die Steuereingabe (21) einer noch zu erfolgenden Bestrahlung eines Volumenbereichs des Zielkörpers hat.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung zumindest teilweise und/oder zumindest bereichsweise als ein Scanning-Verfahren, insbesondere als ein Raster-Scanning-Verfahren (18), bevorzugt als ein intensitätsgesteuertes Raster-Scanning-Verfahren (18) durchgeführt wird.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der Steuereingabe (21) zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise unter Verwendung einer Bestrahlungsplanung (14, 15), insbesondere zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise unter Verwendung einer vorab erstellten und/oder einer im Verlauf der Bestrahlung erstellten und/oder angepassten Bestrahlungsplanung (14, 15) erfolgt.
Verfahren (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bestrahlungsvorrichtung (1) zumindest teilweise um eine Teilchenstrahlvorrichtung (4), insbesondere um eine Schwerionen-Beschleunigervorrichtung (4), Protonen-Beschleunigervorrichtung, Hadronen-Beschleunigervorrichtung (4), Pionen-Beschleunigervorrichtung, Heliumionen-Beschleunigervorrichtung (4), lineare Beschleunigervorrichtung (6), Synchrotron-Beschleunigervorrichtung (4), Leptonen-Beschleunigervorrichtung und/oder Elektronen-Beschleunigervorrichtung handelt.
Bestrahlungsvorrichtung (1) zur Bestrahlung zumindest eines Zielvolumenbereichs (3) eines Zielkörpers (2), aufweisend zumindest eine Bestrahlungs-Anpassvorrichtung (10, 11), gekennzeichnet durch zumindest eine insbesondere elektronische Steuervorrichtung, welche derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren (18, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchführt.