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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um eine Bestrahlung mit einer Partikelbestrahlungsanlage, welche mehrere Strahlauslässe aufweist, zu optimieren.
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In „Medical and other applications of high-energy heavy-ion beams from HiMAC”, von T. Murakami u. a., J. Nucl. Mater. 248 (1997), Seiten 360–368 wird eine Synchrotronanlage beschrieben, welche mehrere Behandlungsräume umfasst, wobei jeder Behandlungsraum nur einen Strahlauslass aufweist.
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Die
EP 1 752 992 A1 offenbart eine Partikelbeschleunigungsanlage, bei welcher ein Patient über einen Strahlauslass mit mehreren Partikelarten bestrahlt wird.
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Die
US 7 141 810 B2 beschreibt eine Partikelbestrahlungsanlage, welche an einem Strahlauslass einen Partikelstrahl emittiert, welcher selektiv von einer ersten Quelle oder einer zweiten Quelle erzeugt werden kann.
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Die Partikeltherapie ist ein mittlerweile etabliertes Verfahren, mit welchem insbesondere von Tumorerkrankungen befallenes Gewebe bestrahlt wird. Bei der Partikeltherapie werden geladene Partikel, wie beispielsweise Elektronen, Protonen oder Kohlenstoff-Ionen oder andere Ionen, oder auch Protonen oder Neutronen auf hohe Energien beschleunigt, zu einem Partikelstrahl geformt und über ein Hochenergie-Transportsystem zu einem (oder mehreren) Bestrahlungsräumen geführt. In einem Bestrahlungsraum wird das Zielvolumen des Behandlungsobjekts mit dem Partikelstrahl bestrahlt, wobei zwangsweise auch Gewebe außerhalb des Zielvolumens bestrahlt wird.
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Die Partikelbestrahlungsanlage weist in der Regel mehr als einen Behandlungsraum aber nur eine Strahlenquelle auf. Bei der Partikelbestrahlungsanlage sind Bestrahlungsräume mit mehr als einem Strahlauslass eine sinnvolle Alternative zur Realisierung einer drehbaren Strahlführung. Die Bestrahlung umfasst dabei typischerweise während einer Fraktion (Behandlungssitzung) mehrere Felder, mit denen das Behandlungsobjekt bzw. der Patient jeweils mit einem Partikelstrahl bzw. Teilchenstrahl aus einer Richtung bestrahlt wird. Mit einer Partikelbestrahlungsanlage, welche mehrere Strahlauslässe im selben Behandlungsraum aufweist, können diese Felder aus verschiedenen Strahlauslässen bestrahlt werden.
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Typischerweise ist dabei die Zeitdauer, welche ein Patient in einem Behandlungsraum verbringen muss, ein entscheidender Faktor für die wirtschaftliche Effizienz der Partikelbestrahlungsanlage.
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Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, diese Zeitdauer bei einer Partikelbestrahlungsanlage mit mehreren Strahlauslässen im selben Bestrahlungsraum bzw. Behandlungsraum im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Optimierung einer Bestrahlung nach Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zur Optimierung einer Bestrahlung nach Anspruch 6, durch eine Partikelbestrahlungsanlage nach Anspruch 8, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Optimierung einer Bestrahlung mit einer Partikelbestrahlungsanlage, welche im selben Bestrahlungsraum mehrere Strahlauslässe aufweist, bereitgestellt. Dabei werden nach einer ersten Bestrahlung mit einem ersten Teilchenstrahl aus einem ersten dieser Strahlauslässe erste Arbeitsschritte durchgeführt. Diese ersten Arbeitsschritte umfassen dabei ein Erzeugen oder Wiederherstellen eines Initialzustands im Bezug auf den ersten Strahlauslass. Unter dem Initialzustand bezüglich eines Strahlauslasses wird dabei ein vordefinierter Ausgangszustand verstanden, welcher beispielsweise eine bestimmte Stellung für Hilfsmittel (z. B. Ripple Filter, Range Shifter) und/oder einen bestimmten Zustand der Partikelbestrahlungsanlage (z. B. keine wichtige Information in einem flüchtigen Speicher) definiert. Für die Vorbereitung und Durchführung einer zweiten Bestrahlung mit einem zweiten Teilchenstrahl, welcher aus einem zweiten dieser Strahlauslässe austritt, werden zweite Arbeitsschritte durchgeführt. Die zweite Bestrahlung erfolgt dabei zeitlich nach der ersten Bestrahlung. Einer, mehrere oder alle der zweiten Arbeitsschritte werden dabei zumindest teilweise zeitlich vor oder zeitlich parallel zu den ersten Arbeitsschritten durchgeführt. Bestimmte der zweiten Arbeitsschritte (z. B. die Einstellung des Ripple Filters) können sogar während der ersten Bestrahlung ausgeführt werden.
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Indem die zweiten Arbeitsschritte, welche zur Vorbereitung und Durchführung der zweiten Bestrahlung notwendig sind, zumindest teilweise bereits vor der Beendigung der ersten Arbeitsschritte (und damit auch vor dem Ende der ersten Bestrahlung) durchgeführt werden, ist die Pause zwischen dem Ende der ersten Bestrahlung und dem Beginn der zweiten Bestrahlung kürzer, als es nach dem Stand der Technik der Fall ist. Dadurch verkürzt sich vorteilhafterweise auch die Aufenthaltszeit eines Patienten im Bestrahlungsraum, wodurch ohne Qualitätseinbußen ein höherer Patientendurchsatz erzielt werden kann.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die zweiten Arbeitsschritte
- • nur Vorbereitungsschritte zur Vorbereitung der zweiten Bestrahlung,
- • nur Durchführungsschritte zur Durchführung der zweiten Bestrahlung oder
- • Vorbereitungsschritte und Durchführungsschritte zur Vorbereitung und Durchführung der zweiten Bestrahlung umfassen können.
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Da die zweiten Arbeitsschritte auch Schritte zur Durchführung der zweiten Bestrahlung umfassen können, können die ersten Arbeitsschritte auch zeitlich parallel zu der Durchführung der zweiten Bestrahlung oder gar erst nach der zweiten Bestrahlung durchgeführt werden. Da die zweiten Arbeitsschritte zeitlich auch vor den ersten Arbeitsschritten durchgeführt werden können, können beispielsweise Vorbereitungsschritte für die zweite Bestrahlung bereits während der Durchführung der ersten Bestrahlung durchgeführt werden.
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Eine zeitlich parallele Durchführung von einem ersten und einem zweiten Arbeitsschritt bedeutet, dass die beiden Arbeitsschritte zumindest eine gewisse Zeitspanne gleichzeitig ablaufen. Dabei kann entweder der erste Arbeitsschritt vor dem zweiten Arbeitsschritt beginnen oder umgekehrt, und/oder der erste Arbeitsschritt kann vor dem zweiten Arbeitsschritt enden oder umgekehrt.
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Dabei können die ersten Arbeitsschritte einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:
- • Bewegen eines ”Ripple Filters”, welcher während der ersten Bestrahlung eingesetzt wird, in eine neutrale Position.
Durch das Ripple Filter wird das Energiespektrum des Teilchenstrahls verbreitert, so dass die Teilchen, welche mit derselben Energie von der Strahlenquelle emittiert werden, (im Vergleich zu einer Bestrahlung ohne das Ripple Filter) in einem größeren Bereich (in der Längsrichtung des Teilchenstrahls) appliziert werden.
- • Bewegen eines ”Range Shifters”, welcher während der ersten Bestrahlung eingesetzt wird, in eine neutrale Position.
Durch einen Range Shifter werden die Teilchen des Teilchenstrahls abgebremst, wodurch ihre Energie verringert wird. Der Range Shifter wird beispielsweise eingesetzt, um einen Tumor in der Nähe der dem Teilchenstrahl zugewandten Oberfläche des Behandlungsobjekts zu bestrahlen. Mit anderen Worten verringert der Einsatz des Range Shifters die Eindringtiefe eines Teilchens im Vergleich zu einer Bestrahlung ohne den Einsatz des Range Shifters.
- • Abspeichern der während der ersten Bestrahlung von der Partikelbestrahlungsanlage erfassten Bestrahlungsdaten in einem nicht flüchtigen Speicher.
Während einer Bestrahlung werden von der Partikelbestrahlungsanlage zahlreiche Bestrahlungsdaten (insbesondere Messdaten) in einem flüchtigen Speicher gespeichert. Zu diesen Bestrahlungsdaten zählt beispielsweise die pro Rasterpunkt tatsächlich applizierte Teilchenanzahl. Um diese Bestrahlungsdaten dauerhaft zu sichern, müssen sie nach der Bestrahlung in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden.
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Unter einem Rasterpunkt ist dabei kein mathematischer Punkt zu verstehen. Stattdessen definiert der Rasterpunkt eine kleine Fläche oder Schicht im Behandlungsobjekt, welche orthogonal zum Teilchenstrahl steht. Der Teilchenstrahl durchläuft somit den Rasterpunkt bzw. die von ihm definierte Schicht und deponiert entlang seiner Bahn die zu applizierende Dosis, wobei der größte Anteil dieser Dosis im so genannten ”Bragg Peak” appliziert wird bzw. appliziert werden sollte.
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Unter einem neutralen Zustand des Ripple Filters oder Range Shifters wird insbesondere eine bestimmte Stellung verstanden, in welche das Ripple Filter bzw. der Range Shifter gebracht wird, wenn das Ripple Filter bzw. der Range Shifter (vorerst) nicht mehr verwendet wird.
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Die zweiten Arbeitsschritte können einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:
- • Bewegen eines Ripple Filters, welcher während der zweiten Bestrahlung benötigt wird, in eine laut einem Bestrahlungsplan vorgegebene Position für die zweite Bestrahlung.
Beispielsweise im Rahmen einer Therapieplanung wird bei der Partikeltherapie im Vorfeld ein Bestrahlungsplan erstellt, welcher Steuerparameter zur Bestrahlung definiert. Mit dem Bestrahlungsplan wird die Bestrahlung gemäß bestimmten Vorgaben (z. B. Zielvolumen oder Dosisverteilung) geplant. Dieser Bestrahlungsplan definiert auch den Einsatz des Ripple Filters bzw. Range Shifters einschließlich der Position.
- • Bewegen eines Range Shifters, welcher während der zweiten Bestrahlung benötigt wird, in eine laut dem Bestrahlungsplan vorgegebene Position für die zweite Bestrahlung.
- • Erzeugen von Steuerparametern für die Partikelbestrahlungsanlage, um den zweiten Teilchenstrahl für die zweite Bestrahlung gemäß dem Bestrahlungsplan zu erzeugen.
Das Erzeugen der Steuerparameter ist auch als Prozessdatengenerierung für die Erzeugung des zweiten Feldes bzw. der zweiten Bestrahlung bekannt.
- • Laden der erzeugten Steuerparameter in Kontrollmittel (d. h. eine Logik-Komponente oder mehrere Logik-Komponenten), welche die Bestrahlung kontrollieren. Dabei können die Kontrollmittel Beschleunigerkomponenten und/oder Monitorkammern umfassen. Unter eine Monitorkammer wird dabei eine Messkammer, insbesondere eine Ionisationskammer, verstanden, welche den Teilchenstrahl beobachtet, um seine Position und/oder die von ihm applizierte Teilchenzahl (pro Zeiteinheit) zu bestimmen.
- • Erzeugen eines Einschaltzustands, in welchem die Durchführung der zweiten Bestrahlung unmittelbar bevorsteht und nur noch wenige Steuersignale benötigt werden, um die Bestrahlung zu initiieren. Der Einschaltzustand kann beispielsweise vorliegen, wenn ein Synchrotron mit Teilchen gefüllt ist, welche dem Beginn des Bestrahlungsplans entsprechen, so dass nur noch ein so genanntes Extraktionssignal erzeugt werden muss, um mit der zweiten Bestrahlung zu beginnen.
Insbesondere liegen im Einschaltzustand alle notwendigen Voraussetzungen, beispielsweise die erfolgreiche Überprüfung der korrekten Position aller beweglichen Elemente, die erfolgreiche Überprüfung der Fehlerzustände (d. h. es liegen keine die Bestrahlung verhindernde Fehlerzustände vor) und gegebenenfalls die erfolgreiche Überprüfung der Autorisierung der Bestrahlung, zur Durchführung der Bestrahlung vor.
- • Positionieren des Behandlungsobjekts in eine Position, welche gemäß dem Bestrahlungsplan für die zweite Bestrahlung vorgesehen ist.
Zur Bestrahlung mit dem zweiten Teilchenstrahl aus dem zweiten Strahlauslass muss das Behandlungsobjekt bzw. der Patient in aller Regel ausgehend von der Position, welche das Behandlungsobjekt bei der Bestrahlung mit dem ersten Teilchenstrahl eingenommen hat, umpositioniert werden.
- • Durchführen der zweiten Bestrahlung.
Da die zweiten Arbeitsschritte zur Vorbereitung oder Durchführung der zweiten Bestrahlung dienen, können die zweiten Arbeitsschritte auch die Durchführung der zweiten Bestrahlung selbst umfassen.
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Es kann der Fall auftreten, dass einer der zweiten Arbeitsschritte voraussetzt, dass einer oder mehrere der ersten Arbeitsschritte zumindest teilweise ausgeführt worden sind. Erfindungsgemäß wird diese Situation erfasst und nur in diesem Fall wird der entsprechende zweite Arbeitsschritt erst dann ausgeführt, wenn die Voraussetzung für seine Ausführung erfüllt ist. D. h. der entsprechende zweite Arbeitsschritt wird erst dann ausgeführt, wenn der entsprechende oder die entsprechenden ersten Arbeitsschritte in einem Umfang ausgeführt worden sind, so dass der Durchführung des entsprechenden zweiten Arbeitsschritts nichts mehr im Wege steht.
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Beispielsweise kann bei dem zweiten Arbeitsschritt des Positionierens des Behandlungsobjekts in eine laut dem Bestrahlungsplan für die zweite Bestrahlung vorgesehene Position eine Kollision mit einem Ripple Filter oder Range Shifter, welcher während der ersten Bestrahlung eingesetzt wird, auftreten. In diesem Fall wird der entsprechende erste Arbeitsschritt, mit welchem das Ripple Filter oder der Range Shifter in die neutrale Position bewegt wird, zuerst soweit ausgeführt, dass die Kollision bei dem zweiten Arbeitsschritt, welcher das Behandlungsobjekt für die zweite Bestrahlung positioniert, nicht auftreten kann.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Optimierung einer Bestrahlung mit einer Partikelbestrahlungsanlage, welche mehrere Strahlauslässe im selben Bestrahlungsraum umfasst, bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung Steuermittel und Stellmittel. Die Vorrichtung führt nach einer ersten Bestrahlung mit einem ersten Teilchenstrahl aus einem ersten der Strahlauslässe insbesondere mittels der Steuermittel und Stellmittel erste Arbeitsschritte durch, welche ein Erzeugen eines Initialzustands im Bezug auf den ersten Strahlauslass umfassen. Zur Vorbereitung oder Durchführung einer zweiten Bestrahlung mit einem zweiten Teilchenstrahl, welcher aus einem zweiten der Strahlauslässe erzeugt wird, führt die Vorrichtung insbesondere mittels der Steuermittel und Stellmittel zweite Arbeitsschritte durch. Dabei folgt die zweite Bestrahlung zeitlich nach der ersten Bestrahlung. Die Vorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass zumindest einer der zweiten Arbeitsschritte zeitlich vor oder zeitlich parallel zu den ersten Arbeitsschritten durchgeführt werden.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Partikelbestrahlungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bereit.
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Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung bzw. Rechenmittel einer Partikelbestrahlungsanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuereinrichtung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. C++), der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechenden Rechenmittel bzw. Steuereinrichtung zu laden ist.
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Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z. B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in Steuermittel bzw. eine Recheneinheit einer Partikelbestrahlungsanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch für Partikelbestrahlungsanlagen einsetzbar ist, bei denen die Strahlauslässe nicht von derselben Strahlenquelle versorgt werden.
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Erfindungsgemäß wird der übliche lineare Ablauf, bei welchem nach der Beendigung eines Feldes (einer Bestrahlung) erst ein Initialzustand bzw. Ausgangszustand erzeugt wird, bevor mit den Vorbereitungen für das nächste Feld (die nächste Bestrahlung) begonnen wird, durchbrochen, um den Übergang zum jeweils nächsten Feld effizienter zu gestalten. Die (Behandlungs-)Abläufe werden derart parallelisiert, dass nach der Bestrahlung eines Feldes vorrangig diejenigen Maßnahmen gestartet werden, welche dem weiteren Behandlungsablauf (d. h. der Bestrahlung des nächsten Feldes) entgegenstehen. Die (vollständige) Herstellung des Ausgangszustands des vorherigen Feldes erfolgt daher meist erst während der Bestrahlungsvorbereitung und/oder Bestrahlung des folgenden Feldes.
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Die vorliegende Erfindung sorgt vorteilhafterweise für eine Zeitersparnis bei der Vorbereitung und Nachbereitung einer Bestrahlung. Dadurch ist die vorliegende Erfindung insbesondere zur Erhöhung des Patientendurchsatzes bei der Partikeltherapie geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung prinzipiell überall dort eingesetzt werden kann, wo mit ersten Arbeitsschritten ein bestimmter Zustand nach einem ersten Vorgang erzeugt wird und mit zweiten Arbeitsschritten ein dem ersten Vorgang folgender zweiter Vorgang vorbereitet oder durchgeführt wird.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
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1 stellt schematisch einen Überblick über den Aufbau einer Partikelbestrahlungsanlage dar.
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In 2 ist schematisch dargestellt, wie ein Zielvolumen mittels einer Partikelbestrahlungsanlage bestrahlt wird.
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3 zeigt einen Ablaufplan einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die in 1 schematisch dargestellte Partikelbestrahlungsanlage 20 bestrahlt einen auf einer Positionierungsvorrichtung 15 (einem Tisch) liegenden Patienten 14 (siehe Bestrahlungsraum 2') mit einem Partikel bzw. Teilchen 16 umfassenden Strahl, welcher im Folgenden als Partikelstrahl bzw. Teilchenstrahl 16 bezeichnet wird. Mit einem solchen Teilchenstrahl 16 kann beispielsweise ein Tumor des Patienten 14 mit hochenergetischen Partikeln bestrahlt werden. Es ist allerdings auch möglich, die Partikelbestrahlungsanlage 20 zur Bestrahlung eines nicht-lebenden Objektes 18 einzusetzen, wie es im Bestrahlungsraum 2 am Beispiel eines Wasserphantoms 18 dargestellt ist.
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Als Partikel bzw. Teilchen werden beispielsweise Protonen, Pinnen, Heliumionen, Kohlenstoffionen, aber auch Ionen anderer Elemente eingesetzt. Dazu werden die entsprechenden Partikel in einer Partikelquelle bzw. Ionenquelle 1 erzeugt und in einem Vorbeschleuniger 11 (z. B. einem Linearbeschleuniger) auf ein erstes Energieniveau beschleunigt. Anschließend werden die Teilchen in einem Ringbeschleuniger 12 (z. B. einem Synchrotron oder Zyklotron) auf eine zur Bestrahlung benötigte Energie beschleunigt. Der aus dem Ringbeschleuniger 12 austretende Teilchenstrahl wird von einem Hochenergiestrahl-Transportsystem 13 in einen oder mehrere Bestrahlungsräume 2, 2', 2'' transportiert, und dort zur Bestrahlung eines Zielvolumens eines Patienten 14 eingesetzt. Die Bestrahlung erfolgt jeweils von einer festen Richtung aus, so dass der zu bestrahlende Körper 14, 18 vorher für die jeweilige Bestrahlung raumfest mittels der Positionierungsvorrichtung 15 in dem Bestrahlungsraum 2, 2', 2'' angeordnet wird. Die Bestrahlungsräume 2, 2', 2'' werden daher auch als so genannte ”fixed beam”-Räume bezeichnet. während in den Bestrahlungsräumen 2, 2' nur ein Strahlauslass 3 bzw. 3' existiert, existieren im Bestrahlungsraum 2' zwei verschiedene Strahlauslässe 31, 32 und damit verschiedene Richtungen, aus denen (mit verschiedenen Feldern) bestrahlt werden kann.
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In den Bestrahlungsräumen 2, 2' tritt der Teilchenstrahl 16 aus einem Strahlauslass 3, 3' aus und trifft auf den Körper 14 bzw. 18, in welchem sich das zu bestrahlende Zielvolumen befindet. Das Zielvolumen liegt dabei normalerweise in dem Isozentrum 4, 4' des jeweiligen Bestrahlungsraums 2, 2'. Dagegen tritt der Teilchenstrahl in dem Bestrahlungsraum 2'' entweder aus dem ersten Strahlauslass 31 oder aus dem zweiten Strahlauslass 32 aus und trifft auf das Behandlungsobjekt, welches im Normalfall entweder für die Bestrahlung aus dem ersten Strahlauslass 31 oder für die Bestrahlung aus dem zweiten Strahlauslass 32 fixiert ist. Das Zielvolumen liegt dabei ebenfalls üblicherweise im Isozentrum, dessen Lage allerdings davon abhängt, ob der Teilchenstrahl aus dem ersten Strahlauslass 31 oder aus dem zweiten Strahlauslass 32 austritt.
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In 2 ist schematisch ein Zielvolumen 6 dargestellt, welches von einem mittels einer Partikelbestrahlungsanlage 20 erzeugten Teilchenstrahl 16 bestrahlt wird. Die Partikelbestrahlungsanlage 20 umfasst neben einer Vorrichtung 10 zur Optimierung der Bestrahlung eine Strahlerzeugungsvorrichtung 30, eine Rasterscan-Einrichtung 23 und eine Steuerung 22 für die Rasterscan-Einrichtung 23. Die Rasterscan-Einrichtung 23 weist wiederum eine erste Partikelablenkung 24 und eine zweite Partikelablenkung 25 auf, welche jeweils insbesondere Magnete umfassen. Mit Hilfe der beiden Partikelablenkungen 24, 25 kann der Teilchenstrahl 16 sowohl horizontal als auch vertikal abgelenkt werden, was durch die zueinander senkrecht stehenden Pfeile x, y dargestellt ist. Daher ist die Rasterscan-Einrichtung 23 in der Lage, den Teilchenstrahl 16 auf einen beliebigen Punkt (xi, yi) einer Fläche innerhalb der x-y-Ebene zu lenken. Jeder dieser Punkte wird zusammen mit der jeweils eingesetzten Partikelenergie als Scan Spot, Rasterpunkt oder Abtastpunkt bezeichnet. Demnach ist ein Rasterpunkt zum einen durch die Ausrichtung des Teilchenstrahls 16 (x- bzw. y-Richtung) und zum anderen durch seine Partikelenergie bestimmt. Mit anderen Worten existieren für bestimmte x- und y-Koordinaten mehrere Rasterpunkte mit unterschiedlichen Partikelenergien. Die Partikelenergie bestimmt dabei quasi die Koordinate in der z-Richtung (senkrecht auf der x- bzw. y-Achse), wobei im Allgemeinen gilt, dass die z-Position umso weiter in Richtung des Teilchenstrahls 16 innerhalb des Zielvolumens 6 liegt, umso größer die Partikelenergie ist. Da allerdings die Eindringtiefe vom Gewebe bzw. Material abhängig ist, welches der Teilchenstrahl 16 durchläuft, gilt obiger Zusammenhang nur für dieselben x- bzw. y-Positionen exakt.
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Bevor das Zielvolumen 6 bestrahlt wird, wird ein Bestrahlungsplan erstellt, mittels welchem das Scannen bzw. Abtasten des Zielvolumens 6 mit dem Teilchenstrahl 16 erfolgt. Der Bestrahlungsplan bestimmt dabei insbesondere Steuerparameter zur Besteuerung der Partikelbestrahlungsanlage 20.
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Ein Patient muss während der Bestrahlung fixiert werden, um eine Bewegung des Zielvolumens 6 möglichst auszuschließen. Auch aus diesem Grund sollte die Bestrahlungsdauer möglichst kurz gehalten werden. Darüber hinaus ermöglicht eine kurze Bestrahlungsdauer vorteilhafterweise einen höheren Patientendurchsatz.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ihrerseits Steuermittel (Prozessor) 27 mit Eingabemitteln (Tastatur) 26 und Ausgabemitteln (Bildschirm) 28 sowie Stellmittel 33, mit welchen beispielsweise ein Ripple Filter (nicht dargestellt) und/oder ein Range Shifter (nicht dargestellt) in den Teilchenstrahl 16 geschoben werden kann.
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Darüber hinaus ist in 2 ein Datenträger (DVD) 29 dargestellt, auf welchem das erfindungsgemäße Verfahren in Form von Software gespeichert sein kann, um diese Software in die Steuermittel 27 der Vorrichtung 10 zu laden.
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In 3 ist ein Ablaufplan einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Zur Bestrahlung eines Patienten von zwei verschiedenen Strahlauslässen 31, 32 werden in einem Schritt S1 das Ripple Filter und der Range Shifter für die erste Bestrahlung, deren Teilchenstrahl aus dem ersten Strahlauslass 31 austritt, eingestellt. Anschließend wird im Schritt S2 der Patient für die Bestrahlung von dem ersten Strahlauslass positioniert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schritte S1 und S2 auch in der anderen Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden können.
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Nachdem das Ripple Filter und der Range Shifter eingestellt und der Patient positioniert ist, wird die erste Bestrahlung im Schritt S3 durchgeführt.
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Zeitlich parallel zum Schritt S3 (und prinzipiell auch zu den Schritten S1 und S2) werden das Ripple Filter und der Range Shifter für die zweite Bestrahlung, deren Teilchenstrahl aus dem zweiten Strahlauslass 32 austritt, im Schritt S4 eingestellt.
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Nach der Durchführung der ersten Bestrahlung (Schritt S3) wird der Patient für die zweite Bestrahlung im Schritt S6 positioniert. Parallel dazu werden die Bestrahlungsdaten der ersten Bestrahlung im Schritt S5 abgespeichert. Die Bestrahlungsdaten sollen bei dieser Ausführungsform abgespeichert sein, bevor die zweite Bestrahlung im Schritt S8 durchgeführt wird.
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Nach dem Durchführen der zweiten Bestrahlung im Schritt S8 werden die Bestrahlungsdaten der zweiten Bestrahlung im Schritt S9 abgespeichert und das Ripple Filter und der Range Shifter im Schritt S10 in einen Initialzustand gebracht. Die Schritte S9 und S10 können in der anderen Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden.
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Parallel zu den Schritten S8 bis S10 werden im Schritt S7 das Ripple Filter und der Range Shifter, welche für die erste Bestrahlung eingesetzt wurden, in ihren Initialzustand zurückversetzt.
