JP2022541486A - 粒子による患者の身体部分の処置をモニターするための装置および方法 - Google Patents

Abstract

粒子（１１８）を含むビーム（１１６）による患者（１１４）の身体部分（１１２）の処置をモニターするための装置および方法が開示される。本明細書では、装置（１１０）は、粒子（１１８）を含むビーム（１１６）を患者（１１４）の身体部分（１１２）上へと送達し、患者（１１４）の身体部分（１１２）上へのビーム（１１６）の伝搬の方向（１２４）を調整するように設計されたビーム送達ユニット（１２０）と、少なくとも２つの個々の相互作用点（１５０）における粒子（１１８）と患者（１１４）の身体部分（１１２）との相互作用によって生成される即発ガンマ線（１４０）についての情報を判定することによって、ビーム（１１６）により患者（１１４）の身体部分（１１２）に提供される粒子（１１８）の範囲および線量送達を検証するように設計された検証ユニット（１３０）と、を備え、検証ユニット（１３０）は、少なくとも２つの個々の相互作用点（１５０）に対して対称であり、ビーム（１１６）の伝搬の方向（１２４）に対して垂直に配置されている対称軸（１４９）を備える。装置（１１０）および方法は、特に、ビーム（１１６）によって患者（１１４）の身体部分（１１２）に、特に患者（１１４）の腫瘍組織に向けて提供される粒子（１１８）の範囲および線量送達を検証するための、粒子線治療の分野で使用され得る。

Description

本発明は、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置および方法に関する。本発明による装置および方法は、好ましくは、特に、ビームによって患者の身体部分に、特に患者の腫瘍組織に向けて提供される粒子の範囲および線量送達を検証するための、イオンビーム治療の分野で使用され得る。しかし、他の種類の用途も可能である。

関連技術
特に、プロトンから、またはヘリウム、炭素、もしくは酸素のイオンから選択されるイオン、または中性子であるハドロンのビームによる粒子線治療は、効能および有効性の点で高い臨床的可能性を秘めている。ここで、炭素イオンビームは、横方向の広がりの減少および生物学的効果の増大を示すため、特に有望となっている。ここで、５０ＭｅＶを超えるエネルギーに対する粒子のための主要な加速装置として、典型的にシンクロトロンが使用され、臨床使用の場合に、最大エネルギーは、通常、２３０～２５０ＭｅＶ／ｕであるが、最大で５１５ＭｅＶ／ｕまでの値も想定している。加速された粒子ビームは、続いて、一連の真空管を利用する他に、磁石を成形および集束することによって、少なくとも１つの患者の処置室に向かって搬送される。処置室では、ビームは、水平もしくは垂直の配向に対して、または特定の角度に対して固定された方向を有する固定ビームであり得るか、または回転ガントリを適用することによって任意の所望の方向に送達され得る。ここで、ガントリは、処置によって特定された角度でビームを送達するために３６０°を超えて十分に回転するように構成されているユニットを指す。さらに、ビームは、腫瘍の立体測定に、好ましくは腫瘍の断面形状および遠位表面の形状の両方に一致するべくビームを成形するように設計されている送達ノズルによって提供され得、その目的のために、範囲変調器、ディグレーダ、コリメータ、および補償器が使用され得る。積極的な磁気スキャンも可能であり得る。概して、患者は処置を受けるために適切に配置され得る。この目的のために、移動または回転の６つの方向に対して正確に患者を配置するように設計されたロボット機器が使用され得る。好ましくは、処置を制御およびモニターするためのインターフェースとして、さらに、治療制御システムが使用され得る。

概して、患者の健康な臓器が、放射線、特にビームによって提供される粒子を受けるのを防ぐことが望ましい。この目的のために、いわゆる「ブラッグピーク」を利用して、患者への副作用を大幅に減らすことが知られている。一般的に使用されるように、「ブラッグピーク」という用語は、物質、特に患者の組織を通るビームの移動距離に対する入射ビームのエネルギー損失のグラフ表示を示す、いわゆる「ブラッグ曲線」内の顕著なピークを指す。ハドロンビームは、ハドロンが物質内、特に患者の組織内で静止するようになる直前にブラッグピークが発生するという利点のある効果を示す。したがって、健康な臓器が放射線を受けるのを防ぐという上記の問題を解決するために、組織内のブラッグピークの位置に対する範囲制御の改善が望まれる。ここで、特に、範囲の不確実性を低減することができる一種の範囲検証、したがって可能な限り安全マージンを適用することを意図している。

患者の組織内のイオンハドロンビームの範囲検証に使用される手法の中では、イオンビームのリアルタイム追跡のための最も有望な特徴を備えたものとして、即発ガンマイメージングが臨床環境で実証されている。はるかに長い時間スケールでの光子の放出に依存するポジトロン放射形断層撮影などの他の範囲検証手法に反して、即発ガンマイメージングでは、ハドロンビームと組織との核相互作用から結果として生じるガンマ線のほぼ瞬間的な放出により、放出されたガンマ線の迅速な検出が可能になる。しかし、即発ガンマ線は等方性ではなく、むしろ後方ピークおよび前方ピークのガンマ線に対してより高い収量を伴うことが記載されている。さらに、所望の範囲検証は、ビーム方向のブラッグピークの後に発生するフラグメントの存在が原因で、より複雑であることが判明した。

Ｊ．Ｋｒｉｍｍｅｒ，Ｄ．Ｄａｕｖｅｒｇｎｅ，Ｊ．Ｍ．Ｌｅｔａｎｇ，ａｎｄ Ｅ．Ｔｅｓｔａ，Ｐｒｏｍｐｔ－ｇａｍｍａ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ ｈａｄｒｏｎｔｈｅｒａｐｙ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ，Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ａ：Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ，Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ，Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ８７８，２０１８，ｐｐ．５８－７３は、ハドロン治療における質保証を改善するための即発ガンマ線の検出を使用するすべての手法の技術水準についてレビューし、議論している。ここで、核反応によって誘発される二次放射線放出は、物質中のイオンの経路と相関している。したがって、そのような透過放射線は、一次ビームが患者の内部に吸収されるハドロン治療での処置のインビボ制御に使用することができる。二次放射線放出の中では、イオン範囲のリアルタイム検証のために即発ガンマ線が提案された。このような検証は、処置計画における不確実性を減らすための所望の条件である。このレビューは、即発ガンマ線ベースの装置が臨床状態で使用されることを促進するために、１０年を超えて世界中で行われている取り組みをカバーしている。広範で高エネルギーの分布、大きな背景、高い瞬間カウントレート、および患者の照射との互換性の制約という課題を克服するために、専用カメラが必要とされる。物理的にコリメートされた、または電子的にコリメートされた、いくつかのタイプの即発ガンマイメージング装置が提案されてきた。さらに、飛行時間または光子エネルギー測定のいずれかを使用した特定のカウントに基づく、直接的な即発ガンマイメージング以外の他の方法が提案された。

Ｆｅｒｎａｎｄｏ Ｈｕｅｓｏ－Ｇｏｎｚａｌｅｚ，Ｍｏｒｉｔｚ Ｒａｂｅ，Ｔｈｏｍａｓ Ａ Ｒｕｇｇｉｅｒｉ，Ｔｈｏｍａｓ Ｂｏｒｔｆｅｌｄ ａｎｄ Ｊｏｏｓｔ Ｍ Ｖｅｒｂｕｒｇ，Ａ ｆｕｌｌ－ｓｃａｌｅ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｆｏｒ ｐｒｏｔｏｎ ｒａｎｇｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｍｐｔ ｇａｍｍａ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，Ｐｈｙｓ． Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．６３，２０１８，１８５０１９は、即発ガンマ線分光法を使用したプロトンペンシルビームのインビボ範囲検証のためのフルスケールの臨床プロトタイプシステムを示している。検出システムは、回転フレームに取り付けられた、８つのＬａＢｒ₃シンチレータおよびタングステンコリメータからなる。臨床線量率でのプロトン照射中のエネルギーおよび時間分解のガンマ線スペクトルの測定のために、カスタム電子機器および較正アルゴリズムが開発されてきた。実験的に判定された核反応断面積およびＧＰＵで加速されたモンテカルロシミュレーションを使用して、各々の個々のペンシルビームごとに、予測されたガンマ線放出の詳細なモデルが作成される。プロトンペンシルビームの絶対範囲は、測定値とこのモデルとの間の不一致を最小化することによって判定され、ビームの絶対範囲および照射された物質の元素濃度を自由パラメータとして残す。当該システムは、さまざまなファントムに走査型ペンシルビームを照射することによって臨床的な状況で特徴づけられた。ファントムに２ｎＡのビーム電流を入射させて０．９Ｇｙの線量が５×１０×１０ｃｍ³のターゲットに照射された。検証方法のロバスト性を試験し、検出された範囲の精度を計算するために、さまざまなレンジシフタおよび材料が使用された。絶対プロトン範囲は、１０ｍｍの半径および１０ｍｍの奥行きの円筒領域内でペンシルビームスポットを集約するときに、９５％の信頼水準での１．１ｍｍの平均統計精度および０．５ｍｍの平均系統偏差で遠位エネルギー層の各スポットごとに判定された。意図的に導入された小さな範囲エラーの検出に成功し、元素組成の大きな違いでさえ範囲検証の精度に影響を与えない。結果として、このシステムは、臨床研究における患者の処置中の範囲検証に適している。しかし、このシステムは、サイクロトロンで加速されるプロトンビーム用に設計され、ここで、入射プロトンとサイクロトロンの無線周波数との十分に相関した到着時間を観察することができる。

Ｙｕｎｈｅ Ｘｉｅ，Ｅｌ Ｈａｓｓａｎｅ Ｂｅｎｔｅｆｏｕｒ，Ｇｕｉｌｌａｕｍｅ Ｊａｎｓｓｅｎｓ，Ｊｕｌｉｅｎ Ｓｍｅｅｔｓ，Ｆｒａｎｃｏｉｓ Ｖａｎｄｅｒ Ｓｔａｐｐｅｎ，Ｌｕｃｉａｎ Ｈｏｔｏｉｕ，Ｌｉｎｇｓｈｕ Ｙｉｎ，Ｄｅｒｅｋ Ｄｏｌｎｅｙ，Ｓｔｅｐｈｅｎ Ａｖｅｒｙ，Ｆｉｏｎｎｂａｒｒ Ｏ’Ｇｒａｄｙ，Ｄａｍｉｅｎ Ｐｒｉｅｅｌｓ，Ｊａｍｅｓ ＭｃＤｏｎｏｕｇｈ，Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｄ． Ｓｏｌｂｅｒｇ，Ｒｏｂｅｒｔ Ａ． Ｌｕｓｔｉｇ，Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｌｉｎ，ａｎｄ Ｂｏｏｎ－Ｋｅｎｇ Ｋ． Ｔｅｏ，Ｐｒｏｍｐｔ Ｇａｍｍａ Ｉｍａｇｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｎ Ｖｉｖｏ Ｒａｎｇｅ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｅｎｃｉｌ Ｂｅａｍ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｎ Ｔｈｅｒａｐｙ，Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ． ９９ （２０１７），ｐ．２１０－２１８は、特にサイクロトロンでの使用のために設計されているペンシルビームスキャンモードでのインビボプロトン範囲検証のための即発ガンマイメージングの臨床結果および価値評価を報告している。脳癌患者のプロトン線治療の実施中にプロトントラックに沿って放出された即発ガンマ信号を記録するために、ナイフエッジスリットコリメータ設計を利用した、スタンドアロンのトロリーを搭載したプロトタイプの即発ガンマカメラが使用された。個々のペンシルビームスポットの記録された即発ガンマ深度検出プロファイルは、処置計画からシミュレートされた予測プロファイルと比較された。

Ｃｈｕｌ Ｈｅｅ Ｍｉｎ，Ｈａｎ Ｒｉｍ Ｌｅｅ，Ｃｈａｎ Ｈｙｅｏｎｇ Ｋｉｍ，ａｎｄ Ｓｅ Ｂｙｅｏｎｇ Ｌｅｅ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｒｒａｙ－ｔｙｐｅ ｐｒｏｍｐｔ ｇａｍｍａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｉｎ ｖｉｖｏ ｒａｎｇｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒｏｔｏｎ ｔｈｅｒａｐｙ，Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．３９（４），２０１２は、バックグラウンドガンマに対して即発ガンマを効果的に測定するために、測定システムの構成を最適化する際にＭＣＮＰＸコードを用いたモンテカルロシミュレーションを採用し、測定されたガンマ分布におけるバックグラウンドガンマ、主に中性子捕捉ガンマの効果を理解するために、モンテカルロ法も使用した。バックグラウンドガンマの効果を低減するために、即発ガンマを測定する際の４～１０ＭｅＶの最適化されたエネルギーウィンドウが採用された。最適化研究で計算速度を最大化するために、パラメータ化されたソースが使用された。単一のＣｓｌ（ＴＩ）シンチレーション検出器、マルチスリットコリメーションシステム、および１つの測定位置から次の測定位置に１つの検出器のみを移動させるように設計されたモーションシステムを組み込んだ、簡略化された試験測定システムが構築され、８０～２２０ＭｅＶの治療用プロトンビームに適用された。遠位線量エッジの正確な判定のために、シグモイドカーブフィッティング法が即発ガンマの測定された分布に適用され、その後、カーブフィッティングにおける最大値と最小値との間の半値の位置は、遠位線量エッジとして判定され、プロトン線量分布によって評価されたビーム範囲と比較された。

Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｒｉｃｈｔｅｒ，Ｇｕｎｔｒａｍ Ｐａｕｓｃｈ，Ｓｔｅｆｆｅｎ Ｂａｒｃｚｙｋ，Ｍａｒｌｅｎ Ｐｒｉｅｇｎｉｔｚ，Ｉｓａｂｅｌｌ Ｋｅｉｔｚ，Ｊｕｌｉａ Ｔｈｉｅｌｅ，Ｊｕｌｉｅｎ Ｓｍｅｅｔｓ，Ｆｒａｎｃｏｉｓ Ｖａｎｄｅｒ Ｓｔａｐｐｅｎ，Ｌｕｃａ Ｂｏｍｂｅｌｌｉ，Ｃａｒｌｏ Ｆｉｏｒｉｎｉ， Ｌｕｃｉａｎ Ｈｏｔｏｉｕ，Ｉｒｅｎｅ Ｐｅｒａｌｉ，Ｄａｍｉｅｎ Ｐｒｉｅｅｌｓ，Ｗｏｌｆｇａｎｇ Ｅｎｇｈａｒｄｔ，ａｎｄ Ｍｉｃｈａｅｌ Ｂａｕｍａｎｎ，Ｆｉｒｓｔ ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｒｏｍｐｔ ｇａｍｍａ ｂａｓｅｄ ｉｎ ｖｉｖｏ ｐｒｏｔｏｎ ｒａｎｇｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ １ １８，ｐ．２３２－２３７，２０１６は、ナイフエッジ形状のスリットカメラのプロトタイプを使用して、７つの連続した分画に対する頭頸部腫瘍のプロトン線治療中の即発ガンマ線深度分布を測定することについて記載している。即発ガンマプロファイルの分画間の変動が評価された。３つの分画について、室内制御ＣＴが取得され、線量に関連する変化について評価された。

Ｋ．Ｒｕｓｉｅｃｋａ，Ａ．Ｗｒｏｈｓｋａ，Ｐ．Ｂｅｄｎａｒｃｚｙｋ，Ｄ．Ｂｏｃｋｅｎｈｏｆｆ，Ａ．Ｂｕｂａｋ，Ｓ．Ｆｅｙｅｎ，Ｌ．Ｋｅｌｌｅｔｅｒ，Ａ．Ｋｏｎｅｆａｌ，Ｋ．Ｌａｉｈｅｍ，Ｊ．Ｌｅｉｄｎｅｒ，Ａ．Ｍａｇｉｅｒａ，Ｇ．Ｏｂｒｚｕｄ，Ａ．Ｓｔａｈｌ，Ｍ．Ｚｉｅｂｌｉｎｓｋ，Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｍｍａ Ａｎｇｕｌａｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｓｈａｐｅ ｏｆ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｌｉｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｎｕｃｌｅｕｓ，Ｗｏｒｌｄ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，Ｖｏｌ．６，ｐｐ．６３－７０，ａｎｄ Ｋ．Ｒｕｓｉｅｃｋａ，Ａ．Ｗｒｏｈｓｋａ，Ａ． Ｍａｇｉｅｒａ，Ｇ．Ｇａｚｄｏｗｉｃｚ，Ｇ．Ｏｂｒｚｕｄ，Ｌ．Ｋｅｌｌｅｔｅｒ，Ｋ．Ｌａｉｈｅｍ，Ｊ．Ｌｅｉｄｎｅｒ，Ａ．Ｓｔａｈｌ，Ａ．Ｃｈｒｏｂａｋ，Ａ．Ｋｏｎｅｆａｌ，Ｓｈａｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｇａｍｍａ ａｎｇｕｌａｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ １２Ｃ（ｐ，ｐ’Ｙ_4.44） １２Ｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ，Ａｃｔａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ｐｏｌｏｎｉｃａ Ｂ，Ｖｏｌ．４９ （９），１６３７，２０１８は、初期ビームエネルギーが７０．５４ＭｅＶおよび８８．９７ＭｅＶのプロトンビームの即発ガンマ分光法で使用される核反応に固有のスペクトル線の形状を説明するモデルを示している。このガンマ線放射の角度分布には、約５０度および約１３０度の２つの極大値がある。さらに、ＪＪ．Ｋｉｅｎｅｒ，Ｓｈａｐｅ ａｎｄ ａｎｇｕｌａｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ４．４３９－ＭｅＶ ｇ－ｒａｙ ｌｉｎｅ ｆｒｏｍ ｐｒｏｔｏｎ ｉｎｅｌａｓｔｉｃ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｏｆｆ ¹²Ｃ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｃ ９９，０１４６０５，２０１９は、人間の組織において停止した６８ＭｅＶのプロトンビームからのシミュレーションでのこれらの結果を確認している。

欧州特許出願公開第２９７７０８３号明細書は、ターゲットに帯電ハドロンビームを照射したときに生成される即発ガンマを検出および／または定量化することによる帯電ハドロン療法の検証のための装置および方法を開示している。当該装置は、ビームラインに垂直にかつターゲットに面して配置されるように構成されたスリット形状部分を備えたコリメータと、上記即発ガンマを検出するのに適した検出手段と、計算および表示手段とを備える。この発明の装置および方法では、スリットは、上記ターゲットにおける深度の範囲から放出される即発ガンマの通過を可能にするように構成され、上記深度は帯電ハドロンビームの方向で測定される。さらに、上記検出手段は、上記範囲内の各場所から放出される即発ガンマを検出するように構成され、上記計算および表示手段は、検出された即発ガンマから、上記即発ガンマが放出される場所での線量を示す値を導出するように構成され、上記範囲内の複数の場所に対する線量関連分布を示すように構成されている。

米国特許出願公開第２０１１／００５７１１０号明細書は、少なくとも即発ガンマ線および中性子を生成するハドロンの入射ビームによるターゲットへの照射でターゲットの領域が受ける局所線量のリアルタイムの測定のための方法を開示している。ターゲットによって放出された粒子は、ターゲットの領域をコリメートし、測定対象の領域からのある距離に検出器を配置することによって測定される。検出器は、シンチレーションファイバまたは多結晶ダイヤモンド検出器を含むホドスコープなどの、粒子エネルギーおよびタイムオブフライト（ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ）の測定用の装置にリンクされている。検出器が受ける即発ガンマ線の数は、記録された事象を選択することによって判定され、ビームの空間情報を提供するために、ターゲットの前に入射ハドロンのビームに配置された双方向荷電粒子検出システムが、入射ハドロンの横方向の位置を取得するように使用される。

米国特許出願公開第２０１５／０３２１０２５号明細書は、荷電ハドロン療法の検証のための装置および方法を開示している。当該装置はコリメータを備え、コリメータは、ターゲットからの即発ガンマの通過を可能にするように、所与の厚さの複数のコリメータスラブを備え、相互にスリット状の開口部のアレイを形成するように離間され、ビームラインに直角に配置されるように構成され、コリメータは、スリット状の開口部の幅と奥行きおよびフィルファクタである少なくとも３つの幾何学的パラメータによって定義されている。その開示は、マルチスリットカメラを用いた荷電ハドロン療法の検証のための方法にも関連している。

国際公開第２０１５／０４０２２５号は、単一のガンマ粒子を検出することができる少なくとも１つの検出器および少なくとも１つの分析器を備えた放射線治療用の放射線装置としてのサイクロトロンの粒子放射線の範囲のモニタリングのための装置および方法を開示している。ガンマ粒子（事象）を検出するときに、検出器で信号が生成され、これにより、信号は検出器におけるガンマ粒子の到着と時間的に相関する。検出器の信号を分析する分析器は、検出の時間をすべての事象または選択された事象のいずれかに割り当てる。放射線装置または別個の粒子検出器は、≦１０ｎｓの時間の不確実性を有する放射線装置からの単一の粒子または粒子バンチの出現に相関する基準信号を提供する。即発ガンマタイミング（ＰＧＴ）としても知られている手法は、ターゲットの入口面における入射プロトンの到着とガンマ検出器での即発ガンマの検出の時間との間の時間差を相関させる。さらにターゲット内で移動するプロトンからの即発ガンマが、より早く停止するものよりも遅く検出され、これは結果として、プロトン範囲と相関し得る時間分布シフトをもたらす。

国際公開第２０１７／１５６１１３号は、ターゲットボリュームにおける放射性放出を画像化するための手法であって、高エネルギー粒子源に関連づけられた１つまたは複数の既知の放出エネルギーのセットを示すデータを受信し、セット内の各放出エネルギーに対するコンプトンラインを判定することを含む、手法を開示している。コンプトンカメラは、対象のターゲットボリュームからの単一のソース事象に関連づけられた相互作用から位置および堆積されたエネルギーを収集する。単一のソース事象に関して、最も早い堆積されたエネルギーＥ₁、第１の散乱角θ₁、およびソース事象のための可能な位置の円錐が判定される。Ｅ₁が既知の放出エネルギーの少なくとも１つに対するコンプトンラインの所定の間隔内にない場合の、単一のソース事象を含まないターゲットボリューム内の高エネルギー粒子ソースに対する特定の位置。解決策がディスプレイ装置に表示される。

国際公開第２０１２／０１１０８３号は、ＬＩＮＡＣ支持構造に取り付けられた固定もしくは伸縮アームによって、または独立した支持体によって支持される、放射線検出器＋マルチホールコリメータ、読み出し電子機器、ならびに検出された事象およびビーム位置を処理することができるデータ取得システムを含む、光子放射線療法をモニターするための装置を開示している。ＬＩＮＡＣヘッドと上記コリメータとの間に、放射線吸収材料が配置され得る。また、上記装置に次いで、装置とＬＩＮＡＣヘッドとの間にシールド材が使用され得る。マルチホールコリメータによって、カウチ上のターゲット／患者から逃げる光子を、ビーム方向の中心軸にほぼ垂直に放出された場合にのみ収集することが可能になる。

欧州特許出願公開第２０７８５３７号明細書は、対象における吸収線量の空間分布を表す吸収線量のボリュームデータを格納するストレージユニットと、対象の形態ボリュームデータに関連づけられた融合データおよび複数のセグメントに関連づけられるような吸収線量のボリュームデータを生成する生成ユニットと、融合データを使用した対象の二次元形態画像に重ね合わされた吸収線量の分布を有する画像を表示する表示ユニットとを含む、放射線療法支持装置を開示している。

米国特許出願公開第２００６／０１１３４８２号明細書は、放射線治療放射線源およびガンマ線光子画像化装置が患者領域に対して位置づけられる、画像誘導放射線治療装置および方法を開示しており、その結果、患者を放射線療法装置から放出されるビームによって処置することができ、ガンマ線光子画像化装置によって画像を撮影することができる。放射線療法での処置および画像化は、ほぼ同時に実施され得る、および／またはいくつかの実施形態では患者を動かさずに実施され得る。ガンマ線光子画像化装置は、建築構造の任意の部分に対して連結および移動可能であるか、放射線治療放射線源と患者との間で移動可能な携帯型フレーム上に位置づけることができるか、または他の形態をとることができる。いくつかの実施形態では、ガンマ線光子画像化装置は、他のタイプの医療介入に関連して画像化に使用され得る。

欧州特許出願公開第２９５０１１９号明細書は、粒子または粒子の束をターゲットに送達するための粒子ビームシステムであって、即発ガンマを検出するための検出器を備える、粒子ビームシステムを開示している。即発ガンマは、ターゲットに対する２つの異なる位置で、かつ即発ガンマのタイミングプロファイルを取得するように基準タイミング信号と同期して検出される。２つのタイミングプロファイルの時間幅の違いは、ターゲット内の粒子ビームの侵入深さを推定するために使用される。さらに、当該文献は、２つの即発ガンマのタイミングプロファイルの差を、ターゲットに対する検出器の位置の差と相関させることによって、エネルギー粒子ビームの侵入深さを検証するための方法を開示している。

国際公開第２０１２／１５２９３８号²は、プロトンビームなどの帯電ハドロンビームを照射されたターゲット内のビーム範囲を検証するための方法および装置を開示している。ビーム範囲は、ターゲット内のブラッグピークの位置であり、線量の大部分が送達される位置である。当該方法は、ビームラインに沿って線量分布の一次元プロファイルを生成することができるように、スリット状の開口部が提供された即発ガンマカメラを利用する。カメラには、ビームラインに垂直に配向されたスリットが取り付けられている。当該方法は、複数のビームエネルギーおよび照射対象のスポットに関して、ターゲットに対するカメラの位置を計算する工程を含む。当該方法は、上記複数のスポットに対するビーム範囲を検証する工程、および推定されたビーム範囲と実際のビーム範囲との間の差を表す値を送達する工程をさらに含む。当該装置には、カメラを位置決めするための位置決めモジュールが提供されている。

特開２０１０－０３２４５１号公報は、２つまたはそれ以上のタイプの粒子ビームの適用を可能にする粒子ビーム照射システムにおいて一種の装置で粒子ビームの照射位置を確認するための手段を開示している。当該システムは、２種類以上の粒子ビームを生成する粒子ビーム発生器、照射されるターゲット上に粒子ビームを放出する照射装置、照射装置から放出される粒子ビームに基づいて照射される対象から生成されるガンマ線を検出するガンマ線検出器、ガンマ線検出器からのガンマ線検出信号が即発ガンマ線または対消滅ガンマ線のどちらから生じるかを判定する信号プロセッサ、および信号プロセッサによって即発ガンマ線から生じると判定されたガンマ線検出信号から粒子ビームを照射されたフィールドを見つけ、対消滅ガンマ線から生じると判定されたガンマ線検出信号から粒子ビームを照射されたフィールドを得る、照射場確認装置を含む。

国際公開第２０１２／１０４４１６号は、ターゲットに帯電ハドロンビームを照射したときに生成される即発ガンマを検出および／または定量化することによる帯電ハドロン療法の検証のための装置および方法を開示している。当該装置は、ビームラインに垂直にかつターゲットに面して配置されるように構成されたスリット形状部分が提供されたコリメータと、上記即発ガンマを検出するのに適した検出手段と、計算および表示手段とを備える。当該装置および方法では、スリットは、上記ターゲットにおける深度の範囲から放出される即発ガンマの通過を可能にするように構成され、上記深度は帯電ハドロンビームの方向で測定される。さらに、上記検出手段は、上記範囲内の各場所から放出される即発ガンマを検出するように構成され、上記計算および表示手段は、検出された即発ガンマから、上記即発ガンマが放出される場所での線量を示す値を導出するように構成され、上記範囲内の複数の場所に対する線量関連分布を示すように構成されている。

解決するべき課題
したがって、本発明の目的は、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置および方法を提供することであり、これは、既知の装置および方法の不利な点を少なくとも部分的に回避する。

これにより、本発明の特定の目的は、ビームによって患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達を検証するためのブラッグピークを判定する際のより高い分解能を可能にする患者の身体部分の処置をモニターするための装置および方法を提供することである。

具体的には、当該装置および方法は、範囲および線量送達を検証する際のビーム方向のブラッグピーク後に発生する即発ガンマ線およびフラグメントの非等方性部分を考慮するように設計され得ることが望ましい。

この課題は、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置および方法、ならびに独立請求項の主題に従って方法を実施するための実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品によって解決される。別々の方法または任意の恣意的な組み合わせで実現され得る本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に開示されている。

本明細書で使用されるように、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またはその文法上の変形は、記述された特徴、整数、工程もしくは構成要素、またはそれらのグループの存在を特定するために使用されるべきであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、工程、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではない。同じことが用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはその文法上の変形にも当てはまり、これは、用語「備える」に対する同義語として使用される。

本発明の第１の態様では、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置が開示され、ここで、検出器が、
粒子を含むビームを送達し、患者の身体部分上へのビームの伝搬の方向を調整するように設計されたビーム送達ユニットと、
少なくとも２つの個々の相互作用点における粒子と患者の身体部分との相互作用によって生成される即発ガンマ線についての情報を判定することによって、ビームにより患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達を検証するように設計された検証ユニットと、を備え、
検証ユニットは、少なくとも２つの個々の相互作用点に対して対称であり、ビームの伝搬の方向に対して垂直に配置されている対称軸を備える。

したがって、患者の身体部分の処置をモニターするための装置は、好ましくは、患者の身体部分の粒子線治療をモニターするために使用され得、患者の身体部分は腫瘍組織を含む。ここで、腫瘍組織は、癌によって患者の組織に誘発された可能性がある腫瘍変形を含み得る。一般的に使用されるように、「癌」という用語は、動物、特に哺乳動物、特にヒトの疾患を指し、通常「癌細胞」と呼ばれる体細胞の群による制御されていない増殖を特徴とする。この制御されていない増殖は、周囲の組織への侵入と破壊（すなわち「浸潤」）、および身体内の他の場所への生じ得る癌細胞の広がり（すなわち「転移」）を伴い得る。好ましくは、癌は、急性リンパ芽球性白血病、急性骨髄性白血病、副腎皮質癌、エイズ関連リンパ腫、肛門癌、虫垂癌、星状細胞腫、非定型奇形腫、基底細胞癌、胆管癌、膀胱癌、脳幹神経膠腫、乳癌、バーキットリンパ腫、カルチノイド腫瘍、小脳星状細胞腫、頸部がん、脊索腫、慢性リンパ性白血病、慢性骨髄性白血病、結腸癌、結腸直腸癌、頭蓋咽頭癌、子宮内膜癌、上胚葉芽細胞腫、上衣腫、食道癌、頭蓋外胚細胞腫瘍、性腺外胚細胞腫瘍、肝外胆管癌、胆嚢癌、胃癌、胃腸間質腫瘍、妊娠性絨毛性腫瘍、毛細胞白血病、頭頸部癌、肝細胞癌、ホジキンリンパ腫、下咽頭癌、視床下部および視覚経路の神経膠腫、眼内黒色腫、カポジ肉腫、喉頭癌、髄芽細胞腫、髄上皮腫、黒色腫、メルケル細胞癌、中皮腫、口癌、多発性内分泌腫瘍症候群、多発性骨髄腫、菌状息肉症、鼻腔および副鼻腔の癌、鼻咽頭癌、神経芽細胞腫、非ホジキンリンパ腫、非小細胞肺癌、口腔癌、口腔咽頭癌、骨肉腫、卵巣癌、卵巣上皮癌、卵巣胚細胞腫瘍、卵巣低悪性度腫瘍、膵臓癌、乳頭腫症、副鼻腔および鼻腔の癌、副甲状腺癌、陰茎癌、咽頭癌、褐色細胞腫、下垂体腫瘍、胸膜肺芽細胞腫、原発性中枢神経系リンパ腫、前立腺癌、直腸癌、腎細胞癌、網膜芽細胞腫、横紋筋肉腫、唾液腺癌、セザリー症候群、小細胞肺がん、小腸癌、軟組織肉腫、扁平上皮癌、扁平上皮頸部癌、精巣癌、喉癌、胸腺癌、胸腺腫、甲状腺癌、尿道癌、子宮肉腫、膣癌、外陰癌、ワルデンストレーム高ガンマグロブリン血症、およびウィルムス腫瘍からなるリストから選択され得る。

代替的にまたは追加的に、患者の身体部分の処置をモニターするための装置はまた、ビームによって提供される粒子によって照射されている患者の身体部分内の存在および／または元素組成を判定するために使用され得る。結果として、「患者の身体部分」という用語は、本発明に従って、一方では、患者の身体内で発達した組織、具体的には、上記のような特定の身体部分内で生成された腫瘍組織を含むが、他方では、故意にまたは偶然に、患者の特定の身体部分に導入された挿入物も含む。例として、患者の身体組成を調査することは、栄養状態を評価するための全身タンパク質の直接的な尺度としての全身窒素に関連し得る。これはまた、特定の汚染領域の肝臓および腎臓におけるカドミウム中毒の初期の症例を検出するためにも使用され得る。さらに、全身水素、全身塩素、および全身カルシウムも測定することが可能であり、その目的のために、生体内活性分析（ＩＶＡＡ）が利用され得る。さらなる例として、照射されたターゲットの元素組成を判定することは、照射された腫瘍組織の酸素および／または炭素の濃度を計算するために使用され得、それにより、さまざまなタイプの癌が、酸素および／または炭素の濃度の変動によって検出され得る。さらなる例として、挿入物は、主に医療目的のために、手術によって患者の身体内に導入されたインプラントであり得るか、またはそれを含み得る。さらなる例として、挿入物は、事故または損傷の結果として患者の身体内に導入され得る。したがって、本発明による装置はまた、特に金属インプラントが照射のターゲットボリュームに近くなり得る配置での、患者の身体内における金属インプラントなどの挿入物の存在および／または元素組成を判定するために使用され得る。結果として、「処置」という用語は、一方では、特に腫瘍組織内の癌を処置するための、放射線療法の適用を指すが、他方では、患者の身体部分を粒子ビームで処置することによって、患者のこの特定の身体内のインプラントなどの挿入物の存在および／または元素組成を判定することも指し得る。さらに、「患者」という用語は、一方では、ある種の医療処置を必要とするか否かにかかわらず、本発明に従って粒子ビームを伴う処置を受ける人を指し、他方では、ファントム、特に人型ファントムを指す。ここで、中性子、プロトン、または軽イオンは、即発ガンマ線の放出によって崩壊し得る人体から窒素、炭素、および／または酸素原子を励起し得る。ここで、インプラントに関連づけられている低エネルギー線が、金属または他の高Ｚ材料の存在を調査するための手段として使用され得、それにより、照射されたターゲットの組成を非侵襲的に評価することができる。例として、これは、直腸が照射されているか否かの情報を提供するために直腸にインプラントが挿入され得る前立腺癌において使用され得る。ここで、直腸は放射線に敏感であるが、前立腺に近いため、放射線からの影響を受けないようにすることが患者にとって望ましい。

上に示したように、本装置は、患者の身体部分が粒子を含むビームを伴う処置を受ける状況で使用される。本明細書で使用されるように、「ビーム」という用語は、特定の方向に放出され、その放出によって、ビームの「伝搬方向」とも略される、ビームの伝搬の方向を形成する複数の粒子を指す。さらに、ビームは、粒子を含み、伝搬方向に垂直な方向に所定の伸長を有する束であり得る。

本発明によれば、当該装置はビーム送達ユニットを備える。「ビーム送達ユニット」という用語は、ビームを患者の身体部分上へと送達し、患者の身体部分上へのビームの伝搬方向を調整する目的で設計されている装置を指す。この目的のために、ビーム送達ユニットは、好ましくは、放射線源によって提供されている入射粒子ビームの受け部と、好ましくは身体部分の断面形状およびその遠位表面の形状の両方に対して、可能な限り遠くまで照射されるべき患者の身体部分の体積測定に適合し得るような方法で入射粒子ビームを成形するように設計されている調整可能な送達ノズルとを備え得る。この目的のために、ビーム送達ユニットは、さらに、範囲変調器、ディグレーダ、コリメータ、および補償器のうちの少なくとも１つを備え得る。しかし、ビーム送達ユニットの他の種類の実施形態も考えられ得る。

本発明によれば、ビームは、ビームの方向に沿って伝搬する中性子またはイオンから選択されるハドロン粒子を含む。具体的には、好ましくは本明細書で使用されるイオンは、特に、プロトン¹ｐ、またはヘリウム⁴Ｈｅ、炭素¹²Ｃもしくは酸素¹⁶Ｏのイオンから選択され、これは、これらの種類またはタイプのイオンの各々が、効能および有効性の点で高い臨床的可能性を有するためである。これにより、炭素イオン¹²Ｃは、横方向の広がりの低減および生物学的効果の増大を示すため、特に好ましい。本発明に使用されるイオンは、好ましくは、電場と磁場の組み合わせを使用することによって粒子が加速されるサイクロトロンまたはシンクロトロンから選択される放射線源によって提供され得る。サイクロトロン内の粒子は一定の外部磁場によりらせん状に移動するが、シンクロトロン内の磁場は、加速された粒子を円軌道に保つことを可能にするように連続的に調整され、結果として粒子のための一定の閉ループ経路をもたらす。この方法で提供される粒子の一部は、その後、１つまたは複数のビームラインで移動する所望のイオンビームを生成するために使用される。

上でさらにすでに示したように、患者の健康な臓器がビームによって提供される粒子を受けることを可能な限り避けることが望ましい。この目的のために、本発明による装置は、粒子ビームによる患者の身体部分の処置をモニターするように設計されている。一般に使用されるように、「モニター」という用語は、データを継続的に取得し、そこから所望の情報を引き出すプロセスを指す。この目的のために、複数の測定信号が生成されて評価され得、そこから所望の情報を判定することができる。ここで、複数の測定信号は、固定または可変の時間間隔内で、または代替的にもしくは追加的に、少なくとも１つの予め特定された事象の発生時に記録され得る。特に、本発明による装置は、患者の身体部分における粒子範囲および患者の身体部分への線量送達を連続的に判定するように特に設計され得る。

モニタリングに基づいて、粒子ビームによって患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達の検証を実施することができる。一般に使用されるように、「検証」および「検証する」という用語は、患者の身体部分における粒子範囲および患者の身体部分への線量送達に関して、具体的には、患者の身体部分内のいわゆる「ブラッグピーク」の位置に関して証拠を提供することに関する。上に示したように、「ブラッグピーク」という用語は、患者の身体部分を通るビームの移動距離に関する入射ビームのエネルギー損失のグラフ表示を示す、いわゆる「ブラッグ曲線」内の顕著なピークを指す。利点として、ブラッグピークは、ビームによって提供される粒子が患者の身体部分内に静止するようになる直前に発生する。ここで、「範囲」という用語は、主にブラッグピークによって判定される患者の身体部分内の粒子の移動距離を指し、一方で「線量送達」という用語は、ブラッグピークでの粒子放射線の強度に関する。したがって、検証では、患者の健康な臓器が放射線を受けるのを防ぐことによって患者への副作用を大幅に減らすための患者の処置中に範囲の不確実性および安全マージンを低減することができる。

さらに、本発明による装置は検証ユニットを備える。本明細書で使用されるように、「検証ユニット」という用語は、ビームによって患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達を検証するように設計された装置に関する。この目的のために、検証ユニットは、粒子と照射された患者の身体部分との相互作用によって生成される即発ガンマ線についての情報を判定するように構成されている。一般に使用されるように、「相互作用」という用語は、粒子による照射時に患者の身体部分によって提供される反応を指す。さらに一般に使用されるように、「即発ガンマ線」という用語は、物質中の粒子の経路に関連して核反応によって誘発される二次放射線放出を指す。この目的のために、入射ビームによって提供されている粒子のエネルギーは、患者の身体部分内で吸収される。したがって、この方法で生成された即発ガンマ線は、臨床条件下での患者の身体部分内の粒子範囲および患者の身体部分への線量送達の検証、好ましくはリアルタイム検証のために本発明に従って使用することができ、これは、処置計画における不確実性を低減する結果となり得ることが好ましい。

本発明によれば、粒子ビームによる患者の身体部分の処置は、少なくとも２つの個々の相互作用点、好ましくは２、４、６、８、１２、またはそれ以上のさまざまな相互作用点における即発ガンマ線についての情報を判定することによってモニターされ、ここで、２、４、６、８、または１２の相互作用点が好ましい。概して、モニター目的で選択される相互作用点の数は、可能な限り労力を削減することによって高い空間分解能を有する十分な情報を達成するために調整され得る。本明細書で使用されるように、「相互作用点」という用語は、検証ユニットによって観察することができる粒子によるその照射時の患者の身体部分の特定の反応が起こる、患者の身体部分における位置を指す。上に示したように、即発ガンマ線は等方性ではなく、むしろ後方ピークおよび前方ピークのガンマ線に対してより高い収量を伴う。さらに、所望の範囲検証は、ビーム方向のブラッグピーク後に発生するフラグメントの存在が原因で、より複雑であることが判明した。その結果、粒子と患者の身体部分との少なくとも２つの個々の相互作用点で即発ガンマ線を判定することによって、技術水準に従う他の装置および方法と比較して、ブラッグピーク内の粒子範囲の検証の精度を高めることが可能になる。

本発明によれば、検証ユニットは対称軸を備え、対称軸は個々の相互作用点に関して対称である。一般に使用されるように、「対称軸」という用語は、対称軸によって生成されている検証ユニットの半分２つが、特に片方が鏡のように他方の画像のように見えるように、互いに同一である検証ユニットのセットアップおよび配置を指す。ここで、２つの半分は、物理的に、それぞれの検出器要素の対称的な配置などによって、同時に検証ユニットに存在することができる。以下により詳細に説明されるように、単一の検出器要素のみが物理的に検証ユニットに存在し得る代替の実施形態では、単一の検出器要素は、検証ユニット内で個々の相互作用点に関して対称位置に移動可能であり得る。

さらに本発明によれば、検証ユニットの対称軸は、ビームの伝搬の方向に対して垂直に位置づけられる。本明細書で使用されるように、「垂直」という用語は、ビームの伝搬方向に対する、９０°±１０°、好ましくは９０°±１°、好ましくは９０°±０．１°の角度を指す。同様に、「平行」という用語は、ビームの伝搬方向に対する、０°±１０°、好ましくは０°±１°、好ましくは０°±０．１°の角度に関する。したがって、検証ユニットによって判定される即発ガンマ線についての情報は、ビームの伝搬方向に垂直な成分のみを含む。

ビームの伝搬の方向に対する検証ユニットの対称軸の垂直配置の結果として、少なくとも１つの平面が形成され得、ここで、検証ユニットの検出器要素の少なくとも２つが対称的に位置づけられ得るか、または上記のような代替の実施形態では、検証ユニットの単一の検出器要素は、対称的に移動可能であり得る。検証ユニットが４つ、６つ、またはそれ以上の検出器要素を備え得る場合、対称的に位置づけられ得る検出器要素のうちの２つは、個々の平面を形成し得る。しかし、平面内の検出器要素の数に関係なく、各平面はビームの伝搬の方向と交差し得る。言い換えれば、平面は、検出されたすべての即発ガンマがこの平面内にあるように、ビームの方向に沿った直線と、検出器要素からの多数の可能な点の１つとを含む。

さらに、「放出角度」は、ビームの方向に沿った特定の相互作用点での即発ガンマ線の原点およびそれぞれの検出器要素による検出点によって定義され得る。検出されたすべての即発ガンマが上記で定義された平面内にあるため、放出角度は、検出される即発ガンマ線の原点である相互作用点の周りの平面上で回転し得る。患者の身体部分内の検出線および少なくとも１つの検出器要素の再構成は、少なくとも１つの検出点の位置およびビーム方向によって画定される直線についての情報を含む。言い換えれば、検出線をビームの伝搬の方向と交差させることで、相互作用点を検出することができる。本発明による配置の結果として、いくつかの放出角度は、同一平面で平面内に位置づけられる。直線および検出点を交差しない可能性のある異なる平面は関係性がない。結果として、ビームと患者の身体部分との相互作用によって生成される各即発ガンマ線に関して、即発ガンマ線の起点は、相互作用が起こった場所に関連づけられ得る。この位置で、ビームは、患者の身体部分におけるビームの深度が増すにつれて減少する比エネルギーを示し得る。さらなる結果として、角度断面は、ＲｕｓｉｅｃｋａらおよびＫｉｅｎｅｒによって示されるように放出角度に依存し得（上記を参照）、ここで、特定の放出角度は、他の放出角度よりも高い断面を示し得、結果として、他の放射角度と比較して特定の放射角度に対する即発ガンマ収量がより多くなることが期待される。

ビームの伝搬の方向に対する検証ユニットの対称軸の垂直配置のさらなる結果として、検証ユニットは、検出器要素およびビームの伝搬の方向によって形成される少なくとも１つの平面内でビームの伝搬方向に垂直に移動するように設計され、したがって、特に、患者の身体部分に衝突する粒子の少なくとも２つの個々の相互作用点での粒子と患者の身体部分との相互作用によって二次放射線放出として生成されている即発ガンマ線についての情報を取得するように設計されている。

粒子ビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための少なくとも２つの個々の相互作用点を使用することの特に重要な結果として、本発明による装置および方法は、患者の身体部分内の粒子範囲に対する絶対的値を判定するように設計される。本明細書において、「絶対的値」という用語は、数値および物理単位の形態で提供されるデータの一部を指し、ここで、物理単位は、具体的には、患者の身体部分内の、μｍで与えられるものなどの、距離を指す。この特徴は、相対的値の形態で粒子範囲を提供することが可能なだけの既知の装置および方法とは対照的であり、ここで、「相対的値」という用語は、数値のみ、または、距離などの患者の身体部分内の物理的な単位とは関係のない数値および任意の単位の形態で提供されるさらなるデータの一部を指す。粒子範囲に対する絶対的値を判定する結果として、患者の身体部分内の距離を高い空間分解能で判定することができ、それにより、入射粒子ビームによる患者の身体部分の処置を所望の粒子範囲に、特に癌によって誘発された腫瘍変形を含む腫瘍組織に制限することが可能になる。

本発明によれば、ビームの伝搬の方向に対する検証ユニットの対称軸の垂直配置は、さまざまな実施形態の形で提供され得る。

好ましい実施形態では、当該装置は、単一の回転ガントリと、患者位置決めプラットフォームとをさらに備え、ここで、ガントリおよび患者位置決めプラットフォームの少なくとも１つは、ビームの伝搬の方向が患者に対して異なる複数の位置に調整可能であるように、それらのもう１つに対して移動可能である。一般に使用されるように、「移動可能」という用語は、それぞれの部品の位置が、部品を異なる場所に移動させることができるように、固定されていないことを示す部品の特徴を指す。この種の構成では、当該装置の単一の部品のみを移動させることによって、すでにあるガントリと患者位置決めプラットフォームとの間の距離および／または相対的配向を修正することが可能になり得る。

さらに一般に使用されるように、「患者位置決めプラットフォーム」という用語は、患者を受容するように設計され、処置を受けるように設計された適切な位置に患者を移動させるように設計され、および処置中に患者をこの位置で維持するように設計されている受け入れ部を指す。この目的のために、好ましくは、移動または回転の６つの方向に対して患者を正確に位置決めするために、ロボット器具が利用され得る。しかし、さらなる種類の患者位置決めプラットフォームも実現可能であり得る。患者は、通常、長手方向軸に沿って回転対称性を有する幾何構造を示す人間であるため、患者位置決めプラットフォームは、好ましくは、患者のこの幾何構造を反映するために設計され得る。この構成の結果として、患者位置決めプラットフォームは、好ましくは患者の長手方向軸に適合され得る細長い形状を有するプラットフォームを含み得る。また、患者位置決めプラットフォームの細長い形状は、適合機能などの調整機能を利用することなどによって、患者位置決めプラットフォームの「平面」を画定するために使用され得る。

さらに一般に使用されるように、「回転ガントリ」または単に「ガントリ」という用語は、任意の所望の角度で、具体的には処置によって設計され得る角度で、粒子ビームを患者の身体部分に送達するために、患者位置決めプラットフォームを受け、患者位置決めプラットフォームに対して、好ましくは３６０°の完全な円にわたって、回転されるように構成されているユニットを指す。本実施形態によれば、ガントリ、患者位置決めプラットフォーム、またはガントリと患者位置決めプラットフォームの両方は、望まれるように患者に対する粒子の伝搬方向を調整するために移動させられるように設計され得る。

この好ましい実施形態では、ガントリは、可動側壁および可動前壁を含み得、ここで、前壁は側壁に対して垂直に配置され得る。本明細書で使用されるように、「側壁」という用語は、患者の長手方向軸に対して平行に位置するガントリの内面の第１の部分を指し、「前壁」という用語は、患者の長手方向軸に対して垂直に位置するガントリの内面のさらなる部分を指す。さらに、ガントリの残りの部分は、患者、医療関係者、またはサービス担当者による患者位置決めプラットフォームへのアクセスのために開き得る。本実施形態の結果として、前壁は、側壁に対して垂直な配向を想定し得る。しかし、ガントリに対する他の種類の実施形態に加えて、ガントリ内の患者位置決めプラットフォームのさまざまな方向および／または配向に関連し得るさらなる配置も実現可能である。

特定の実施形態では、ビーム送達ユニットおよび検証ユニットの両方は、側壁に連結され、側壁と共に同期して患者位置決めプラットフォームに対するさまざまな位置に移動可能であり得る。本明細書で使用されるように、「同期」という用語は、少なくとも２つの個々の部品の移動様式を指し、ここで、個々の部品は、同一の方向ベクトルおよび同一の回転ベクトルで移動させられ、方向ベクトルまたは回転ベクトルの各々は、ゼロベクトルにすることができる。本実施形態の結果として、ビームの伝搬方向に対する検証ユニットの対称軸の垂直配置は、処置中に維持されるが、側壁のみが移動可能であり、一方で、前壁または患者位置決めプラットフォームなどの、装置の他の部分は、所定の位置に維持され得る。

代替の実施形態では、ビーム送達ユニットは、側壁に連結され、側壁と共に患者位置決めプラットフォームに対するさまざまな位置に移動可能であり得、一方で、検証ユニットは、前壁に連結され、前壁と共にビーム送達ユニットと同期して患者位置決めプラットフォームに対するさまざまな位置に移動可能であり得る。すでに上で示したように、前壁は、好ましくは、この構成において、ビームの伝搬の方向に対する検証ユニットの垂直配置を特に簡単な方法で処置中に維持することができるように、側壁に対する垂直配向を想定し得る。

さらなる代替の実施形態では、ビーム送達ユニットは、患者位置決めプラットフォームに対する固定位置に提供され得、ここで、ビーム送達ユニットは、好ましくは０°または９０°の角度で、患者位置決めプラットフォームに対する任意の配向にビームを送達するように設計され得る。代替的に、ビーム送達ユニットは、４５°±４５°の角度でビームを送達するように設計され得る。したがって、ビーム送達ユニットは、患者位置決めプラットフォームによって画定されるような平面に対して鉛直配向または略鉛直配向で提供され得、一方で、検証ユニットは、好ましくは４５°の角度で、患者位置決めプラットフォームの移動との干渉を回避するために、それに対して垂直な配向で設けられ得るか、または患者位置決めプラットフォームとの衝突を回避するために、患者位置決めプラットフォームの周りで所望の位置に移動可能であり得る。この構成の結果として、検証ユニットは、ビーム送達ユニットの移動に関係なく、ビームの伝搬の方向に対する所望の垂直な配向を常に維持することができる。

さらなる代替の実施形態では、国際公開第２０１９／２２４２１５号に開示されるものなどのトロイダルガントリが使用され得、ここでは、ガントリは回転しない。ここで、ビームはさまざまな考えられ得る方向を有し、磁場はトーラス内でゼロである。しかし、本発明による装置は、ガントリとは独立して回転することによって使用され得るが、それでも、ビームの方向に垂直である。ここで、装置の同期は、ビームの方向に関連する事前情報を使用することによって提供され得、少なくとも１つの検出器要素は、ガントリではなく、ビームの方向と同期される。代替方法として、独立した装置が、ビームの考えられ得る送達角度に取り付けられてもよい。

以下では、独立した方法で、または任意の恣意的な組み合わせで実現され得る本発明のさらに好ましい実施形態が、より詳細に開示される。

特に好ましい実施形態では、検証ユニットは少なくとも１つの検出器要素を備え得、ここで、検出器要素は、粒子と患者の身体部分との相互作用によって生成されるような即発ガンマ線を判定するように設計される。

本明細書で使用されるように、「検出器要素」という用語は、入射即発ガンマ線から測定可能な信号を生成するように設計されている装置を指す。この目的のために、測定可能な信号は、好ましくは、電気信号、具体的には電圧または電流から選択され得る。特に、検出器要素は、光電子増倍管（ＰＭＴ）、固体単一光子感知デバイス（シリコン光電子増倍器；ＳｉＰＭ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、または量子イメージセンサ（ＱＩＳ）チップのうちの少なくとも１つから選択され得る。しかし、他の種類の検出器要素も実現可能であり得る。検証ユニットが複数の個々の検出器要素を備え得る場合、個々の検出器要素間の測定された信号の比較可能性を高めるために、個々の検出器要素が同じタイプおよび種類のものであることが特に好ましい。

この特に好ましい実施形態では、検証ユニットは、少なくとも２つの検出器要素、好ましくは２、４、６、８、１２、またはそれ以上の検出器要素を備え得る。ここで、２つの検出器要素は、互いに離間されており、したがって、好ましくは同時に、少なくとも２つの個々の相互作用点で即発ガンマ放射についての情報を判定することができる。しかし、即発ガンマ線についての情報を連続的に判定することも、代替的または追加的に実現可能であり得る。

さらに、各検出器要素は、好ましくは、ビームの伝搬方向に垂直に患者の身体部分に向かってまたはそこから離れて移動可能であるように設計され得、それにより、各検出器要素と患者の身体部分との間の距離が、各検出器要素ごとに等しく維持される。各検出器要素と患者の身体部分との間で同じ距離を維持することにより、同じ強度の即発ガンマ線についての所望の情報を判定することが可能になり、したがって、各検出器要素間の測定された信号の比較可能性が増加する。本明細書で使用されるように、「身体部分に向かってまたそこから離れて」という用語は、特定の検出器要素と患者の身体部分との間の距離を短縮または延長させる移動に関する。この方法で特定の検出器要素を移動させることにより、２つの個々の相互作用点間の距離を調整することができる。その結果として、ビームの伝搬方向に沿った位置に焦点を当てるまたは焦点を外すことができ、それにより、即発ガンマ線の検出のための空間分解能がこの方法で設定され得る。この目的のために、各検出器要素は、特定の実施形態では、支持体の個々の部材に適用することができ、ここで、支持体は、ガントリの側壁など、ガントリに直接連結され得、少なくとも１つの個々の部材は、ビームの伝搬方向に垂直な方向にガントリに対して移動可能である。さらなる構成では、４つまたはそれ以上の検出器要素がアレイの形態で配置され得る。検出器要素、支持体、および支持体の個々の部材に関する詳細については、以下の説明の例が参照され得る。しかし、検出器要素のさらなる種類の配置も考えられ得る。

代替の実施形態では、検証ユニットは単一の検出器要素のみを備え得る。しかし、それにもかかわらず、少なくとも２つの個々の相互作用点での即発ガンマ線についての情報を判定することができるようにするために、単一の検出器要素は、好ましくは、患者の身体部分に対する検証ユニット内の少なくとも２つの異なる位置に配置されるように設計され得る。少なくとも２つの異なる位置での配置間の移動中、検出器要素と患者の身体部分との間の距離は、好ましくは、上に示される理由と同じ理由で、各々の異なる位置ごとに維持される。したがって、この代替の実施形態では、単一の検出器要素は、ビームの伝搬方向に垂直に患者の身体部分に向かってまたはそこから離れて検出器要素を移動させる第２の時間スケールと比較して速い第１の時間スケールで、少なくとも２つの異なる位置間を移動し得、それにより、個々の相互作用点間の距離は、上述したように調整することができる。ここで、検出器要素を身体部分に向かってまたはそこから離れて移動させることは、等エネルギースライス（ＩＥＳ）に関連付けられ得る。スライスごとに、検出器要素を所望の分解能に応じた位置に移動させることができる。ここで、最も遠位の端のスライスは、より高い分解能のためのより焦点を絞った構成を要求し得る。例として、スライスごとの送達時間は５秒であり、その後、２つの後続するスライス間に４秒の休止が続き得る。本例では、４秒の休止は、上で定義されたような第２の時間スケールを構成し得、ここで、５秒の第１の時間スケールは、検出器要素の２つの異なる位置間の移動を含む送達時間であり得る。しかし、送達速度を上げるための複数のＩＥＳ送達の場合、本実施形態は、依然として最も遠位のスライスに焦点を合わせるために使用され得る。単一の検出器要素のみを使用することは、その簡潔性のために装置の質保証の目的で利点があり得るが、少なくとも２つ、好ましくは４、６、８または１２の検出器要素が、特に、患者の実際の処置に好まれ得、これは、この構成によって、検証ユニットの感度を向上させ、したがって、患者の身体部分内の粒子範囲の判定のための空間分解能を向上させることが可能であるためである。

さらに、検証ユニットは、さらに、コリメータユニットを備え得る。一般に使用されるように、「コリメータユニット」という用語は、粒子と患者の身体部分との相互作用によって生成された後ではあるが、少なくとも１つの検出器要素に入る前に、即発ガンマ線をコリメートおよび成形するように設計されている装置を指す。対応する検出器要素においてその検出前に即発ガンマ線をコリメートすることで、利点として、患者の身体部分内での即発ガンマ線の検出の空間分解能の所望の増大が結果としてもたらされ得る。しかし、コリメータユニットのない検証ユニットも考えられ得る。

加えて、検証ユニットは、さらに、評価装置を備え得る。一般に使用されるように、「評価装置」という用語は、少なくとも１つの検出器要素によって取得され、具体的には、少なくとも１つの検出器要素によって評価装置に提供されている測定可能な信号に基づいている即発ガンマ線についての情報を判定するように設計されている装置を指す。この目的のために、少なくとも１つの検出器要素と評価装置との間の有線ベースの接続、または代替的または追加的に無線接続が提供され得る。

本発明による評価装置は、特に、ビームによって患者の身体部分に提供されるような粒子範囲および粒子の線量送達を検証するように設計され得、ここで、この種の情報は、少なくとも１つの検出器要素によって評価装置に提供される測定可能な信号に基づき得る。この目的のために、評価装置は、好ましくは１０ｎｓ、より好ましくは４ｎｓ、より好ましくは１ｎｓ以下のサンプリングレートを有する、高速アナログ－デジタル変換器を備え得る。ここで、高速アナログ－デジタル変換器は、好ましくは、フラッシュアナログ－デジタル変換器（ＦＡＤＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、バーサモジュールユーロカード（ＶＭＥ）、デジタイザ、タイム読み出しボード（ＴＲＢ）、またはオシロスコープのうちの少なくとも１つから選択され得る。しかし、他のタイプの高速アナログ－デジタル変換器も考えられ得る。

本発明のさらなる態様では、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための方法が開示されている。ここで、本発明による方法は少なくとも以下の工程を含むが、追加の工程がさらに実施されてもよい。好ましい実施形態では、示された工程は順次アプローチで実施され得るが、続く工程は、少なくとも部分的に、前の工程と同時に実施され得る。代替の好ましい実施形態では、言及される工程は、特に、本方法を実施するために必要な時間の最小化および／または空間の保存のための、統合的アプローチまたは順次アプローチと統合的アプローチとを組み合わせた混合アプローチで実施され得る。さらに、ここに示されていないさらなる工程が実施されてもよい。

特に、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための方法は、
本明細書の他の場所に記載されるように、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置を設ける工程と、
粒子を含むビームを送達し、患者の身体部分へのビームの伝搬の方向を調整する工程と、
粒子を含むビームと患者の身体部分との少なくとも２つの個々の相互作用点における粒子と患者の身体部分との相互作用によって生成される即発ガンマ線についての情報を判定する工程と、
ビームによって患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達を検証する工程と、を含む。

特に好ましい実施形態では、即発ガンマ線についての情報を判定する工程は、好ましくは、
検証ユニットによって備えられる少なくとも１つの検出器要素をビームの伝搬の方向に垂直に移動させることによってビームの伝搬の方向に沿った少なくとも２つの位置を指定する工程と、
検証ユニットによってさらに備えられる支持体の個々の部材を移動させる工程であって、少なくとも１つの検出器要素が個々の部材に適用され、ビームの伝搬の方向に沿った位置に焦点が当てられるまたは焦点が外されるように、個々の部材が、患者の身体部分に向かってまたは離れて移動させられ、それによって、即発ガンマ線の検出のための空間分解能が設定される、工程と、
即発ガンマ線と少なくとも１つの検出器要素との相互作用によって生成される信号を検出する工程と、を含む。

この特に好ましい実施形態では、即発ガンマ線についての情報を判定する工程は、好ましくは、
粒子と患者の身体部分との間の多数の角度断面を判定する工程であって、各角度断面が３０°から１５０°の異なる放出角度に対して判定される、工程と、
各相互作用点に対する粒子と患者の身体部分との相互作用によって生成されるビームおよび即発ガンマ線のエネルギーを評価する工程と、をさらに含む。

この特に好ましい実施形態では、各相互作用点に対するビームおよび即発ガンマ線のエネルギーを評価する工程は、特に、
患者の身体部分内の相互作用点と少なくとも１つの検出器要素との間の検出線を再構築する工程と、
検出線をビームの伝搬の方向と交差させ、それによって相互作用点を検出する工程と、
エネルギーおよび角度断面に関する多数の相互作用点を判定する工程であって、それによって、ビームにより患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達が検証される、工程と、を含み得る。

示された方法の工程に加えて、さらなる方法の工程、特に「処置を計画する」工程も実施されてもよく、これは、以下のサブ工程：
ビームの伝搬の方向を決定する工程と、
線量を受けることにより処置される少なくとも１つの身体部分を決定する工程と、
線量を受けないことで処置されない少なくとも１つのさらなる身体部分を決定する工程と、
処置される少なくとも１つの身体部分内の少なくとも１つの領域に送達されるビームおよび多数の粒子の少なくとも１つのエネルギーを決定する工程と、を含み得る。

この好ましい実施形態では、患者の身体部分へのビームによる粒子の送達は、以下のさらなるサブ工程：
処置計画と本発明による方法および装置を用いた処置中に取得されたデータとの間の範囲差および線量差を測定する工程と、
少なくとも１つの差が、さらなるアクションを実行する必要があるような大きすぎるズレを生じているかどうかを判断する工程と、
ズレが大きすぎる場合、本発明による方法および装置によって取得された情報も使用して新たな処置計画を確立する工程と、
「粒子を含むビームを送達し、患者の身体部分上へのビームの伝搬の方向を調整する」上記の工程を更新する工程と、に従って処置計画と測定値との間に誤差が発見された場合に修正することができる。

本発明のさらに好ましい実施形態では、特定のエネルギーで即発ガンマ収量を判定するためのモデルが、すべてのビームエネルギーおよび放出角度に対して確立され得、ここで、モデルは、好ましくは、粒子と患者の身体部分との間の角度断面、検出器要素の特性、ビーム、患者、および検証ユニット間の相対位置、および随意に、処置計画を含む。

さらなる態様では、本発明は、本明細書の他の場所に記載されるような粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための方法に関する。この方法は、特に、装置の試運転中、または毎週、２週間ごと、または毎月などの定期的な品質評価期間で、頻繁に実施され得る。この方法は、
本明細書の他の場所に記載されるように、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置を設ける工程と、
粒子を含むビームを送達し、代理ファントムの身体部分へのビームの伝搬の方向を調整する工程と、
患者内の特定の深度でのビームのエネルギーを計算し、即発ガンマ線のエネルギーおよび収量を測定する工程と、
すべてのビームエネルギー、放出角度、および特定のエネルギーでの即発ガンマ収量に対する多数の角度断面を判定する工程と、
任意で、代理ファントム内の特定の深度でのビームのエネルギーと即発ガンマ線のエネルギーとを組み合わせる工程と、
すべてのビームエネルギーおよび放出角度に対する特定のエネルギーでの即発ガンマ収量を判定するためのモデルを確立する工程と、
エネルギーおよび角度断面に関する多数の相互作用点を判定する工程であって、それによって、ビームにより患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達が検証される、工程と、
モデルの予測を即発ガンマ線の測定から得られた結果と比較する工程と、
ビームによって患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達を検証する工程と、を含み得る。

当該方法に関するさらなる詳細については、本明細書の他の場所に記載されるように、本発明に従う粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置が参照され得る。

さらなる態様では、本発明は、本明細書の他の場所に記載されるような方法を実施するための実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品について言及している。コンピュータプログラム製品に関するさらなる詳細については、本明細書の他の場所に記載されるように、本発明に従う粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための方法および装置が参照され得る。

本発明による装置および方法は、既知の装置および方法を上回るかなりの利点を提供する。特に、粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置および方法は、ビームによって患者の身体部分に提供される粒子の範囲および線量送達を検証するためのブラッグピークを判定するためにより高い分解能で患者の身体部分の処置をモニターすることができる。具体的には、装置および方法は、利点として、範囲および線量送達を検証するときにビーム方向のブラッグピーク後に発生する即発ガンマ線およびフラグメントの非等方性部分を考慮するために使用することができる。さらに、これは、照射されたターゲットの元素組成を判定するために使用することができる。さらに、これは、ビーム経路内の高Ｚ材料を追跡するために使用することができる。さらに、これは、処置前の質保証および計画検証に使用することができる。

本発明は、特に、Ｈｕｅｓｏ－Ｇｏｎｚａｌｅｚら（上記を参照）によって提案される方法と同様の方法で、携帯型フレームが、放射線治療放射線源と患者との間を移動することができる、患者を中心に回転する連結されたおよび移動可能な光子画像化装置を開示する米国特許出願公開第２００６／０１１３４８２号明細書とは対照的である。本発明によれば、ビームの範囲は、ビーム方向に沿ったさまざまなより近いまたはより遠い相互作用点で即発ガンマ線を測定することによってリアルタイムで制御することができる。したがって、伴う幾何学的問題は、さまざまであり、それぞれの目的にも使用される変数である。それらの応答線は等方性であり、臓器における陽電子消滅から結果として生じる信号はその臓器の取り込みに依存するが、本発明による応答線は、実際にビームによって交差されている患者の身体部分からの放射に関連している。米国特許出願公開第２００６／０１１３４８２号明細書は、患者の処置の適応のために、解剖学的、形態学的および／または機能的ビューで患者を追跡または撮像しようとするが、本発明によるビームの追跡および／または撮像は、患者の身体部分内のビームの位置決めを適応させるように実施される。

本発明は、特に、ブラッグピークの代わりに光子移動シフトの判定を開示する欧州特許出願公開第２９５０１１９号明細書とは対照的である。この光子移動シフトは、第１の時間幅と第２の時間幅との差に等しい時間間隔で光子が移動した距離として定義される。これにより、第１および第２の時間幅は、個々の相互作用点の代わりに、拡張された特別な間隔をスキャンする２つの検出器からタイミングプロファイルを介して取得される。その後、光子移動シフトから得られた情報は、ターゲットにおける侵入深さを計算するために使用されるが、さらなるパラメータに依存する送達線量の計算には使用されない。

本発明はさらに、検出器の配置および移動のそれぞれに対称性がないことを開示している国際公開第２０１２／１５２９３８号²とは特に対照的である。スリットカメラ装置を使用してそこで提案されているような概念は、むしろ、相互作用点の非対称検出に依存している。検出器はさらに、比較的薄く、即発ガンマ線の全エネルギーを吸収することができないため、空間分解能を増大させるには複数の検出器が必要とされる。スリットカメラは、同じ基本概念に従う国際公開第２０１２／１０４４１６号でより詳細に説明されている。また、特開２０１０－０３２４５１号公報およびＲｉｃｈｔｅｒらは、検出器のセットアップに関する対応する空間対称性を開示していない。それらは、さらに、即発ガンマ分布から送達線量を取得するための方法も開示していない。これに関連して、ＲｉｃｈｔｅｒらはＣＴベースの線量再構成を開示しているだけである。

本発明のさらなる随意の詳細および特徴は、好ましくは従属請求項と組み合わせて、好ましい実施形態の続く説明から導出され得る。ここで、それぞれの特徴は、独立した方法で、または任意の組み合わせで実現され得る。本発明は好ましい実施形態に限定されない。図中の同一の参照番号は、同一の要素、または同一もしくは類似した機能を有する要素、またはそれらの機能に関して互いに対応する要素を指す。

図１は、上面視での本発明による粒子ビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置の好ましい実施形態を例示し、ここで、装置は、側面配置のビーム送達ユニットおよび２つの個々の検出器要素を有する検証ユニットを備える。 図２は、斜視での粒子ビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置のさらに好ましい実施形態を例示し、ここで、装置は、側面配置のビーム送達ユニットおよび８つの個々の検出器要素を有する検証ユニットを備える。 図３は、斜視での粒子ビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための装置のさらに好ましい実施形態を例示し、ここで、装置は、上面配置のビーム送達ユニットおよび２つの個々の検出器要素を有する検証ユニットを備える。 図４Ａは、側面視での図３の粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための方法の好ましい実施形態をさらに例示し、ここで、検出器要素は、２つの個々の相互作用点間の距離を調整するために図４Ａと図４Ｂとの間で移動させられ、これにより、即発ガンマ線の検出のための空間分解能が設定される。 図４Ｂは、側面視での図３の粒子を含むビームによる患者の身体部分の処置をモニターするための方法の好ましい実施形態をさらに例示し、ここで、検出器要素は、２つの個々の相互作用点間の距離を調整するために図４Ａと図４Ｂとの間で移動させられ、これにより、即発ガンマ線の検出のための空間分解能が設定される。

好ましい実施形態の説明
図１は、上面視での、本発明による粒子１１８を含むビーム１１６による患者１１４の身体部分１１２の処置をモニターするための装置１１０の好ましい実施形態を例示している。すでに上で示したように、好ましくは本発明に関連して使用される粒子１１８は、中性子⁰ｎ、プロトン¹ｐから、またはヘリウム⁴Ｈｅ、炭素¹²Ｃもしくは酸素¹⁶Ｏのイオンから選択されるハドロンであり、特に、これは、これらの粒子１１８が効能および有効性の点で高い臨床的可能性を示すためですある。しかし、他の種類の粒子１１８も本発明の装置１１０によって依然として使用することができる。

図１に概略的に示されるように、装置１１０は、本明細書で調整可能な送達ノズル１２２の形態で提供されるビーム送達ユニット１２０を備える。本発明によれば、ビーム送達ユニット１２０は、粒子１１８を含む入射ビーム１１６を送達するために、および同時に、ビーム１１６によって含まれる粒子１１８が、想定された処置を実行するために粒子１１８に対するターゲットボリュームとして選択された患者１１４の所望の身体部分１１２に実際に衝突し得るように、ビーム１１６の伝搬の方向１２４を調整するために設計されている。その結果として、ビーム送達ユニット１２０、特に調整可能な送達ノズル１２２は、ビーム１１６が、可能な限り遠くまで、具体的には、身体部分１１２の断面形状および身体部分１１２の遠位表面の形状の両方に関する、照射されるべき身体部分１１２の立体測定に適合し得るように、入射ビーム１１６を成形し得る。この目的のために、ビーム送達ユニット１２０は、さらに、走査マグネット、範囲変調器、ディグレーダ、コリメータ、および補償器のうちの少なくとも１つを備え得る。しかし、ビーム送達ユニット１２０のための他の種類の配置も考えられ得る。

この点に関して、図１は、照射された患者１１４の身体部分１１２を通るビーム１１６の移動距離に関する入射ビーム１１６のエネルギー損失のグラフ表示を示す、いわゆるブラッグ曲線１２６をさらに概略的に例示している。ハドロン粒子１１８を含むビーム１１６は、ブラッグピーク１２８としても示されるブラッグ曲線１２６のピークがハドロン粒子１１８が静止するようになる直前に発生するという、利点のある効果を示している。したがって、健康な臓器が放射線を受けるのを防ぐために、ブラッグピーク１２８が、照射された患者１１４の身体部分１１２内にある位置を想定することが望ましい。

この問題を解決するために、装置１１０は、ビーム１１６によって照射された患者１１６の身体部分１１２に提供されるような粒子１１８の範囲および線量送達を検証するように設計されている検証ユニット１３０を備える。図１Ａの好ましい実施形態では、検証ユニット１３０は、互いに離間されている、したがって、好ましくは同時に情報を判定することができる、２つの個々の検出器要素１３２を備える。しかし、情報を連続的に判定することも代替的または追加的に実現可能であり得る。ここで、各検出器要素１３２は、矢印１３８によって示されるように、患者１１４の身体部分１１２に向かってまたは離れて移動可能である個々の部材１３６を有する支持体１３４に取り付けられ、各検出器要素１３２と患者１１４の身体部分１１２との間の同じ距離が維持される。図４Ａおよび図４Ｂに関連してより詳細に以下に説明されるように、個々の部材１３６は、それゆえ、個々の検出器要素１３２に対する空間分解能を設定するために、患者の身体部分に向かってまたは離れて移動させられ得る。ここで、支持体１３４および対応する個々の部材１３６は、例示されるように、または検出器要素１３２を取り付け、検出器要素１３２を、示された方法で患者１１４の身体部分１１２に向かってまたは離れて移動させることが可能である限り、さまざまな種類の異なる配置または構成で提供され得ることが示されている。

患者１１６の身体部分１１２を照射する粒子１１８の範囲および線量送達を検証する目的で、検証ユニット１３０は、即発ガンマ線１４０についての情報を判定するように構成され、ここで、即発ガンマ線１４０は、入射ビーム１１６によって提供されるような粒子１１８と照射された患者１１４の身体部分１１２との相互作用によって生成される。すでに上で説明したように、即発ガンマ線１４０は、患者１１４の身体部分１１２の内部で吸収される入射ビーム１１６のエネルギーによって提供されている粒子１１８の経路に関連して核反応によって誘発される二次放射線放出を指す。したがって、この方法で生成される即発ガンマ線１４０は、臨床条件下での患者１１４の身体部分１１２内の粒子範囲および患者１１４の身体部分１１２への線量送達の検証、好ましくはリアルタイム検証のための適切なツールを構成し、したがって、処置計画の不確実性の低下を可能にする。

結果として、検証ユニット１３０によって備えられる各検出器要素１３２は、粒子１１８と照射された患者１１４の身体部分１１２との相互作用によって生成されている即発ガンマ線１４０を判定するように設計される。この目的のために、検出器要素１３２は、入射即発ガンマ線１４０から測定可能な信号を生成するように設計され、ここで、測定可能な信号は、好ましくは、電気信号、具体的には電圧または電流から選択され得る。したがって、特に、検出器要素１３２は、光電子増倍管（ＰＭＴ）、固体単一光子感知デバイス（シリコン光電子増倍器；ＳｉＰＭ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、または量子イメージセンサ（ＱＩＳ）チップのうちの少なくとも１つから選択され得る。しかし、他の種類の検出器要素も実現可能であり得る。検証ユニット１３０が、図１から図４Ｂに例示されるように、少なくとも２つの個々の検出器要素１３２を備え得る場合、個々の検出器要素１３２間の測定された信号の比較可能性を高めるために、個々の検出器要素１３２が同じタイプおよび種類のものであることが特に好ましい。

図１にさらに例示されるように、検証ユニット１３０は、好ましくは、粒子１１８と患者１１２の身体部分１１２との相互作用によって生成された後ではあるが、対応する検出器要素１３２に入る前に、即発ガンマ線１４０をコリメートおよび成形するように設計されているコリメータユニット１４２を備え得る。対応する検出器要素１３２における検出前に即発ガンマ線１４０をコリメートするための例示されたコリメータユニット１４２を使用することで、利点として、患者１１４の身体部分１１２内の即発ガンマ線１４０の検出の空間分解能の所望の増加が結果としてもたらされ得る。しかし、検証ユニット１４０がコリメータユニット１４２なしで提供され得ることも考えられる。

加えて、検証ユニット１４０はさらに、評価装置１４４を備え、評価装置１４４は、特に検出器要素１３２によって評価装置１４４に提供されるような測定可能な信号を評価することによって、検出器要素１３２によって取得されるような即発ガンマ放射１４０についての情報を判定するように設計されている。情報の交換のために、検出器要素１３２と評価装置１４４との間の、図１に概略的に示されるような、有線ベースの接続１４５、または代替的もしくは追加的に、無線接続（ここでは図示されず）が提供され得る。評価装置１４４は、特に、ビーム１１６によって患者１１４の身体部分１１２に提供されるような粒子１１８の粒子範囲および線量送達を検証するように設計され得る。この目的のために、評価装置１４４は、好ましくは１０ｎｓ、より好ましくは４ｎｓ、より好ましくは１ｎｓ以下のサンプリングレートを有する、高速アナログ－デジタル変換器を備え得る。ここで、高速アナログ－デジタル変換器は、好ましくは、フラッシュアナログ－デジタル変換器（ＦＡＤＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、バーサモジュールユーロカード（ＶＭＥ）、デジタイザ、タイム読み出しボード（ＴＲＢ）、またはオシロスコープのうちの少なくとも１つから選択され得る。しかし、他のタイプの高速アナログ－デジタル変換器も考えられ得る。

さらに、評価装置１４４は、好ましくは装置１１０の外側に位置づけられ得る、モニタ１４６およびキーボード１４８に接続され得る。代替的または追加的に、処理装置（ここでは図示されず）が、有線または無線の方法で、評価装置１４４に接続されてもよく、ここで、処理装置は、マスタスレーブ関係などで、評価装置１４４を制御するように設計され得る。しかし、さらなる種類の処理装置も実現可能であり得る。

本発明によれば、検証ユニット１３０の対称軸１４９が、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に対して垂直（perpendicular）に位置づけられ、結果として、検証ユニット１３０が、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に垂直な配向で即発ガンマ線１４０についての所望の情報を判定するように位置づけられている、検証ユニット１３０の配置がもたらされる。したがって、検証ユニット１３０によって判定される即発ガンマ線１４０についての情報は、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に垂直である（複数の）成分のみを含む。この目的のために、検証ユニット１３０は、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に垂直に移動するように設計され、したがって、検証ユニット１３０が、患者１１４の身体部分１１２に衝突する粒子１１８の少なくとも２つの個々の相互作用点１５０で即発ガンマ線１４０についての情報を判定することが可能になる。さらなる詳細については、以下の図４Ａおよび図４Ｂの説明が参照され得る。

図１に例示されるように、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に対する検証ユニット１３０の対称軸１４９の垂直配置は、両方が装置１１０によってさらに備えられ得る回転ガントリ１５２および患者位置決めプラットフォーム１５４の相対配置によって提供される。図１に概略的に示されるように、患者位置決めプラットフォーム１５４は、患者１１４を受けるように設計され、処置を受けるように設計された適切な位置に患者１１４を移動させるように設計され、および処置の持続期間中に患者１１４をこの位置で維持するように設計されている受け部を備える。この目的のために、好ましくは、移動または回転の６つの方向に対して患者１１４４を正確に位置決めするために、ロボット器具が利用され得る。

さらに、回転ガントリ１５２は、患者位置決めプラットフォーム１５４を受容し、好ましくは、患者位置決めプラットフォーム１５４に対して、３６０°の完全な円にわたって、連続的に、または任意の段階でもしくは所定段階で回転するように構成され、これによって、ビーム１１６は、任意の所望の角度で、具体的には処置計画によって設計され得る角度で、患者１１４の身体部分１１２に送達される。本実施形態によれば、回転ガントリ１５２および／または患者位置決めプラットフォーム１５４は、所望の方法で、患者１１４に対するビーム１１６の伝搬の方向１２４を調整するために移動させることができる。これにより、回転ガントリ１５２と患者位置決めプラットフォーム１５４との間の距離および／または相対的な配向は、装置１１０の単一の部分を移動させることによって修正することができる。

装置１１０のこの好ましい実施形態によれば、回転ガントリ１５２は、可動側壁１５６および可動前壁１５８を含み得、ここで、前壁１５８は側壁１５６に対して垂直に配置され得る。図１に概略的に示されるように、ビーム送達ユニット１２０は、側壁１５６に連結され、側壁１５６と共に患者位置決めプラットフォーム１５４に対するさまざまな位置に移動可能であり得、一方で、検証ユニット１３０は、前壁１５８に連結され、前壁１５８と共にビーム送達ユニット１２０と同期して患者位置決めプラットフォーム１５４に対するさまざまな位置に移動可能であり得る。前壁が、好ましくは、側壁１５６に対する垂直配向を取り得るので、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に対する検証ユニット１３０の対称軸１４９の垂直配置は、特に簡単な方法で患者１１４の処置中に維持することができる。

本発明のさらなる実施形態（ここでは図示されず）では、ビーム送達ユニット１２０および検証ユニット１３０の両方は、側壁１５６に連結されてもよく、側壁１５６と共に同期して患者位置決めプラットフォーム１５４に対するさまざまな位置に移動可能であり、それにより、処置中にビーム１１６の伝搬の方向１２４に対する検証ユニット１３０の対称軸１４９の垂直配置を維持するが、側壁１５６のみが移動させられ得る一方で、前壁１５８または患者位置決めプラットフォーム１５４などの装置の他の部分は、所定の位置に維持され得る。

本発明のさらなる実施形態（ここでは図示されず）では、ビーム送達ユニット１２０は、患者位置決めプラットフォーム１５４によって画定されている平面に対して鉛直配向（vertical orientation）または略鉛直配向で提供され得、ここで、略鉛直配向は、鉛直配向から±１５°、好ましくは±５°のズレを指すが、検証ユニット１３０は、好ましくは４５°の角度で、患者位置決めプラットフォーム１５４の移動との干渉を回避するために、それに対して垂直配向で設けられてもよい。代替方法として、検証ユニット１３０は、患者位置決めプラットフォーム１５４との衝突を回避するために、患者位置決めプラットフォーム１５４の周りを所望の位置に移動可能であり得る。

図２は、検証ユニットが８つの個々の検出器要素１３２を備える、本発明による装置１１０のさらに好ましい実施形態を例示している。ここで、検証ユニット１５０の対称軸１４９は、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に直交しているが、検出器要素１３２は、約±１４０°まで回転し得る。概略的に示されるように、検出器要素１３２のうちの４つは、患者１１４の身体部分１１２に向かってまたは離れて一緒に移動することができるように、個々の支持体１３４に適用される。しかし、さらなる数の個々の検出器要素１３２または個々の検出器要素１３２の異なる配置も実現可能であり得る。したがって、ビーム１１６によって提供されるような粒子１１８による患者１１４の身体部分１１２の処置は、好ましくは、２つまたはそれ以上の異なる相互作用点でモニターされ得、それにより、技術水準に従う既知の装置と比較したブラッグピーク１３８内の粒子範囲の検証の精度を増大させることができる。

図２に例示されるようなさらなる特徴の詳細な説明については、上記の図１の説明が参照され得る。

図３は、ビーム送達ユニット１２０が、患者位置決めプラットフォーム１５４によって画定された平面に対して水平配向（horizontal orientation）または略水平配向で提供され得る、本発明による装置１１０のさらに好ましい実施形態を例示している。図３に概略的に示されるように、ここで再び調整可能な送達ノズル１２２の形態で提供されるビーム送達ユニット１２０は、患者位置決めプラットフォーム１５４に対してビーム１１６を垂直な配向で送達するように設計されている。しかし、ビーム送達ユニット１２０は、代替的に、４５±４５°の角度でビームを送達するように設計されてもよい。その結果、検証ユニット１３０は、ビーム送達ユニット１２０の移動に関係なく、常にビーム１１６の伝搬の方向１２４に対する垂直配向で維持することができる。

図３に例示されるようなさらなる特徴の詳細な説明については、上記の図１の説明が参照され得る。

図４Ａおよび図４Ｂは、検出器要素１３２が、支持体１３４の個々の部材１３６を使用することによって患者１１４の身体部分１１２から離れて図４Ａと図４Ｂとの間で移動させられる、側面視での図３による好ましい実施形態をさらに例示している。このようにして、２つの個々の相互作用点１５０間の距離１６０を調整することができ、それにより、即発ガンマ線１４０の検出のための空間分解能を設定する。即発ガンマ線１４０についての情報を判定するための少なくとも２つの個々の相互作用点１５０を使用した結果として、装置１１０は、患者１１４の身体部分１１２内の粒子範囲についての絶対的値を判定するように設計されている。粒子範囲についての絶対的値を判定した結果として、患者１１４の身体部分１１２内の距離を高い空間分解能で判定することができ、それにより、入射ビーム１１６の粒子１１８による身体部分１１２の処置を所望の粒子範囲に制限すること、特に癌によって誘発された腫瘍変形を含む腫瘍組織に制限することが可能になる。

本発明のさらなる実施形態では、検証ユニット１３０は、単一の検出器要素１３２のみを備えていてもよいが、それにもかかわらず、少なくとも２つの個々の相互作用点１５０において即発ガンマ線１４０についての情報を判定することができるようにするために、単一の検出器要素１３２は、好ましくは、患者１１４の身体部分１１２に対して、検証ユニット１３０内の少なくとも２つの異なる位置に配置されるように設計されてもよい。少なくとも２つの異なる位置での配置間の移動中、それぞれの位置において、単一の検出器要素１３２と身体部分１１２との間の距離は維持され得る。したがって、本実施形態では、単一の検出器要素は、ビーム１１６の伝搬の方向１２４に垂直に身体部分１１２に向かってまたはそこから離れて単一の検出器要素１３２を移動させる第２の時間スケールと比較して速い第１の時間スケールで、少なくとも２つの異なる位置間を移動させられ得、それにより、個々の相互作用点間の距離は、上述したように調整することができる。結果として、図１、図３、図４Ａ、および図４Ｂは、単一の検出器要素１３２を２つの異なる位置で同時に示すときの本実施形態を例示するものと見なすことができる。

単一の検出器要素１３２を使用することは、特にその簡潔性のために、装置の質保証の目的で利点があり得るが、少なくとも２つ、好ましくは４、６、８または１２の検出器要素１３２が、患者１１４の実際の処置に好まれ得、これは、少なくとも２つの個々の検出器要素１３２によって、感度を向上させ、したがって、患者１１４の身体部分１１２内の粒子範囲の判定のための空間分解能を向上させることが可能であるためである。

１１０ 装置
１１２ 身体
１１４ 患者
１１６ ビーム
１１８ 粒子
１２０ ビーム送達ユニット
１２２ 調整可能な送達ノズル
１２４ 伝搬の方向
１２６ ブラッグ曲線
１２８ ブラッグピーク
１３０ 検証ユニット
１３２ 検出器要素
１３４ 支持体
１３６ 個々の部材
１３８ 矢印
１４０ 即発ガンマ線
１４２ コリメータユニット
１４４ 評価装置
１４５ 有線ベースの接続
１４６ モニタ
１４８ キーボード
１４９ 対称軸
１５０ 相互作用点
１５２ 回転ガントリ
１５４ 患者位置決めプラットフォーム
１５６ 側壁
１５８ 前壁
１６０ 距離

Claims (15)

1. 粒子（１１８）を含むビーム（１１６）による患者（１１４）の身体部分（１１２）の処置をモニターするための装置（１１０）であって、前記装置（１１０）は、
   粒子（１１８）を含むビーム（１１６）を送達し、前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）上への前記ビーム（１１６）の伝搬の方向（１２４）を調整するように設計されたビーム送達ユニット（１２０）と、
   少なくとも２つの個々の相互作用点（１５０）における前記粒子（１１８）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との相互作用によって生成される即発ガンマ線（１４０）についての情報を判定することによって、前記ビーム（１１６）により前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に提供される前記粒子（１１８）の範囲および線量送達を検証するように設計された検証ユニット（１３０）と、を備え、
   前記検証ユニット（１３０）が、前記少なくとも２つの個々の相互作用点（１５０）に対して対称であり、前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）に対して垂直に配置されている対称軸（１４９）を備え、前記対称軸（１４９）は、前記対称軸（１４９）によって生じる前記検証ユニット（１３０）の２つの半分が互いに同一である、前記検証ユニット（１３０）のセットアップおよび配置に関連している、装置（１１０）。
2. 単一の回転ガントリ（１５２）と、患者位置決めプラットフォーム（１５４）とをさらに備え、前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）が前記患者（１１４）を受容するように設計され、前記回転ガントリ（１５２）および前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）のうちの少なくとも一方が他方に対して移動可能であり、前記回転ガントリ（１５２）が可動側壁（１５６）および可動前壁（１５８）を備え、前記可動前壁（１５８）が前記可動側壁（１５６）に対して垂直に配置され、前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）が前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に対して異なる複数の位置に調整可能である、請求項１記載の装置（１１０）。
3. 前記ビーム送達ユニット（１２０）および前記検証ユニット（１３０）の両方が、前記可動側壁（１５６）に連結され、前記可動側壁（１５６）と共に同期して前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）に対して異なる複数の位置に移動可能である、請求項２記載の装置（１１０）。
4. 前記ビーム送達ユニット（１２０）が、前記可動側壁（１５６）に連結され、前記可動側壁（１５６）と共に前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）に対して異なる複数の位置に移動可能であり、前記検証ユニット（１３０）が、前記可動前壁（１５８）に連結され、前記可動前壁（１５８）と共に前記ビーム送達ユニット（１２０）と同期して前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）に対して異なる複数の位置に移動可能である、請求項２記載の装置（１１０）。
5. 前記ビーム送達ユニット（１２０）が前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）に対して固定された位置に設けられ、前記ビーム送達ユニット（１２０）が、前記ビーム（１１６）を前記患者位置決めプラットフォーム（１５４）に対する任意の配向で送達するように設計され、前記検証ユニット（１３０）が前記患者位置決めプラットフォーム（１１４）によって画定される平面に対して異なる複数の位置に移動可能である、請求項２記載の装置（１１０）。
6. 前記検証ユニット（１３０）が少なくとも１つの検出器要素（１３２）を備え、前記検出器要素（１３２）が、前記粒子（１１８）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との相互作用によって生成された前記即発ガンマ線（１４０）を判定するように設計される、請求項１～５のいずれか１項に記載の装置（１１０）。
7. 前記検証ユニット（１３０）が少なくとも２つの個々の検出器要素（１３２）を備え、前記少なくとも２つの検出器要素（１３２）が、前記検証ユニット（１３０）の前記対称軸（１４９）に対称に互いに離間しており、各検出器要素（１３２）は、各検出器要素（１３２）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との間の距離が各検出器要素（１３２）ごとに等しくなるように、前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）に垂直に前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に向かってまたは離れて移動可能であるように設計される、請求項６記載の装置（１１０）。
8. 前記検証ユニット（１３０）が単一の検出器要素（１３２）を備え、前記検出器要素（１３２）は、前記検出器要素（１３２）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との間の距離が各々の異なる位置ごとに維持されるように、前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に対して前記検証ユニット（１３０）内の少なくとも２つの異なる位置に配置されるように設計される、請求項６記載の装置（１１０）。
9. 前記検証ユニット（１３０）が、前記少なくとも１つの検出器要素（１３２）に入る前に前記粒子（１１８）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との相互作用によって生成された即発ガンマ線（１４０）をコリメートおよび成形するためのコリメータユニット（１４２）をさらに備える、請求項６～８のいずれか１項に記載の装置（１１０）。
10. 前記検証ユニット（１３０）が評価装置（１４４）をさらに備え、前記評価装置（１４４）が、前記少なくとも１つの検出器要素（１３２）によって判定された即発ガンマ線（１４０）についての情報に基づいて、前記ビーム（１１６）によって前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に提供される前記粒子（１１８）の範囲および線量送達を検証するように設計される、請求項６～９のいずれか１項に記載の装置（１１０）。
11. 粒子（１１８）を含むビーム（１１６）による患者（１１４）の身体部分（１１２）の処置をモニターするための方法であって、前記方法が、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載の装置（１１０）を設ける工程と、
    粒子（１１８）を含むビーム（１１６）を送達し、前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）上への前記ビーム（１１６）の伝搬の方向（１２４）を調整する工程と、
    前記粒子（１１８）を含む前記ビーム（１１６）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との少なくとも２つの個々の相互作用点（１５０）における前記粒子（１１８）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との相互作用によって生成される即発ガンマ線（１４０）についての情報を判定する工程と、
    前記ビーム（１１６）によって前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に提供された前記粒子（１１８）の範囲および線量送達を検証する工程と、を含む、方法。
12. 前記即発ガンマ線（１４０）についての情報を判定する工程が、
    前記検証ユニット（１３０）によって備えられる少なくとも１つの検出器要素（１３２）を前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）に垂直に移動させることによって、前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）に沿った少なくとも１つの位置を指定する工程と、
    前記検証ユニット（１３０）によってさらに備えられる支持体（１３４）の個々の部材（１３６）を移動させる工程であって、前記少なくとも１つの検出器要素（１３２）が前記個々の部材（１３６）に適用され、前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）に沿った前記位置に焦点が当てられるまたは焦点が外されるように、前記個々の部材（１３６）が、前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に向かってまたは離れて移動させられ、それによって、前記即発ガンマ線（１４０）の検出のための空間分解能が設定される、工程と、
    前記即発ガンマ線（１４０）と前記少なくとも１つの検出器要素（１３２）との相互作用によって生成される信号を検出する工程と、を含む、請求項１１記載の方法。
13. 前記即発ガンマ線（１４０）についての情報を判定する工程が、
    前記粒子（１１８）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との間の多数の角度断面を判定する工程であって、各角度断面が３０°から１５０°の異なる放出角度に対して判定される、工程と、
    各相互作用点（１５０）に対する前記粒子（１１８）と前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）との相互作用によって生成されるビーム（１１６）および即発ガンマ線（１４０）のエネルギーを評価する工程と、をさらに含む、請求項１２記載の方法。
14. 各相互作用点（１５０）に対する前記ビーム（１１６）および前記即発ガンマ線（１４０）の前記エネルギーを評価する工程は、
    前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）内の前記相互作用点（１５０）と前記少なくとも１つの検出器要素（１３２）との間の検出線を再構築する工程と、
    前記検出線を前記ビーム（１１６）の前記伝搬の方向（１２４）と交差させ、それによって相互作用点（１５０）を検出する工程と、
    前記エネルギーおよび前記角度断面に関する多数の相互作用点（１５０）を判定する工程であって、それによって、前記ビーム（１１６）により前記患者（１１４）の前記身体部分（１１２）に提供される粒子（１１８）の範囲および線量送達が検証される、工程と、を含む、請求項１３記載の方法。
15. 請求項１１～１４のいずれか１項に記載の方法を実施するための実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品。

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