輻照設備和控制其的控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種輻照設備，包括具有粒子加速器的加速器裝置，借助粒子加速器可加速粒子并且可產生粒子束，該粒子束具有射束強度；用于測量所提取的粒子束射束質量的射束監控裝置，該射束監控裝置具有多個可設置的測量范圍；用于控制加速器裝置和射束監控裝置的控制裝置，其中，射束監控裝置的測量范圍可根據粒子束的射束強度和/或待施加的粒子數被設置。在用于控制輻照設備的控制方法中，產生具有射束強度的粒子束；借助射束監控裝置監控粒子束的射束質量，從多個可設置的測量范圍中選擇一個測量范圍，其中，根據粒子束的射束強度和/或根據待施加的粒子數設置射束監控裝置的測量范圍。
【專利說明】輻照設備和控制其的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種輻照設備，其具有粒子加速器，借助粒子加速器可產生粒子束，可借助射束監控裝置監控該粒子束的射束強度。本發明還涉及一種用于控制這種輻照設備的控制方法。本發明的實施方式尤其是用于粒子治療領域中，在粒子治療中例如對患者進行輻照。
【背景技術】
[0002]粒子治療是一種為了治療組織、尤其是腫瘤病癥而建立的方法。但，例如在粒子治療中被采用的輻照方法也被應用于非治療的領域中。這例如包括研究工作、例如對非活體模或體進行的粒子治療(如輻照材料等)的范圍內進行的產品開發。
[0003]在此，將例如質子或碳離子或其它離子的帶電粒子加速到高能、成形為粒子束并且通過高能束傳輸系統輸送到一個或多個輻照空間。在輻照空間中利用粒子束輻照待輻照的靶區。
[0004]為了確保輻照的成功和輻照可靠性，持續監控粒子束的射束質量。
[0005]這例如借助射束監控系統來進行，在其中不僅使用強度測量室而且使用位置測量室。兩種測量通常冗余進行，從而在兩個系統之一故障時總是存在第二監控級(Instanz)。由此提高了射束施加時的可靠性。
[0006]強度測量室例如可用于光柵掃描方法中的輻照控制。在光柵掃描方法中，粒子束依次掃過靶區中的大量靶點并且沉積預先規定的粒子數。借助強度測量室于是監控通過射束沉積的粒子數作為射束質量，使得一旦在當前靶點上沉積所需的粒子數，則可控制粒子束移向下一靶點。
[0007]射束強度的測量 例如在強度較低時通過測量室的信號噪聲比并且在強度較高時通過測量室的可能的飽和受到限制。由于要測量粒子束的射束質量的范圍大，所以測量室或放大器或測量鏈中的其它對室中所產生的電荷進行檢測的儀器通常具有多個測量范圍。
[0008]靶區的輻照可在等能量層中進行。靶區在此被分為等能量層，為每個等能量層分別配置一個粒子束能量。通過使粒子束能量適配相應待輻照的等能量層依次進行等能量層的輻照。
【發明內容】
[0009]本發明的任務在于提供一種輻照設備，其實現更可靠地輻照靶區，同時更有利和迅速地激勵輻照設備。本發明的任務還在于給出一種相應的用于進行輻照的控制方法。
[0010]所述任務通過獨立權利要求來解決。本發明優選的實施方式在從屬權利要求中給出并且在下面做進一步說明。對各個特征的上述以及下述的描述既涉及裝置類別也涉及方法類別，而無需在每種情況下個別地明確指出這點。在此所公開的各個特征也可在與所示組合不同的組合中成為對本發明而言重要的。
[0011]根據本發明的輻照設備包括:[0012]一具有粒子加速器的加速器裝置，借助粒子加速器可加速粒子并且借助其可產生粒子束，該粒子束具有射束強度，
[0013]一至少一個用于測量粒子束射束質量的射束監控裝置，該射束監控裝置具有多個可設置的測量范圍，
[0014]一用于控制加速器裝置和射束監控裝置的控制裝置，
[0015]其中，射束監控裝置的測量范圍可根據粒子束的射束強度和/或待施加的粒子數被設置并且尤其在輻照期間進行改變。
[0016]由射束監控裝置所測量的射束質量尤其是射束強度和/或橫向射束位置。
[0017]本發明基于下述認識:在目前的輻照設備或輻照方法中始終須確保也可精確監控待施加的劑量。這以下述方式來實現，即，基于通過治療計劃預給定的特定要求來設置粒子束的強度和射束監控裝置的測量范圍。然后借助所述設置來輻照靶區。
[0018]但已經認識到，該剛性的預給定導致輻照設備的控制不利。例如應根據輻照計劃使用強度較低的射束并且必須與其對應地設置射束監控裝置的測量范圍，因為例如在治療計劃中存在具有較少粒子數的靶點，從而在該靶點中只能通過該設置可靠地確保劑量沉積的監控。但這意味著，也要以該設置掃過治療計劃的其它靶點、即其上沉積明顯更多的粒子數的靶點。因此這導致相對長的輻照持續時間。
[0019]現在已認識到，當例如通過控制裝置控制設備來在輻照期間改變射束監控系統的有效測量范圍的選擇時，可更加靈活地設計該方法。所述改變例如可根據相應待施加的粒子數進行和/或根據可設置的射束強度進行。
[0020]如待施加的粒子 數在確定的輻照區段中較少或射束強度較小，則在射束監控裝置中激發相對少的電荷。為了正確測量射束質量需要將在射束監控裝置中激發的信號放大較高。相反，當待施加的粒子數或射束強度高時，則激發相對多的電荷。為了正確測量射束質量，需要將在射束監控裝置中激發的信號放大較低、即射束監控裝置的另一測量范圍。尤其是根據粒子束的射束強度和/或待施加的粒子數例如借助可開關的放大器鏈來改變在射束監控裝置中被激發的信號的放大。
[0021]輻照可更快地進行，因為粒子束和因此為正確監控射束所需的測量范圍可在輻照期間、即在射束被施加到靶區上期間適配待施加的粒子數。因此通過本發明可顯著減少輻照時間。
[0022]在一種有利的實施形式中，控制裝置可構造用于以掃描方法對靶區進行輻照，可至少暫時在輻照靶區期間根據靶區中每靶點待施加的粒子數設置測量范圍。
[0023]通過這種方式例如總是在如下情況下才轉換測量范圍，即通過該轉換能夠更快地輻照之后待輻照的靶點。測量范圍的設置可保持直至必須掃過一個新的靶點，該靶點要求測量范圍的適配。這例如可出現在借助目前設置的測量范圍不再能確保為新靶點可靠地施加劑量時。根據通常由加速器裝置預給定的切換持續時間，可能需要在關鍵的需要切換的靶點之前已經切換該適配。
[0024]在另一種有利的實施形式中，控制裝置可構造用于在等能量層中逐層對靶區進行輻照。在此情況下可將控制裝置構造為，使得射束監控裝置的測量范圍可在一個等能量層的輻照期間進行改變。由此不僅可從等能量層到等能量層地、而且也可在一個等能量層內最佳地適配輻照。在此已發現，不僅從等能量層到等能量層而且在一個等能量層內已會出現待施加的粒子數的大波動。
[0025]在另一種有利的實施方式中，控制裝置可構造用于以再掃描方法進行輻照。在這種輻照方法中，在一次輻照治療時以多個依次的再掃描遍歷輻照靶區的數個區域。射束監控裝置的測量范圍可在一個再掃描遍歷內進行改變。
[0026]再掃描方法在此是一種特殊方法，其用于輻照移動的靶區。在此在一次輻照治療中通過未校正地多次應用用于計劃靶區(參見ICRU)的輻照計劃在每次施加成比例減少的劑量的情況下沉積總劑量，該總劑量平均與臨床靶區(參見ICRU)的期望劑量分布一致，因為通過多次輻照的次數在很大程度上平均了由于靶區運動引起的有錯誤的劑量沉積。
[0027]但與傳統輻照相比通過每次再掃描遍歷成比例減小的劑量在射束監控裝置中所激發的載流子明顯更少。現在已認識到，在剛性預給定輻照強度/測量范圍的情況下在再掃描方法中這恰恰導致明顯更長的輻照時間。在這方面根據本發明的構造用于實施再掃描方法的輻照設備尤為有利，因為現在通過靈活適配射束監控裝置的測量范圍可在輻照速度方面實現明顯的優勢。即在沒有根據本發明的方案的情況下，在再掃描方法中輻照時間因而非常長。但已經發現，只有當靶區運動的所有運動階段不協調于粒子束的運動時，再掃描才能很好地作用。因此，一旦輻照持續時間位于靶區運動的量級中，減緩的輻照又部分減弱了再掃描方法中的平均效果。
[0028]現在尤其可靈活控制粒子束的射束強度、例如通過控制同步加速器中的提取機構或通過控制回旋加速器中由源提供的射束強度并且與此對應地在輻照期間靈活選擇測量范圍。這樣例如可在輻照期間尤其是基于存儲于輻照計劃中的每靶點的粒子數改變射束強度，并且在輻照期間當射束強度從第一測量范圍離開和/或進入第二測量范圍中時將測量裝置從第一測量范圍切換到第二測量范圍中。
[0029]在此可這樣構造輻照設備，使得(當需要切換測量范圍時)短時中斷粒子束并且在射束中斷時切換測量范圍。通過這種方式避免在如下時刻施加射束，在該時刻期間沒有提供測量范圍來監控射束質量。通過這種方式例如可在強度測量室的情況下確保始終進行電荷積分并且因此可精確監控放射`性劑量測定法。
[0030]但并非必須如此。測量范圍的切換也可在射束施加或者在粒子束接通時進行。在此情況下，雖然原則上存在例如在強度監控時無法檢測全部射束的風險，但當測量范圍切換的持續時間足夠小和/或僅施加小強度的射束時，射束監控時產生的不精確性也可處于可容許的范圍內。
[0031]在一種有利的實施形式中，射束監控裝置包括至少兩個測量裝置，借助它們可分別測量同一射束質量。所述測量裝置例如可用于冗余測量射束質量、例如射束強度或橫向射束位置。測量裝置本身分別具有不同的測量范圍，并且測量裝置可設置為，使得其至少暫時在不同的測量范圍中工作。其優點在于，可改善射束監控裝置的測量范圍的切換，因為在射束監控裝置內已經存在不同的、同時有效的測量范圍。快速切換例如可通過從一個測量裝置(其在第一測量范圍中工作)轉換到另一測量裝置(其在第二測量范圍中工作)來實現，而在射束監控中不會出現明顯或者說成問題的間隙。
[0032]在一種方案中，測量裝置之一可作為主測量裝置工作而另一測量裝置可作為冗余測量裝置工作。主測量裝置和冗余測量裝置可在不同的測量范圍中工作。例如主測量裝置可在最佳地匹配希望的射束質量的測量范圍中工作，而冗余測量裝置則在相鄰的測量范圍中、即在非理想的測量范圍中工作。但由此可實現的較小的精度對于冗余測量而言是足夠的，因為仍可檢驗所施加劑量的量級并且因此在重大錯誤計量時可關斷射束。但當必須轉換測量范圍時，具有另一測量范圍的測量裝置已經活動。由此可容易且簡單地實現切換。
[0033]如必須切換射束監控裝置的測量范圍，可在多個測量裝置的情況下依次切換各測量裝置的測量范圍。通過這種方式可進行連續測量，僅在相應短時的切換時間中省去了冗余測量。
[0034]根據本發明的用于控制輻照設備的控制方法包括下述步驟:
[0035]一產生粒子束，該粒子束具有射束強度，
[0036]一借助射束監控裝置監控粒子束的射束質量，從多個可設置的測量范圍中選擇一個測量范圍，其中，尤其是根據粒子束的射束強度和/或根據待施加的粒子數設置射束監控裝置的測量范圍并且在輻照期間改變測量范圍。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]下面借助附圖詳細說明具有根據從屬權利要求特征的擴展方案的本發明的實施形式，但本發明并不局限于此。附圖如下:
[0038]圖1為粒子治療設備的示意圖，在其中輻照包括多個設置在等能量層中的靶點的靶區；
[0039]圖2為變化的粒子數分布的視圖，其應被施加于一個等能量層內的并排的靶點上；
[0040]圖3為用于說明射束監控裝置的測量范圍與粒子束的強度對應的視圖；
[0041]圖4為類似于圖3的視圖，其示出測量范圍切換期間短時的射束中斷；
[0042]圖5為說明一種實施形式的視圖，其在射束監控裝置中采用兩個測量裝置來監控射束質量；
[0043]圖6為另一種實施形式的視圖，其采用兩個測量裝置，
[0044]圖7為用于實施該方法的方法步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0045]圖1以極為示意的圖示出一種構造為粒子治療設備10的輻照設備的結構。粒子治療設備10用于以由粒子構成的射束輻照通常借助定位裝置相應定位的靶區，所述射束在下文中被稱為粒子束12。尤其是可用粒子束12輻照患者的腫瘤病變的組織。也將粒子束設備10用于輻照非活體、尤其是水體模或其它體模。為了在輻照患者前和/或輻照進行后檢驗和驗證輻照參數，例如可進行水體模的輻照。然而，也可設計為，用粒子束12輻照其它體、尤其是試驗裝置如細胞培養和細菌培養。在所有情況下可涉及運動或靜止的靶區14。
[0046]粒子治療設備10通常具有粒子源13和加速器單元、如同步加速器16和預加速器15或回旋加速器或其它加速器，其提供具有輻照所需能量的粒子束12。作為粒子尤其是使用微粒、如質子、介子、氦離子、碳離子或其它元素的離子。通常粒子束12具有3-10_的半峰寬度。粒子束12被輸送到靶區14所在的輻照室中。
[0047]在待輻照的靶區14中示意性示出等能量層18、20、22、24、26和28。等能量層18、20、22、24、26或28分別對應于用于確定的粒子束12的能量的布拉格峰的穿透深度。[0048]作為掃描方法優選使用光柵掃描方法,其中粒子束12被從祀點向祀點引導,而在從一個靶點向下一靶點過渡時并不必須關斷。靶點以附圖數字41來表示。也可使用粒子束在各個祀點之間被關斷的點掃描方法(Spotscan-Verfahren)或其它掃描方法、如連續掃描方法。在圖1中借助一些靶點41示意性示出掃描方法，所述靶點在一個層式構造的靶區14中被部分示出并且用粒子束12依次掃過所述靶點。
[0049]為了實施掃描方法設置具有多個、優選在兩個正交方向上的偏轉磁體的掃描裝置30，所述偏轉磁體可使粒子束12從靶點41向靶點41轉向。
[0050]另外，在掃描裝置30與靶區14之間設置射束監控裝置32，借助其可檢驗粒子束12的射束質量、例如借助電離室檢驗通過粒子束12施加的粒子數或借助位置測量室檢驗粒子束12的位置。在射束監控裝置中為測量同一射束質量設置第一測量裝置34和第二測量裝置36。
[0051]控制裝置38控制所述設備。于是，控制裝置38例如可以控制加速器15、16以提供具有希望強度的射束、借助掃描裝置30根據輻照計劃使射束轉向并且分析射束監控裝置32的測量數據以監控射束質量。另外，控制裝置38可以從多個測量范圍中選擇一個測量范圍，射束監控裝置32或者其測量裝置34、36應在該測量范圍中工作。控制裝置38通常被分為多個彼此互聯的子單元(在此為清楚起見未示出)。
[0052]圖2示出在中間的等能量層22情況下要施加的針對該層的一些靶點的粒子數。在此，X軸表示沿在中間的等能量層內的一條線的祀點41的位置x,y軸表示相應待施加的粒子數N。
[0053]待施加的總劑量應在再掃描方法中被施加。在這里所示的情況下，可通過20次再掃描遍歷掃過中間的等能量層，其中每次掃過該等能量層的每個靶點41并且每次掃過時施加與待施加總劑量成比例減少的單次劑量，使得單次劑量相加為待施加的總劑量。
[0054]在該等能量層內待施加的粒子數波動非常大。這例如會在如下情況下出現:在橢圓形的靶區中，該等能量 層的中央區域通過遠中心的等能量層的輻照已負擔有先前劑量(Vordosis)，而該等能量層的邊緣區域則沒有。
[0055]當體積掃描靶區時、即當掃描不僅在一個等能量層內進行，而是在粒子束的延伸方向上進行時，常常會出現類似的(analog)情況。在此在一個輻照區段中待施加的粒子數波動也很大，因為近中心的靶點通過遠中心的靶點的輻照已負擔有先前劑量。
[0056]因此，在等能量層的中間區域中每次掃過時在靶點41中僅施加非常小的單次劑量。
[0057]如該小的單次劑量確定射束強度(粒子束在輻照整個等能量層時應具有的射束強度)和與其對應地確定測量范圍(射束監控裝置必須借助該測量范圍運行，以便可靠檢測小的單次劑量)，則這意味著，等能量層的輻照將相對持續很長時間。
[0058]在這種輻照中，需要多施加粒子數的靶點的輻照持續時間完全可為需要少的粒子數的靶點的輻照持續時間10倍長(例如中央靶點與周邊靶點、或遠中心靶點與近中心靶點)。
[0059]借助圖3至圖6說明本發明的多個實施形式，借助其可避免所述問題。
[0060]圖3在下部分中示出射束強度I關于時間t的曲線，該射束強度可在用于對層進行輻照的再掃描遍歷期間如圖2所示地設置。射束強度的時間曲線在此遵循從靶點41向靶點41要被施加的不同粒子數。
[0061]可利用該設備的控制裝置例如通過在同步加速器中激勵敲除機構(Knock-out-Mechanismus)來控制射束強度,借助所述敲除機構從同步加速器中射出相應于希望粒子數的射束，所述粒子數存儲于輻照計劃中。通過相應選擇敲除機構的磁場強度或其磁場或靜電場的頻率，可提高或降低所提取粒子束的強度。當該設備借助作為加速器的回旋加速器工作時，射束強度可通過控制由粒子源發射的粒子的強度來控制。
[0062]在圖3的下部分中還示出測量裝置的兩個測量范圍43、45。測量裝置在此可借助強度測量室監控粒子束的射束質量如粒子束的強度或借助位置測量室、如MWPC (英語為:“multi wire proportional chamber (多絲正比室)”)監控粒子束的位置。
[0063]在強度控制的掃描方法中，一旦在當前光柵點上沉積所需的粒子數，就觸發粒子束的控制移向下一光柵點。于是借助強度測量室一方面監控通過射束沉積的粒子數作為射束質量，從而一旦在當前靶點上沉積所需的粒子數，粒子束就可被控制移向下一靶點，另一方面包括強度測量室的射束監控裝置32的測量范圍在輻照期間根據粒子束12的射束強度和/或待施加的粒子數進行改變。換言之，在輻照期間根據粒子束12的射束強度和/或用于下一靶點的待施加的粒子數適配射束監控裝置32的測量范圍。
[0064]借助第一上部測量范圍43，測量裝置例如通過適當放大通過粒子束激發和記錄的電壓信號來工作，使得當粒子束的強度I處于該范圍中時足夠精確地檢測粒子束。在第二下部測量范圍45中，測量裝置在粒子束的強度處于相應范圍中時才足夠精確地檢測粒子束。第一測量范圍43和第二測量范圍45可如圖所示在一定程度上重疊。測量裝置通常還具有其它測量范圍，為清楚起見在此未示出它們。
[0065]在曲線圖上方示出兩個測量范圍43、45的激活時間。首先測量裝置在第一測量范圍43中工作(通過左橫杠47表 示)，接著測量裝置切換到第二測量范圍45上(通過中間橫杠49表示)并且稍后在該過程中又切換到第一測量范圍43中(通過右橫杠51表示)。因此根據粒子束的強度I的曲線適配相應測量范圍43、45的選擇。
[0066]測量范圍的適配可直接與粒子束的強度I對應，其方式是:將設置強度I的控制參數同時用于選擇測量范圍43、45，或者測量粒子束的強度I并根據測量結果預給定測量范圍43、45。作為替換方案，該選擇也可間接與粒子束的強度I對應，其方式例如是:通過為靶點確定的待施加的粒子數N預給定測量范圍43、45的選擇。
[0067]從第一測量范圍43向第二測量范圍45的切換過程要求一定的切換時間，在該切換時間中測量裝置不提供可用的信號。但這在粒子束強度I較低或在粒子數較少并且切換時間較短時可能是可以容許的，因為僅失去關于所施加劑量的少量信息。
[0068]用來掃描靶區中各個靶點的掃描路徑、即順序與所需的測量范圍切換過程有關。通過巧妙地選擇掃描路徑可減少必要的切換次數，例如優選依次掃過由同一測量范圍監控的靶點。換言之，在該實施例中，根據所需的測量范圍切換次數來選擇掃描路徑。這通過例如在確定掃描路徑的輻照計劃階段考慮所需的切換次數來進行。也可想到，在線、即在輻照期間在考慮所需切換次數的情況下來確定掃描路徑。該功能可通過控制裝置和/或輻照計劃裝置來提供。
[0069]圖4示出一種與圖3相比略作改變的實施形式。測量范圍43、45現在并非在粒子束接通時切換，而是在引入短時輻照中斷53時。一旦確認粒子束的強度變化需要適配測量范圍43、45，激發短時輻照中斷53。這例如可通過關斷同步加速器中的敲除提取機構或激活高能束傳輸系統中的射出磁體使射束短時偏離正常的射束走向來實現。在短時射束中斷期間，切換測量范圍43、45。隨后終止輻照中斷53。
[0070]圖5示出一種實施形式，其中，射束監控裝置具有第一測量裝置(在圖5的中間部分55中示出第一測量裝置的測量范圍)和第二測量裝置(在圖5的下部分57中示出第二測量裝置的測量范圍)，用于測量同一射束質量。
[0071]兩個測量裝置通常這樣工作，使得借助兩個測量裝置冗余測量待測量的射束質量。為此兩個測量裝置通常在同一測量范圍43、43’、45、45’中工作。但如需要切換測量范圍，在這里中所示的實施形式中，兩個測量裝置可這樣工作，即，兩個測量裝置中至少之一連續提供測量數據，其借助與粒子束強度對應的測量范圍被記錄。
[0072]這如下進行:當需要切換時，首先第一測量裝置從第一測量范圍43切換到第二測量范圍45 (通過上橫杠61示出)。在該切換過程期間，第二測量裝置在初始的測量范圍中繼續測量并且其信號用于控制射束。一般來說，借助射束監控裝置32的輸出信號控制輻照設備、尤其是加速器裝置和/或掃描裝置30。
[0073]隨后，即在第一測量裝置的測量范圍切換之后，切換第二測量裝置的測量范圍(通過下橫杠59示出)。在該切換過程期間，第一測量裝置已經在新的測量范圍中測量并監控射束質量。當兩個測量裝置都工作于新的測量范圍中后，兩個測量裝置重新用于冗余測量射束質量。換言之，第一測量裝置和第二測量裝置各自的測量范圍之間的切換過程在時間上錯開進行，這可由圖5中兩個橫杠59和61的跳躍處的錯開看出。
[0074]向初始測量范圍的向回切換或向另一測量范圍的繼續切換以類似方式進行。
[0075]通過依次切換測量范圍，可連續監控射束質量。在相對短時的切換過程中僅省去了冗余測量。
[0076]圖6示出一種實施形式`，其中，射束監控裝置也具有兩個測量裝置，但它們在此用于并行地在兩個不同的測量范圍43、45’中工作以監控射束質量。
[0077]該實施方案的優點在于，在粒子束強度從測量范圍43向另一測量范圍45’變化時已經存在一個測量裝置，其已工作于另一測量范圍中。由此必要時可省去各測量裝置34、36的測量范圍的切換。
[0078]以與粒子束強度相適應的測量范圍工作的測量裝置作為主測量裝置工作，而另一工作于對于粒子束強度并非最佳的測量范圍中的測量裝置用作冗余測量裝置。
[0079]借助該冗余測量裝置雖然無法達到用于監控射束質量所需的精度，但對于冗余測量而言在非最佳測量范圍中記錄的數據卻是足夠的。例如仍可借助冗余測量裝置在量級方面檢測所施加的劑量并因此在重大錯誤計量時關斷射束。
[0080]當射束強度改變以致其從主測量裝置的測量范圍離開而進入冗余測量裝置的測量范圍中時，變換測量裝置。冗余測量裝置現在作為主測量裝置來工作，反之亦然。通過這種方式可實現射束強度的連續測量。
[0081]在這里所示的例子中，在高強度時工作于第一測量范圍43 (視圖的中間部分55)中的第一測量裝置作為主測量裝置(上橫杠61、實線)工作，在低強度時第一測量裝置作為冗余測量裝置(上橫杠61、虛線)工作。工作于第二測量范圍45’中的第二測量裝置正好反過來(視圖的下部分57、下橫杠59)。[0082]在圖7中示意性示出方法步驟，其在根據本發明方法的一種實施形式中被執行。
[0083]在第一步驟中加載輻照計劃。輻照計劃包括大量靶點，針對其分別存儲粒子束應向何方轉向、在相應靶點中應沉積多少粒子以及為此應掃過靶點的次數(步驟71)。
[0084]基于這些信息，在第二步驟中通過粒子治療設備產生和提供粒子束，從而可開始輻照(步驟73)。在此根據為確定的靶點存儲的要求設置(步驟75)所提取粒子束的強度。因此可在輻照靶區期間從靶點向靶點改變粒子束的強度。
[0085]在施加粒子束期間，借助射束監控裝置監控粒子束的射束質量(步驟77)。這例如可以是借助多絲正比室監控的粒子束位置或借助電離室監控的粒子束強度。根據粒子束的強度設置射束監控裝置的測量范圍(步驟79)。
[0086]在靶區輻照持續期間，適配射束監控裝置在輻照進行中的測量范圍和粒子束的強度。因此，射束監控裝置的測量范圍在輻照等能量層期間(步驟81)或至少暫時從靶點向靶點變化、例如當從靶點向靶點待沉積的粒子數差異過大時(步驟83)，或者當輻照以再掃描方法進行時在一個再掃描遍歷內粒子數差異過大時。
[0087]在根據輻照計劃待沉積的劑量被沉積到靶區中后，結束輻照(步驟85)。
[0088]技術人員可以看出，上面所描述的實施形式可理解為示例性的，并且本發明不僅局限于此，而是可以以多種方式變化，而不離開權利要求的保護范圍。此外可以看出，與其是否在說明書、權利要求、附圖中或以其它方式被公開無關，所述特征也單個地定義本發明的重要組成部分，即使它們與其它特征一起被描述。
[0089]附圖標記列表
[0090]10輻照設備
[0091]12粒子束
[0092]13粒子源
[0093]15預加速器
[0094]16同步加速器
[0095]18、20、22、24、26、28 等能量層
[0096]30掃描裝置
[0097]32射束監控裝置
[0098]34第一測量裝置
[0099]36第二測量裝置
[0100]38控制裝置
[0101]41 靶點
[0102]43,43'上部測量范圍
[0103]45,45'下部測量范圍
[0104]47左橫杠
[0105]49 中間橫杠
[0106]51右橫杠
[0107]53輻照中斷
[0108]55中間部分
[0109]57下部分[0110]59下橫杠
[0111]61上橫杠
[0112]71步驟 71
[0113]73步驟 73
[0114]75步驟75
[0115]77步驟 77
[0116]79步驟 79
[0117]81 步驟 81
[0118]83步驟 83
[0119]85步驟 85
【權利要求】
1.輻照設備，包括: 一具有粒子加速器(15、16)的加速器裝置(13、15、16)，借助粒子加速器能加速粒子并且借助該粒子加速器能產生粒子束(12)，該粒子束(12)具有射束強度(I)， 一至少一個用于測量粒子束(12)的射束質量的射束監控裝置(32)，該射束監控裝置(32)具有多個可設置的測量范圍(43、43’、45、45’)， 一用于控制加速器裝置(13、15、16)和射束監控裝置(32)的控制裝置(38)， 其中，射束監控裝置(32)的所述測量范圍(43、43’、45、45’)能夠根據粒子束(12)的射束強度(I)和/或待施加的粒子數來設置并且在輻照期間進行改變。
2.根據權利要求1的輻照設備，其中，所述控制裝置(38)構造用于以掃描方法輻照靶區(14)，并且能夠根據每靶點(41)待施加的粒子數設置所述測量范圍(43、43’、45、45’)。
3.根據權利要求1或2的輻照設備，其中，所述控制裝置(38)構造用于在等能量層(18、20、22、24、26、28)中逐層輻照靶區(14)，并且所述測量范圍(43,43'、45、45’ )能夠在一個等能量層(18、20、22、24、26、28)內進行改變。
4.根據權利要求1至3之一的輻照設備，其中，所述控制裝置(38)構造用于以再掃描方法進行輻照，在該再掃描方法中在多個依次的再掃描遍歷中輻照靶區(14)的一區域，所述測量范圍(43、43’、45、45’ )能夠在一個再掃描遍歷內進行改變。`
5.根據權利要求1至4之一的輻照設備，其中，所述控制裝置(38)構造用于在輻照期間改變射束強度(I)并且在該輻照期間當射束強度(I)改變即射束強度(I)從第一測量范圍(43、43’)離開和/或進入第二測量范圍(45、45’)中時將射束監控裝置(32)從第一測量范圍(43、43’)切換到第二測量范圍(45、45’ )中。
6.根據權利要求1至5之一的輻照設備，其中，所述控制裝置(38)構造用于在切換測量范圍(43、43，、45、45’ )時進行輻照中斷(53)。
7.根據權利要求1至6之一的輻照設備，其中，所述控制裝置(38)構造用于在粒子束(12)接通時切換所述測量范圍(43、43’、45、45’)。
8.根據權利要求1至7之一的輻照設備，其中，所述射束監控裝置(32)具有至少兩個用于測量同一射束質量的測量裝置(34、36)，至少能夠暫時設置配置給測量裝置(34、36)的所述測量范圍(43、43’、45、45’)，使得所述測量裝置(34、36)在不同的測量范圍(43、43’、45、45’ )中工作。
9.根據權利要求7的輻照設備，其中，所述測量裝置(34、36)中的一個測量裝置能夠作為主測量裝置工作而所述測量裝置(34、36)中的另一測量裝置能夠作為冗余測量裝置工作，并且射束監控裝置(32)的所述測量范圍(43、43’、45、45’ )的轉換通過轉換作為主測量裝置工作的測量裝置(34、36 )來實現。
10.根據權利要求7或8的輻照設備，其中，在切換射束監控裝置(32)的所述測量范圍(43,43'、45、45’)時，配置給測量裝置(34、36)的測量范圍(43、43’、45、45’)的切換在時間上錯開進行。
11.用于控制輻照設備(10)的控制方法，包括下述步驟: 一產生粒子束(12)，該粒子束(12)具有射束強度(I)， 一借助射束監控裝置(32)監控粒子束(12)的射束質量，其中從多個可設置的測量范圍(43,43'、45、45’ )中選擇一個測量范圍，其中，根據粒子束(12)的射束強度(I)和/或根據待施加的粒子數設置射束監控裝置(32)的所述測量范圍(43,43'、45、45’)。
12.根據權利要求11的控制方法，其中，在以光柵掃描方法輻照靶區(14)時實施該控制方法，并且根據每靶點(41)待施加的粒子數設置所述測量范圍(43、43’、45、45’)。
13.根據權利要求11或12的控制方法，其中，在等能量層(18、20、22、24、26、28)中逐層輻照靶區(14)時實施該控制方法，并且測量范圍(43、43’、45、45’)在一個等能量層(18、20、22、24、26、28)內進行改變。
14.根據權利要求11至13之一的控制方法，其中，通過射束監控裝置(32)的至少兩個測量裝置(34、36)測量射束質量，至少暫時設置配置給測量裝置(34、36)的所述測量范圍(43、43，、45、45’)，使得所述測量裝置(34、36)在不同的測量范圍(43、43’、45、45’)中工作。
15.根據權利要求14的控制方法，其中，在切換射束監控裝置(32)的所述測量范圍(43,43'、45、45’)時，配置給 測量裝置(34、36)的所述測量范圍(43、43’、45、45’)的切換在時間上錯開進行。
【文檔編號】A61N5/10GK103458966SQ201280015330
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年4月20日 優先權日:2011年4月21日
【發明者】C·貝爾特, E·里策爾 申請人:Gsi重離子研究亥姆霍茨中心有限公司