DE102011018613A1

DE102011018613A1 - Bestrahlungsanlagen und Steuerverfahren zum Steuern derselben

Info

Publication number: DE102011018613A1
Application number: DE102011018613A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Siemens AG; GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Current assignee: GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: US20140166896A1; US9330886B2; EP2699315A1; DE102011018613B4; CN103458966A; JP2014516412A; JP6140683B2; DE102011018613A8; WO2012143134A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsanlage mit einer Beschleunigereinrichtung mit einem Teilchenbeschleuniger, mit dem Partikel beschleunigbar sind und mit dem ein Partikelstrahl erzeugbar ist, wobei der Partikelstrahl eine Strahlintensität aufweist, mit einer Strahlmonitoreinrichtung zum Messen einer Strahlqualität des extrahierten Partikelstrahls, wobei die Strahlmonitoreinrichtung mehrere einstellbare Messbereiche aufweist, mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Beschleunigereinrichtung und der Strahlmonitoreinrichtung, wobei der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung abhängig von einer Strahlintensität des Partikelstrahls und/oder auf eine zu applizierende Teilchenzahl einstellbar ist. Bei dem Steuerungsverfahren zum Steuern einer Bestrahlungsanlage wird ein Partikelstrahls mit einer Strahlintensität erzeugt, eine Strahlqualität des Partikelstrahls mit einer Strahlmonitoreinrichtung überwacht, wobei einer von mehreren einstellbaren Messbereichen ausgewählt wird, wobei der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung abhängig von der Strahlintensität des Partikelstrahls und/oder abhängig von einer zu applizierende Teilchenzahl eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsanlage mit einem Teilchenbeschleuniger, mit dem ein Partikelstrahl erzeugt werden kann, dessen Strahlqualitäten mit einer Strahlmonitoreinrichtung überwacht werden können. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuerungsverfahren zum Steuern einer derartigen Bestrahlungsanlage. Ausführungsformen der Erfindung werden insbesondere im Rahmen der Partikeltherapie eingesetzt, bei der z. B. Patienten bestrahlt werden.
Die Partikeltherapie ist ein etabliertes Verfahren zur Behandlung von Gewebe, insbesondere von Tumorerkrankungen. Bestrahlungsverfahren, wie sie in der Partikeltherapie eingesetzt werden, finden jedoch auch in nicht-therapeutischen Gebieten Anwendung. Hierzu gehören beispielsweise Forschungsarbeiten, etwa zur Produktentwicklung, im Rahmen der Partikeltherapie, die an nicht-lebenden Phantomen oder Körpern durchgeführt werden, Bestrahlungen von Materialien, etc.
Hierbei werden geladene Partikel wie z. B. Protonen oder Kohlenstoffionen oder andere Ionen auf hohe Energien beschleunigt, zu einem Partikelstrahl geformt und über ein Hochenergiestrahltransportsystem zu einem oder mehreren Bestrahlungsräumen geführt. In dem Bestrahlungsraum wird das zu bestrahlende Zielvolumen mit dem Partikelstrahl bestrahlt.
Um den Bestrahlungserfolg und die Sicherheit der Bestrahlung zu gewährleisten, werden Strahlqualitäten des Partikelstrahls laufend überwacht.
Dies erfolgt beispielsweise mit einem Strahlmonitorsystem, in welchem sowohl Intensitätsmesskammern als auch Ortsmesskammern eingesetzt werden. Beide Messungen werden in der Regel redundant durchgeführt, so dass auch im Fehlerfall eines der beiden Systeme jeweils eine zweite Instanz vorhanden ist. Die Sicherheit bei der Strahlapplikation wird dadurch erhöht.
Die Intensitätsmesskammer kann beispielsweise bei der Steuerung einer Bestrahlung im Rasterscan-Verfahren eingesetzt werden. Beim Rasterscan-Verfahren werden eine Vielzahl von Zielpunkten im Zielvolumen sukzessive durch einen Partikelstrahl angefahren und jeweils eine vorbestimmte Teilchenzahl deponiert. Mit der Intensitätsmesskammer wird also als Strahlqualität die durch den Strahl deponierte Teilchenzahl überwacht, sodass der Partikelstrahl auf den nächsten Zielpunkt gesteuert werden kann, sobald die geforderte Teilchenzahl am aktuellen Zielpunkt deponiert wurde.
Die Messung der Strahlintensität ist beispielsweise limitiert bei niedriger Intensität durch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Messkammern und bei hoher Intensität durch eine mögliche Sättigung der Messkammern. Aufgrund des großen Bereichs, in welchem die Strahlqualität des Partikelstrahls gemessen werden soll, weisen die Messkammern bzw. die Verstärker oder andere Geräte in der Messkette, die die in der Kammer generierte Ladung detektieren, üblicherweise mehrere Messbereiche auf.
Eine Bestrahlung eines Zielvolumens kann in Iso-Energieschichten erfolgen. Das Zielvolumen ist dabei in Iso-Energieschichten unterteilt, wobei einer Iso-Energieschicht jeweils eine Energie des Partikelstrahls zugeordnet ist. Die Bestrahlung der Iso-Energieschichten erfolgt sukzessive durch Anpassung der Energie des Partikelstrahls auf die jeweils zu bestrahlende Iso-Energieschicht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bestrahlungsanlage bereitzustellen, welche eine sichere Bestrahlung des Zielvolumens ermöglicht bei gleichzeitig günstiger und schneller Ansteuerung der Bestrahlungsanlage. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Steuerungsverfahren zur Durchführung einer Bestrahlung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert. Die vorangehende und die folgende Beschreibung der einzelnen Merkmale bezieht sich sowohl auf die Vorrichtungskategorie als auch auf die Verfahrenskategorie, ohne dass dies im Einzelnen in jedem Fall explizit erwähnt ist; die dabei offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen als den gezeigten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Die erfindungsgemäße Bestrahlungsanlage umfasst

– eine Beschleunigereinrichtung mit einem Teilchenbeschleuniger, mit dem Partikel beschleunigbar sind und mit dem ein Partikelstrahl erzeugbar ist, wobei der Partikelstrahl eine Strahlintensität aufweist,
– zumindest eine Strahlmonitoreinrichtung zum Messen einer Strahlqualität des Partikelstrahls, wobei die Strahlmonitoreinrichtung mehrere einstellbare Messbereiche aufweist, und
– eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Beschleunigereinrichtung und der Strahlmonitoreinrichtung, wobei der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung abhängig von der Strahlintensität des Partikelstrahls und/oder von einer zu applizierenden Teilchenzahl einstellbar und insbesondere während einer Bestrahlung änderbar ist.

Die von der Strahlmonitoreinrichtung gemessene Strahlqualität ist insbesondere die Strahlintensität und/oder die transversale Strahlposition.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei bisherigen Bestrahlungsanlagen bzw. Bestrahlungsverfahren stets darauf geachtet werden musste, dass die zu applizierende Dosis auch genau überwacht werden kann. Dies wurde erreicht, indem die Intensität des Partikelstrahls und die Messbereiche der Strahlmonitoreinrichtung basierend auf den speziellen Anforderungen, die durch einen Therapieplan vorgegeben sind, eingestellt wurden. Die Bestrahlung des Zielvolumens erfolgte dann mit diesen Einstellungen.
Es wurde aber erkannt, dass diese starre Vorgabe zu einer unvorteilhaften an Steuerung der Bestrahlungsanlage führt. Es kann sich beispielsweise aus einem Bestrahlungsplan ergeben, dass ein Strahl mit niedriger Intensität zu verwenden ist und darauf abgestimmt die Messbereiche der Strahlmonitoreinrichtung eingestellt werden müssen, da beispielsweise ein Zielpunkt im Therapieplan mit einer geringen Teilchenzahl vorhanden ist, so dass die Überwachung der Dosisdeposition in diesem Zielpunkt nur mit diesen Einstellungen sicher gewährleistet werden kann. Dies bedeutet allerdings, dass auch die anderen Zielpunkte des Therapieplans mit dieser Einstellung angefahren werden, das heißt auch Zielpunkte, an denen eine wesentlich höhere Teilchenzahl deponiert wird. Dies führt mitunter zu einer vergleichsweise langen Bestrahlungsdauer.
Es wurde nun erkannt, dass das Verfahren flexibler ausgestaltet werden kann, wenn man die Anlage z. B. über die Steuerungseinrichtung dahingehend steuert, dass die Wahl des aktiven Messbereichs des Strahlmonitorsystems während der Bestrahlung variiert bzw. geändert wird. Diese Änderung kann abhängig von der jeweils zu applizierenden Teilchenzahl vorgenommen werden und/oder abhängig von einer einstellbaren Strahlintensität vorgenommen werden.
Ist die zu applizierende Teilchenzahl in einem bestimmten Bestrahlungsabschnitt gering oder ist die Strahlintensität gering, so werden in der Strahlmonitoreinrichtung vergleichsweise wenige Ladungen induziert. Für eine korrekte Messung der Strahlqualität ist eine höhere Verstärkung der in der Strahlmonitoreinrichtung induzierten Signale erforderlich. Umgekehrt, wenn die zu applizierende Teilchenzahl oder die Strahlintensität hoch ist, werden vergleichsweise viele Ladungen induziert. Für eine korrekte Messung der Strahlqualität ist eine geringere Verstärkung der in der Strahlmonitoreinrichtung induzierten Signale erforderlich, also ein anderer Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung. Es wird also insbesondere die Verstärkung der in der Strahlmonitoreinrichtung induzierten Signale in Abhängigkeit der Strahlintensität des Partikelstrahls und/oder von der zu applizierenden Teilchenzahl verändert, z. B. mittels einer schaltbaren Verstärkerkette.
Es ist also möglich, die Bestrahlung schneller durchzuführen, da der Partikelstrahl der zu applizierenden Teilchenzahl während der Bestrahlung, z. B. während der Strahlapplikation auf ein Zielvolumen, angepasst werden kann und damit auch die zur korrekten Strahlüberwachung erforderlichen Messbereiche. Durch die Erfindung kann also die Bestrahlungszeit deutlich reduziert werden.
Die Steuerungseinrichtung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform zur Durchführung einer Bestrahlung eines Zielvolumens im Scanverfahren ausgebildet sein, wobei der Messbereich zumindest zeitweise während der Bestrahlung des Zielvolumens abhängig von einer pro Zielpunkt im Zielvolumen zu applizierenden Teilchenzahl eingestellt werden kann.
Auf diese Weise kann beispielsweise der Messbereich immer dann gewechselt werden, wenn durch den Wechsel eine schnellere Bestrahlung des dann zu bestrahlenden Zielpunktes ermöglicht wird. Die Einstellung des Messbereichs kann so lange beibehalten werden, bis wieder ein neuer Zielpunkt angefahren werden muss, der eine Anpassung des Messbereichs erforderlich macht. Dies kann z. B. dann auftreten, wenn mit dem bisher eingestellten Messbereich die sichere Dosisapplikation des neuen Zielpunktes nicht mehr gewährleistet werden kann. In Abhängigkeit von der Umschaltdauer, die üblicherweise von der Beschleunigereinrichtung vorgegeben ist, kann es notwendig sein die Anpassungen bereits während bzw. für die Bestrahlung von Zielpunkten vor dem kritischen, einer Umschaltung bedürftigen, Zielpunkt umzuschalten.
Die Steuerungseinrichtung kann in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform zur Durchfuhrung einer Bestrahlung eines Zielvolumens schichtweise in Iso-Energieschichten ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung während der Bestrahlung einer Iso-Energieschicht geändert werden kann. Hierdurch ist es möglich, die Bestrahlung nicht nur von Iso-Energieschicht zu Iso-Energieschicht optimal anzupassen, sondern auch innerhalb einer Iso-Energieschicht. Es wurde dabei erkannt, dass große Schwankungen der zu applizierenden Teilchenzahl nicht nur von Iso-Energieschicht zu Iso-Energieschicht auftreten können, sondern bereits innerhalb einer Iso-Energieschicht.
Die Steuerungseinrichtung kann in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung zum Durchführung einer Bestrahlung im Rescanning-Verfahren ausgebildet sein. Bei einem derartigen Bestrahlungsverfahren werden Bereiche des Zielvolumens bei einer Bestrahlungssitzung in mehreren aufeinanderfolgenden Rescan-Durchgängen bestrahlt. Der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung kann dann während eines Rescan-Durchgangs geändert werden.
Das Rescanning-Verfahren ist dabei eine spezielle Methode, welche eingesetzt wird, um bewegte Zielvolumina zu bestrahlen. Hierbei wird durch unkorrigiertes, mehrfaches Anwenden des Bestrahlungsplans für das Planungszielvolumen (vgl. ICRU) in einer Bestrahlungssitzung bei proportional geringerer Dosis pro Applikation eine Gesamtdosis deponiert, die im Mittel mit der Solldosisverteilung im klinischen Zielvolumen (vgl. ICRU) übereinstimmt, da sich durch die Anzahl an Mehrfachbestrahlungen eine fehlerhafte Dosisdeposition aufgrund der Bewegung des Zielvolumens weitgehend ausmittelt.
Durch die proportional geringere Dosis pro Rescan-Durchgang werden allerdings in der Strahlmonitoreinrichtung deutlich weniger Ladungsträger induziert als bei konventioneller Bestrahlung. Es wurde nun erkannt, dass bei starrer Vorgabe Strahlintensität/Messbereich dies gerade im Rescanning-Verfahren zu deutlich längerer Bestrahlungszeit führen kann. Insofern wirkt sich die erfindungsgemäße Bestrahlungsanlage, welche zur Durchführung eines Rescanning-Verfahrens ausgebildet ist, besonders vorteilhaft aus, da nun durch die flexible Anpassung der Messbereiche der Strahlmonitoreinrichtung ein deutlicher Vorteil hinsichtlich Bestrahlungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung würden die Bestrahlungszeiten bei Rescanning-Verfahren nämlich sehr groß. Es wurde aber erkannt, dass Rescanning nur dann gut funktioniert, wenn alle Bewegungsphasen der Zielvolumenbewegung unkoordiniert zur Bewegung des Teilchenstrahls getroffen werden. Daher könnte eine verlangsamte Bestrahlung die Mittelungseffekte beim Rescanning-Verfahren teilweise wieder aufheben, nämlich dann, sobald die Bestrahlungsdauer in der Größenordnung der Zielvolumenbewegung liegt.
Insbesondere kann nun die Strahlintensität des Partikelstrahls flexibel gesteuert werden, beispielsweise durch Steuerung des Extraktionsmechanismus bei einem Synchrotron oder durch Steuerung der von der Quelle gelieferten Strahlintensität bei einem Zyklotron, und darauf abgestimmt der Messbereich flexibel während der Bestrahlung gewählt werden. So kann beispielsweise die Strahlintensität während der Bestrahlung geändert werden, insbesondere aufgrund der in einem Bestrahlungsplan hinterlegten Partikelzahlen pro Zielpunkt, und die Messvorrichtung von einem ersten Messbereich in einen zweiten Messbereich während der Bestrahlung umgeschaltet werden, sobald die Strahlintensität aus dem ersten Messbereich austritt und/oder in den zweiten Messbereich eintritt.
Die Bestrahlungsanlage kann dabei derart ausgebildet sein, dass – wenn ein Umschalten des Messbereichs nötig wird – der Partikelstrahl kurz unterbrochen wird und in der Strahlpause der Messbereich umgeschaltet wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Strahl zu einem Zeitpunkt appliziert wird, während dem kein Messbereich zur Überwachung der Strahlqualität zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann z. B. im Falle von Intensitätsmesskammern gewährleistet werden, dass die Ladungsintegration stets durchgeführt und damit die Dosimetrie genau überwacht werden kann.
Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Die Umschaltung des Messbereichs kann auch während einer Strahlapplikation bzw. bei eingeschaltetem Partikelstrahl erfolgen. In diesem Fall besteht zwar prinzipiell das Risiko, dass z. B. bei einer Intensitätsüberwachung nicht der gesamte Strahl erfasst werden kann. Wenn die Zeitdauer, während der Messbereich umgeschaltet wird, jedoch ausreichend klein ist und/oder nur ein Strahl mit geringer Intensität appliziert wird, kann die Ungenauigkeit, die bei der Strahlüberwachung entsteht, auch in einem tolerierbaren Bereich liegen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Strahlmonitoreinrichtung mindestens zwei Messvorrichtungen, mit denen jeweils die gleiche Strahlqualität gemessen werden kann. Diese Messvorrichtungen können beispielsweise zur redundanten Messung der Strahlqualität, z. B. Strahlintensität oder transversale Strahlposition dienen. Die Messvorrichtungen selbst weisen jeweils verschiedene Messbereiche auf, und die Messvorrichtungen können derart eingestellt werden, dass sie zumindest zeitweise in unterschiedlichen Messbereichen betrieben werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Umschalten des Messbereichs der Strahlmonitoreinrichtung verbessert durchgeführt werden kann, da bereits verschiedene, gleichzeitig aktive Messbereiche innerhalb der Strahlmonitoreinrichtung vorliegen. Ein schnelles Umschalten kann dann beispielsweise durch Wechsel von der einen Messvorrichtung (die in dem ersten Messbereich betrieben wird) auf die andere Messvorrichtung (die in dem zweiten Messbereich betrieben wird) erfolgen, ohne dass eine nennenswerte bzw. problematische Lücke in der Strahlüberwachung auftritt.
In einer Ausgestaltung kann eine der Messvorrichtungen als Hauptmessvorrichtung und eine andere der Messvorrichtungen als Redundanzmessvorrichtung betrieben werden. Die Hauptmessvorrichtung und die Redundanzmessvorrichtung können in einem unterschiedlichen Messbereich betrieben werden. So kann beispielsweise die Hauptmessvorrichtung in einem Messbereich betrieben werden, der für die gewünschte Strahlqualität optimal passt, während die Redundanzmessvorrichtung in einem benachbarten Messbereich, also in einem nicht idealen Messbereich, betrieben wird. Für die redundante Messung kann jedoch die dadurch erreichbare, geringere Genauigkeit ausreichend sein, da die Größenordnung der applizierten Dosis immer noch überprüft werden kann und somit bei relevanter Fehldosierung der Strahl abgeschaltet werden kann. Falls der Messbereich jedoch gewechselt werden muss, liegt bereits eine Messvorrichtung mit einem anderen Messbereich bereits aktiv vor. Ein Umschalten wird dadurch leicht und einfach ermöglicht.
Falls der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung umgeschaltet werden muss, können bei mehreren Messvorrichtungen die Messbereiche der einzelnen Messvorrichtungen nacheinander umgeschaltet werden. Auf diese Weise kann kontinuierlich gemessen werden, lediglich für die jeweilige kurze Umschaltzeit wird auf eine Redundanzmessung verzichtet.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren zum Steuern einer Bestrahlungsanlage umfasst folgende Schritte:

– Erzeugen eines Partikelstrahls, wobei der Partikelstrahl eine Strahlintensität aufweist,
– Überwachen einer Strahlqualität des Partikelstrahls mit einer Strahlmonitoreinrichtung, wobei einer von mehreren einstellbaren Messbereichen ausgewählt wird, wobei der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung insbesondere abhängig von der Strahlintensität des Partikelstrahls und/oder abhängig von einer zu applizierende Teilchenzahl eingestellt und während der Bestrahlung geändert wird.

Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung einer Partikeltherapieanlage, in der ein Zielvolumen, umfassend mehrere Zielpunkte, die in Iso-Energieschichten angeordnet sind, bestrahlt wird,
2 die Darstellung einer variierenden Partikelzahlverteilung, die an nebeneinander liegenden Zielpunkten innerhalb einer Iso-Energieschicht appliziert werden soll,
3 eine Darstellung zur Erläuterung der Messbereichsabstimmung einer Strahlmonitoreinrichtung auf die Intensität des Partikelstrahls,
4 eine zu 3 ähnliche Darstellung, welche eine kurze Strahlunterbrechung während des Umschaltens der Messbereiche zeigt,
5 eine Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform, in der zwei Messvorrichtungen in der Strahlmonitoreinrichtung zur Überwachung der Strahlqualität eingesetzt werden,
6 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform, in der zwei Messvorrichtungen eingesetzt werden,
7 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten, welche bei der Durchführung des Verfahrens eingesetzt werden.
1 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Aufbau einer als Partikeltherapieanlage 10 aufgebauten Bestrahlungsanlage. Die Partikeltherapieanlage 10 wird zur Bestrahlung eines üblicherweise mit einer Positioniervorrichtung entsprechend positionierten Zielvolumens mit einem Strahl aus Partikeln, der im Folgenden als Partikelstrahl 12 bezeichnet ist, eingesetzt. Insbesondere kann ein tumorerkranktes Gewebe eines Patienten mit dem Partikelstrahl 12 bestrahlt werden. Es ist ebenfalls vorgesehen, die Partikelstrahlanlage 10 zur Bestrahlung eines nicht-lebenden Körpers, insbesondere eines Wasserphantoms oder anderen Phantomen einzusetzen. Die Bestrahlung des Wasserphantoms kann beispielsweise zu Zwecken der Überprüfung und Verifizierung von Bestrahlungsparametern vor und/oder nach einer erfolgten Bestrahlung eines Patienten erfolgen. Es ist aber auch vorgesehen, andere Körper, insbesondere Versuchsaufbauten wie beispielsweise Zellkulturen oder Bakterienkulturen mit dem Partikelstrahl 12 zu bestrahlen. In allen Fällen kann es sich um bewegte oder ruhende Zielvolumina 14 handeln.
Die Partikeltherapieanlage 10 weist typischerweise eine Partikelquelle 13 und eine Beschleunigereinheit auf – z. B. ein Synchrotron 16 und einen Vorbeschleuniger 15 oder ein Zyklotron oder einen sonstigen Beschleuniger – die einen Partikelstrahl 12 mit der zur Bestrahlung notwendigen Energie bereitstellt. Als Partikel werden vornehmlich Teilchen wie beispielsweise Protonen, Pionen, Heliumionen, Kohlenstoffionen oder Ionen anderer Elemente eingesetzt. Typischerweise hat ein Partikelstrahl 12 eine Strahlhalbwertsbreite von 3–10 mm. Der Partikelstrahl 12 wird zu einem Bestrahlungsraum geführt, in dem sich das Zielvolumen 14 befindet.
In dem zu bestrahlenden Zielvolumen 14 sind Iso-Energieschichten 18, 20, 22, 24, 26 und 28 angedeutet. Eine Iso-Energieschicht 18, 20, 22, 24, 26 oder 28 entspricht jeweils der Eindringtiefe des Braggpeaks für eine bestimmte Energie des Partikelstrahls 12.
Als Scanverfahren wird bevorzugt ein Rasterscan-Verfahren verwendet, bei dem ein Partikelstrahl 12 von Zielpunkt zu Zielpunkt geführt wird ohne zwangsläufige Abschaltung bei einem Übergang von einem Zielpunkt zum nächsten. Die Zielpunkte sind mit der Bezugsziffer 41 bezeichnet. Es können auch Spotscan-Verfahren mit Abschaltung des Partikelstrahls zwischen den einzelnen Zielpunkten oder andere Scan-Verfahren wie beispielsweise kontinuierliche Scanverfahren eingesetzt werden. In 1 ist das Scan-Verfahren schematisch illustriert, anhand einiger Zielpunkte 41, welche in einem schichtweise aufgebauten Zielvolumen 14 zum Teil dargestellt sind und welche sukzessive mit dem Partikelstrahl 12 angefahren werden.
Zur Durchführung des Scanverfahrens ist eine Scanvorrichtung 30 mit mehreren Ablenkmagneten, vorzugsweise in zwei orthogonalen Richtungen, vorgesehen, welche es erlaubt, den Partikelstrahl 12 von Zielpunkt 41 zu Zielpunkt 41 zu lenken.
Weiterhin ist eine zwischen der Scanvorrichtung 30 und dem Zielvolumen 14 angeordnete Strahlmonitoreinrichtung 32 vorgesehen, mit der eine Strahlqualität des Partikelstrahls 12 überprüft werden kann, beispielsweise die durch den Partikelstrahl 12 applizierte Teilchenzahl mit einer Ionisationskammer oder den Ort des Partikelstrahls 12 mit einer Ortsmesskammer. In der Strahlmonitoreinrichtung sind zum Messen derselben Strahlqualität eine erste und eine zweite Messvorrichtung 34, 36 vorhanden.
Eine Steuerungseinrichtung 38 steuert die Anlage. So kann die Steuerungseinrichtung 38 beispielsweise den Beschleuniger 15, 16 zur Bereitstellung eines Strahls mit einer gewünschten Intensität steuern, den Strahl gemäß einem Bestrahlungsplan mit der Scanvorrichtung 30 lenken, und die Messdaten der Strahlmonitoreinrichtung 32 zur Überwachung der Strahlqualität auswerten. Weiterhin kann die Steuerungseinrichtung 38 einen von mehreren Messbereichen auswählen, in welchem die Strahlmonitoreinrichtung 32 bzw. deren Messvorrichtungen 34, 36 betrieben werden soll. Die Steuerungseinrichtung 38 ist üblicherweise auf mehrere miteinander vernetzte Untereinheiten aufgeteilt (hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt).
2 zeigt die Partikelzahl, die bei der mittleren Iso-Energieschicht 22 zu applizieren ist, für einige Zielpunkte dieser Schicht. Die x-Achse kennzeichnet dabei den Ort x der Zielpunkte 41 entlang einer Linie innerhalb der mittleren Iso-Energieschicht, die y-Achse die jeweils zu applizierende Teilchenzahl N.
Die zu applizierende Gesamtdosis soll im Rescanning-Verfahren appliziert werden. In dem hier dargestellten Fall kann die mittlere Iso-Energieschicht mit 20 Rescan-Durchgängen angefahren werden, wobei jeder Zielpunkt 41 der Iso-Energieschicht jedes Mal angefahren wird und pro Anfahren eine bezogen auf die zu applizierende Gesamtdosis proportional geringere Einzeldosis appliziert wird, so dass sich die Einzeldosen zu der zu applizierenden Gesamtdosis aufaddieren.
Die zu applizierende Teilchenzahl schwankt innerhalb der Iso-Energieschicht sehr stark. Dies kann z. B. auftreten, wenn bei einem Ellipsen-förmigen Zielvolumen die zentralen Bereiche der Iso-Energieschicht durch die Bestrahlung der distalen Iso-Energieschichten bereits mit einer Vordosis belastet worden sind, die Randbereiche der Iso-Energieschicht jedoch nicht.
Ein ähnlicher, analoger Fall kann oftmals auftreten, wenn das Zielvolumen volumetrisch gescannt wird, also wenn das Scannen nicht nur innerhalb einer Iso-Energieschicht verläuft, sondern wenn das Scannen in Verlaufsrichtung des Partikelstrahls durchgeführt wird. Auch hier treten große Schwankungen der in einem Bestrahlungsabschnitt zu applizierenden Teilchenzahlen auf, da proximal liegende Zielpunkte durch die Bestrahlung der distaleren Zielpunkte bereits mit einer Vordosis belastet sind.
Im mittleren Bereich der Iso-Energieschicht wird folglich in den Zielpunkten 41 pro Anfahren nur eine sehr geringe Einzeldosis appliziert.
Würde diese geringe Einzeldosis die Strahlintensität festlegen, die der Partikelstrahl bei der Bestrahlung der gesamten Iso-Energieschicht haben soll, und darauf abgestimmt den Messbereich, mit dem die Strahlmonitoreinrichtung betrieben werden muss, um die geringe Einzeldosis sicher zu detektieren, würde dies bedeuten, dass die Bestrahlung der Iso-Energieschicht vergleichsweise sehr lange dauern würde.
Bei einer derartigen Bestrahlung kann die Bestrahlung der Zielpunkte mit einer hohen zu applizierenden Teilchenzahl durchaus um den Faktor 10 länger dauern als die Bestrahlung von Zielpunkten mit einer niederen Teilchenzahl (z. B. zentrale Zielpunkte versus periphere Zielpunkte, oder distale Zielpunkte versus proximale Zielpunkte).
Anhand von 3 bis 6 werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, mit der diese Probleme vermieden werden können.
3 zeigt im unteren Teil den Verlauf der Strahlintensität I über die Zeit t, wie sie während eines Rescan-Durchgangs zur Bestrahlung einer Schicht wie in 2 gezeigt eingestellt werden kann. Der zeitliche Verlauf der Strahlintensität folgt dabei den unterschiedlichen Teilchenzahlen, die von Zielpunkt 41 zu Zielpunkt 41 appliziert werden sollen.
Die Strahlintensität kann durch die Steuerungseinrichtung der Anlage beispielsweise dadurch gesteuert werden, dass bei einem Synchrotron der Knock-out-Mechanismus, mit dem der Strahl aus dem Synchrotron gekickt wird, entsprechend der gewünschten Teilchenzahl, die im Bestrahlungsplan hinterlegt ist, angesteuert wird. Durch entsprechende Wahl der Stärke des Magnetfeldes bzw. der Frequenz des Magnetfeldes oder des elektrostatischen Feldes des Knock-out-Mechanismus kann die Intensität des extrahierten Partikelstrahls erhöht bzw. erniedrigt werden. Falls die Anlage mit einem Zyklotron als Beschleuniger betrieben wird, kann die Strahlintensität durch Steuerung der Intensität der aus der Partikelquelle emittierten Partikel gesteuert werden.
Im unteren Teil von 3 sind weiterhin zwei Messbereiche 43, 45 einer Messvorrichtung eingezeichnet. Die Messvorrichtung kann dabei eine Strahlqualität des Partikelstrahls wie z. B. die Intensität des Partikelstrahls mit einer Intensitätsmesskammer überwachen oder auch den Ort des Partikelstrahls mit einer Ortsmesskammer, z. B. mit einem MWPC (für engl.: ”multi wire proportional chamber”).
Bei einem intensitätsgesteuerten Scanverfahren wird die Steuerung des Partikelstrahls zum nächsten Rasterpunkt getriggert, sobald die geforderte Teilchenzahl an dem aktuellen Rasterpunkt deponiert wurde. Mit der Intensitätsmesskammer wird also einerseits als Strahlqualität die durch den Strahl deponierte Teilchenzahl überwacht, so dass der Partikelstrahl auf den nächsten Zielpunkt gesteuert werden kann, sobald die geforderte Teilchenzahl am aktuellen Zielpunkt deponiert wurde und andererseits wird der Messbereich der die Intensitätsmesskammer umfassenden Strahlmonitoreinrichtung 32 während der Bestrahlung in Abhängigkeit von der Strahlintensität des Partikelstrahls 12 und/oder der zu applizierenden Teilchenzahl verändert. Mit anderen Worten wird also der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung 32 während der Bestrahlung an die Strahlintensität des Partikelstrahls 12 und/oder die zu applizierende Teilchenzahl für den nächsten Zielpunkt angepasst.
Mit dem ersten, oberen Messbereich 43 wird die Messvorrichtung derart betrieben, z. B. durch geeignete Verstärkung der durch den Partikelstrahl induzierten und aufgezeichneten Spannungssignale, dass der Partikelstrahl dann hinreichend genau erfasst wird, wenn sich seine Intensität I in diesem Bereich befindet. In dem zweiten, unteren Messbereich 45 erfasst die Messvorrichtung den Partikelstrahl dann hinreichend genau, wenn sich seine Intensität in dem entsprechenden Bereich befindet. Der erste Messbereich 43 und der zweite Messbereich 45 können – wie hier dargestellt – zu einem gewissen Grad überlappen. Die Messvorrichtung wird üblicherweise noch weitere Messbereiche aufweisen, welche der Übersichtlichkeit halber hier nicht eingezeichnet sind.
Oberhalb des Diagramms wird die zeitliche Aktivierung der zwei Messbereiche 43, 45 gezeigt. Zuerst wird die Messvorrichtung im ersten Messbereich 43 betrieben (dargestellt durch den linken Balken 47), anschließend wird die Messvorrichtung auf den zweiten Messbereich 45 umgeschaltet (dargestellt durch den mittleren Balken 49) und später im Verlauf erfolgt wiederum eine Umschaltung in den ersten Messbereich 43 (dargestellt durch den rechten Balken 51). Die Wahl des jeweiligen Messbereichs 43, 45 ist folglich dem Verlauf der Intensität I des Partikelstrahls angepasst.
Diese Anpassung des Messbereichs kann direkt mit der Intensität I des Partikelstrahls abgestimmt werden, indem die Steuerparameter, die die Intensität I einstellen, gleichzeitig zur Wahl der Messbereiche 43, 45 verwendet werden oder indem die Intensität I des Partikelstrahls gemessen wird und entsprechend des Messergebnisses der Messbereich 43, 45 vorgegeben wird. Alternativ ist es auch möglich, diese Wahl indirekt mit der Intensität I des Partikelstrahls abzustimmen, indem beispielsweise die Wahl des Messbereichs 43, 45 durch die für einen Zielpunkt festgelegte, zu applizierende Teilchenzahl N vorgegeben wird.
Der Umschaltvorgang vom ersten Messbereich 43 auf den zweiten Messbereich 45 erfordert eine gewisse Umschaltzeit, während der die Messvorrichtung keine verwertbaren Signale liefert. Bei niedriger Intensität des Partikelstrahls I bzw. bei geringer Teilchenzahl und bei kurzer Umschaltzeit kann dies jedoch gegebenenfalls toleriert werden, da lediglich wenig Information über die applizierte Dosis verloren geht.
Der Scanpfad, d. h. die Reihenfolge, mit der die einzelnen Zielpunkte im Zielvolumen abgetastet werden, steht im Zusammenhang mit den notwendigen Umschaltvorgängen der Messbereiche. Durch geschickte Wahl des Scanpfades können die Anzahl der notwendigen Umschaltungen reduziert werden, z. B. indem bevorzugt diejenigen Zielpunkte hintereinander angefahren werden, die durch denselben Messbereich überwacht werden. Mit anderen Worten wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Scanpfad in Abhängigkeit von der Anzahl der notwendigen Umschaltungen der Messbereiche gewählt. Dies gelingt durch Berücksichtigung der Anzahl der notwendigen Umschaltungen z. B. bei der Bestrahlungsplanungsphase, bei der der Scanpfad festgelegt wird. Es ist auch denkbar, den Scanpfad online, d. h. während der Bestrahlung, unter Berücksichtigung der Anzahl der notwendigen Umschaltungen festzulegen. Diese Funktionalität kann durch die Steuerungsvorrichtung und/oder durch eine Bestrahlungsplanungsvorrichtung bereitgestellt werden.
4 zeigt eine im Vergleich zu 3 leicht modifizierte Ausführungsform. Der Messbereich 43, 45 wird nun nicht bei eingeschaltetem Partikelstrahl umgeschaltet, sondern mit Einführung einer kurzen Strahlunterbrechung 53. Sobald festgestellt wird, dass die Intensitätsänderung des Partikelstrahls eine Anpassung des Messbereichs 43, 45 erfordert, wird eine kurze Strahlunterbrechung 53 induziert. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem bei einem Synchrotron der Knock-out-Extraktionsmechanismus ausgeschaltet wird oder indem ein Kickermagnet im Hochenergiestrahl-Transportsystem aktiviert wird, der den Strahl kurz aus dem regulären Strahlverlauf ablenkt. Während der kurzen Strahlpause erfolgt die Umschaltung des Messbereichs 43, 45. Anschließend wird die Strahlunterbrechung 53 beendet.
5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Strahlmonitoreinrichtung eine erste Messvorrichtung (Darstellung der Messbereiche der ersten Messvorrichtung im mittleren Teil 55 von 5) und eine zweite Messvorrichtung (Darstellung der Messbereiche der zweiten Messvorrichtung im unteren Teil 57 von 5) zum Messen derselben Strahlqualität aufweist.
Die beiden Messvorrichtungen werden üblicherweise derart betrieben, dass mit beiden Messvorrichtungen die zu messende Strahlqualität redundant gemessen wird. Hierzu werden die beiden Messvorrichtungen üblicherweise im selben Messbereich 43, 43', 45, 45' betrieben. Falls jedoch eine Umschaltung des Messbereichs notwendig wird, können die beiden Messvorrichtungen in der hier gezeigten Ausführungsform derart betrieben werden, dass kontinuierlich wenigstens eine der beiden Messvorrichtungen Messdaten liefert, die mit einem auf die Partikelstrahlintensität abgestimmten Messbereich aufgezeichnet worden sind.
Dies wird wie folgt ausgeführt: Wenn eine Umschaltung notwendig wird, wird zunächst die erste Messvorrichtung vom ersten Messbereich 43 auf den zweiten Messbereich 45 umgeschaltet (dargestellt durch die oberen Balken 61). Während dieses Umschaltvorgangs misst die zweite Messvorrichtung im ursprünglichen Messbereich weiter und ihr Signal wird zur Steuerung des Strahls verwendet. Ganz allgemein wird mit den Ausgangssignalen der Strahlmonitoreinrichtung 32 die Bestrahlungsanlage, insbesondere die Beschleunigereinrichtung und/oder die Scanvorrichtung 30 gesteuert.
Anschließend, d. h. nachdem die Umschaltung des Messbereichs der ersten Messvorrichtung stattgefunden hat, wird der Messbereich der zweiten Messvorrichtung umgeschaltet (dargestellt durch die unteren Balken 59). Während dieses Umschaltvorgangs misst die erste Messvorrichtung bereits im neuen Messbereich und überwacht die Strahlqualität. Nachdem beide Messvorrichtungen im neuen Messbereich betrieben werden, stehen beide Messvorrichtungen wieder zu einer redundanten Messung der Strahlqualität zur Verfügung. Mit anderen Worten erfolgen die Umschaltvorgänge zwischen den jeweiligen Messbereichen der ersten und zweiten Messvorrichtung also zeitlich versetzt, wie an dem Versatz der Sprünge in den beiden Balken 59 und 61 in 5 zu erkennen ist.
Ein Rückschalten auf den ursprünglichen Messbereich oder ein Weiterschalten auf einen weiteren Messbereich erfolgt analog.
Durch das sukzessive Umschalten der Messbereiche ist es möglich, die Strahlqualität kontinuierlich zu überwachen. Wahrend des vergleichsweise kurzen Umschaltvorgangs wird lediglich auf eine redundante Messung verzichtet.
6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Strahlmonitoreinrichtung ebenfalls zwei Messvorrichtungen aufweist, die hier jedoch zur Überwachung der Strahlqualität parallel in zwei verschiedenen Messbereichen 43, 45' betrieben werden.
Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass bei einem Wechsel der Partikelstrahlintensität von einem Messbereich 43 in den anderen Messbereich 45' bereits eine Messvorrichtung vorliegt, die bereits im anderen Messbereich betrieben wird. Dadurch kann ggf. auf ein Umschalten der Messbereiche der einzelnen Messvorrichtungen 34, 36 verzichtet werden.
Diejenige Messvorrichtung, die mit dem für die Intensität des Partikelstrahls adäquaten Messbereich betrieben wird, wird als Hauptmessvorrichtung betrieben, während die andere Messvorrichtung, die in dem für die Partikelstrahlintensität nicht optimalen Messbereich betrieben wird, als Redundanzmessvorrichtung fungiert.
Mit der Redundanzmessvorrichtung lässt sich zwar die zur Überwachung der Strahlqualität erforderliche Genauigkeit nicht erreichen, für die Redundanzmessung können die im nicht-optimalen Messbereich aufgezeichneten Daten ausreichend sein. Beispielsweise kann mit der Redundanzmessvorrichtung die applizierte Dosis in Bezug auf die Größenordnung immer noch überprüft werden, und somit bei relevanter Fehldosierung der Strahl abgeschaltet werden.
Für den Fall, dass sich die Strahlintensität derart ändert, dass sie aus dem Messbereich der Hauptmessvorrichtung austritt und in den Messbereich der Redundanzmessvorrichtung eintritt, erfolgt ein Wechsel der Messvorrichtungen. Die Redundanzmessvorrichtung wird nun als Hauptmessvorrichtung betrieben und umgekehrt. Auf diese Weise kann eine kontinuierliche Messung der Strahlintensität erfolgen.
In dem hier gezeigten Beispiel wird bei hoher Intensitat die erste Messvorrichtung, welche im ersten Messbereich 45 betrieben wird (mittlerer Teil 55 der Darstellung), als Hauptmessvorrichtung betrieben (obere Balken 61, durchgezogene Linien), während bei geringer Intensität die erste Messvorrichtung als Redundanzmessvorrichtung betrieben wird (obere Balken 61, gestrichelte Linie). Für die zweite Messvorrichtung, welche im zweiten Messbereich 45' betrieben wird, gilt genau das Entgegengesetzte (unterer Teil 57 der Darstellung, untere Balken 59).
In 7 werden anhand einer schematischen Darstellung Verfahrensschritte illustriert, die bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
In einem ersten Schritt wird ein Bestrahlungsplan geladen. Der Bestrahlungsplan umfasst eine Vielzahl von Zielpunkten, zu denen jeweils hinterlegt ist, wohin der Partikelstrahl gelenkt werden soll, wie viel Teilchen in den jeweiligen Zielpunkt deponiert werden sollen und wie oft der Zielpunkt hierzu angefahren werden soll (Schritt 71).
Basierend auf diesen Informationen wird in einem zweiten Schritt der Partikelstrahl durch die Partikeltherapieanlage erzeugt und bereitgestellt, sodass die Bestrahlung gestartet werden kann (Schritt 73). Die Intensität des extrahierten Partikelstrahls wird hierbei abhängig von den Anforderungen, die für einen bestimmten Zielpunkt hinterlegt sind, eingestellt (Schritt 75). Während der Bestrahlung des Zielvolumens kann sich somit die Intensität des Partikelstrahls von Zielpunkt zu Zielpunkt ändern.
Während der Applikation des Partikelstrahls wird eine Strahlqualität des Partikelstrahls mit einer Strahlmonitoreinrichtung überwacht (Schritt 77). Dies kann beispielsweise der Ort des Partikelstrahls sein, der mithilfe einer Vieldraht-Proportionalkammer überwacht wird, oder die Intensität des Partikelstrahls, die mit einer Ionisationskammer überwacht wird. Der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung wird auf die Intensität des Partikelstrahls eingestellt (Schritt 79).
Während die Bestrahlung des Zielvolumens andauert, werden der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung während des Verlaufs der Bestrahlung und die Intensität des Partikelstrahls angepasst. So kann es vorkommen, dass der Messbereich der Strahlmonitoreinrichtung während der Bestrahlung einer Iso-Energieschicht (Schritt 81) oder zumindest zeitweise von Zielpunkt zu Zielpunkt geändert wird, zum Beispiel bei großen Unterschieden der von Zielpunkt zu Zielpunkt zu deponierenden Partikelzahl (Schritt 83), oder innerhalb eines Rescan-Durchgangs, wenn eine Bestrahlung im Rescanning-Verfahren durchgeführt wird.
Nachdem die gemäß Bestrahlungsplan zu deponierende Dosis im Zielvolumen deponiert worden ist, wird die Bestrahlung beendet (Schritt 85).
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Scutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

10: Bestrahlungsanlage
12: Partikelstrahl
13: Partikelquelle
15: Vorbeschleuniger
16: Synchrotron
18, 20, 22, 24, 26, 28: Iso-Energieschicht
30: Scanvorrichtung
32: Strahlmonitoreinrichtung
34: erste Messvorrichtung
36: zweite Messvorrichtung
38: Steuerungseinrichtung
41: Zielpunkt
43, 43': oberer Messbereich
45, 45': unterer Messbereich
47: linker Balken
49: mittlerer Balken
51: rechter Balken
53: Strahlunterbrechung
55: mittlerer Teil
57: unterer Teil
59: unter Balken
61: obere Balken
71: Schritt 71
73: Schritt 73
75: Schritt 75
77: Schritt 77
79: Schritt 79
81: Schritt 81
83: Schritt 83
85: Schritt 85

Claims

Bestrahlungsanlage, umfassend – eine Beschleunigereinrichtung (13, 15, 16) mit einem Teilchenbeschleuniger (15, 16), mit dem Partikel beschleunigbar sind und mit dem ein Partikelstrahl (12) erzeugbar ist, wobei der Partikelstrahl (12) eine Strahlintensität (I) aufweist, – zumindest eine Strahlmonitoreinrichtung (32) zum Messen einer Strahlqualität des Partikelstrahls (12), wobei die Strahlmonitoreinrichtung (32) mehrere einstellbare Messbereiche (43, 43', 45, 45') aufweist, und – eine Steuerungseinrichtung (38) zur Steuerung der Beschleunigereinrichtung (13, 15, 16) und der Strahlmonitoreinrichtung (32), wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') der Strahlmonitoreinrichtung (32) abhängig von einer Strahlintensität (I) des Partikelstrahls (12) und/oder von einer zu applizierenden Teilchenzahl einstellbar und während einer Bestrahlung änderbar ist.
Bestrahlungsanlage nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (38) zur Durchführung einer Bestrahlung eines Zielvolumens (14) im Scanverfahren ausgebildet ist, und wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') abhängig von einer pro Zielpunkt (41) zu applizierenden Teilchenzahl einstellbar ist.
Bestrahlungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung (38) zur Durchführung einer Bestrahlung eines Zielvolumens (14) schichtweise in Iso-Energieschichten (18, 20, 22, 24, 26, 28) ausgebildet ist, und wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') innerhalb einer Iso-Energieschicht (18, 20, 22, 24, 26, 28) änderbar ist.
Bestrahlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungseinrichtung (38) zum Durchführung einer Bestrahlung im Rescanning-Verfahren ausgebildet ist, in welchem ein Bereich eines Zielvolumens (14) in mehreren aufeinanderfolgenden Rescan-Durchgängen bestrahlt wird, wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') innerhalb eines Rescan-Durchgangs änderbar ist.
Bestrahlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungsvorrichtung (38) ausgebildet ist, die Strahlintensität (I) während der Bestrahlung zu ändern und die Strahlmonitoreinrichtung (32) von einem ersten Messbereich (43, 43') in einen zweiten Messbereich (45, 45') während der Bestrahlung umzuschalten, sobald sich die Strahlintensität (I) derart ändert, dass die Strahlintensität (I) aus dem ersten Messbereich (43, 43') und/oder in den zweiten Messbereich (45, 45') tritt.
Bestrahlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungsvorrichtung (38) ausgebildet ist zur Durchführung einer Strahlunterbrechung (53) beim Umschalten des Messbereiches (43, 43', 45, 45').
Bestrahlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerungsvorrichtung (38) ausgebildet ist zum Umschalten des Messbereichs (43, 43', 45, 45') bei eingeschaltetem Partikelstrahl (12).
Bestrahlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Strahlmonitoreinrichtung (32) mindestens zwei Messvorrichtungen (34, 36) zum Messen derselben Strahlqualität aufweist, wobei die den Messvorrichtungen (34, 36) zugeordneten Messbereiche (43, 43'; 45, 45') zumindest zeitweise derart einstellbar sind, dass die Messvorrichtungen (34, 36) in unterschiedlichen Messbereichen (43, 43', 45, 45') betrieben werden.
Bestrahlungsanlage nach Anspruch 7, wobei eine der Messvorrichtungen (34, 36) als Hauptmessvorrichtung und eine andere der Messvorrichtungen (34, 36) als Redundanzmessvorrichtung betreibbar ist, und wobei bei einem Wechsel des Messbereichs (43, 43', 45, 45') der Strahlmonitoreinrichtung durch einen Wechsel der als Hauptmessvorrichtung betriebenen Messvorrichtung (34, 36) erfolgt.
Bestrahlungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, wobei bei einer Umschaltung des Messbereichs (43, 43', 45, 45') der Strahlmonitoreinrichtung (32) eine Umschaltung der den Messvorrichtungen (34, 36) zugeordneten Messbereichen (43, 43', 45, 45') zeitlich versetzt erfolgt.
Steuerungsverfahren zum Steuern einer Bestrahlungsanlage (10), umfassend folgende Schritte: – Erzeugen eines Partikelstrahls (12), wobei der Partikelstrahl (12) eine Strahlintensität (I) aufweist, – Überwachen einer Strahlqualität des Partikelstrahls (12) mit einer Strahlmonitoreinrichtung (32), wobei einer von mehreren einstellbaren Messbereichen (43, 43', 45, 45') ausgewählt wird, wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') der Strahlmonitoreinrichtung (32) abhängig von der Strahlintensität (I) des Partikelstrahls (12) und/oder abhängig von einer zu applizierende Teilchenzahl eingestellt wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Steuerungsverfahren bei einer Bestrahlung eines Zielvolumens (14) im Rasterscan-Verfahren durchgeführt wird, und wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') abhängig von einer pro Zielpunkt (41) zu applizierenden Teilchenzahl eingestellt wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Steuerungsverfahren bei einer Bestrahlung eines Zielvolumens (14) schichtweise in Iso-Energieschichten (18, 20, 22, 24, 26, 28) durchgeführt wird, und wobei der Messbereich (43, 43', 45, 45') innerhalb einer Iso-Energieschicht (18, 20, 22, 24, 26, 28) geändert wird.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Strahlqualität durch mindestens zwei Messvorrichtungen (34, 36) der Strahlmonitoreinrichtung (32) gemessen wird, wobei die den Messvorrichtungen (34, 36) zugeordneten Messbereiche (43, 43'; 45, 45') zumindest zeitweise derart eingestellt werden, dass die Messvorrichtungen (34, 36) in unterschiedlichen Messbereichen (43, 43', 45, 45') betrieben werden.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 14, wobei bei einer Umschaltung des Messbereichs (43, 43', 45, 45') der Strahlmonitoreinrichtung (32) eine Umschaltung der den Messvorrichtungen (34, 36) zugeordneten Messbereiche (43, 43', 45, 45') zeitlich versetzt erfolgt.