[发明专利]加速器和用于照射目标体积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提供用于照射目标体积的粒子束的加速器以及一种利用粒子束来照射目标体积的方法。这样的装置和方法特别被用在粒子治疗的范围中，该粒子治疗同时是为治疗肿瘤等而建立的方法。

背景技术

粒子治疗是为了治疗组织尤其是肿瘤病症而建立的方法。然而，如其在粒子治疗中采用的那样，照射方法也被应用在非治疗领域中。属于此的例如有研究工作(例如用于产品发展)、在非生命的模体或身体上执行粒子治疗的范围中、照射材料，等等。

在此，将诸如质子或碳离子或其它离子的带电粒子加速到高能，成形为粒子束并且通过高能束传输系统输送到一个或多个照射空间。在这些照射空间之一中利用粒子束照射具有目标体积的待照射的对象。

在此可能出现，待照射目标体积发生运动。例如在照射患者时由于呼吸运动可以引起待照射肿瘤运动。例如也可以根据被称为模体的、用于研究目的模型对象来模拟这样的运动。

一种用来应对目标体积运动的公知的可能性是，以概念“门控(Gating)”而公知的照射方法。这里被理解为，监视目标体积的运动，并且根据该监视(以及由此根据目标体积的状态)接通或断开对目标体积进行照射的射束。通过这种方式可以实现，只有目标体积位于合适的区域，才为了照射而激活射束。

Tsunashima Y.等人的论文“Efficiency of respiratory-gated delivery of synchrotron-based pulsed proton irradiation”2008Phy.Med.Biol.531947公开了这种门控方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于提供粒子束的加速器，利用该粒子束可以快速并且有效地对运动着的目标体积进行照射。本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种用于照射目标体积的方法，该方法允许快速并且有效的照射。

为了照射目标体积而将粒子束加速到至少用于照射目标体积所设置的能量的根据本发明的加速器，是按照阶段工作的粒子加速器。加速器的工作阶段可以交替。在运行时将粒子通过加速器在第一工作阶段中加速到至少为了照射所设置的能量。此前可以用粒子填满加速器。在第一工作阶段之后的第二工作阶段中，将加速到所需能量的粒子提供用于照射，也就是说，这些粒子例如可以被存储(通过在加速器中循环)并且在需要时为了照射而被提取。

加速器具有用于在照射目标体积时控制加速器的控制装置，其中这样构造该控制装置，

-如果待照射的目标体积呈现预定的状态，则在照射目标体积时中断照射，

-在照射中断之后将存储在加速器中的剩余粒子数量与参考值进行比较并且

-依据该比较来执行加速器的控制。

因此在根据本发明的加速器中以门控方法来照射目标体积。这意味着，如果目标体积呈现预先定义的状态，则中断照射。例如，如果确认目标体积的位置已经改变到照射将导致错误剂量的程度，则可以中断照射。

可以通过公知的方法来执行如下地确认，即目标体积已经呈现预先定义的状态，例如目标体积已经运动了一定的量。

如下的方法是公知的：在这些方法中记录外部等效运动信号，该等效运动信号给出关于目标体积的运动状态的信息。例如可以测量腹壁的运动并且借此推断出位于内部的目标体积的位置。此外，如下的方法也是公知的：在这些方法中直接监视目标体积实际上的运动，例如通过X射线拍摄、通过透视拍摄、超声波成像、或者主动的植入的转发器。

即，如果目标体积位于定义的空间区域之外和/或在目标体积的准周期运动时目标体积位于运动循环的特定的阶段，则可以中断照射。

只有目标体积再次位于其它的、预先定义的状态，在门控方法中才允许重新照射目标体积。这例如可以是这种情况，当目标体积再次位于特定的位置上或目标体积再次达到了运动循环的特定的阶段时。

概括来说，只有所谓的开门阶段(Gate-On-Phase)存在，才允许使用粒子束。

本发明还基于如下的认知：在粒子治疗的范围内采用的加速器常常是具有不同的交替的工作阶段的加速器。在这种加速器中必须存在已经将粒子加速到用于照射所需的能量的阶段，由此可以提供具有所需规格的射束用于照射，并且由此原则上可供照射使用。因此加速器必须如上面所解释的位于第二工作阶段。

只有当两个条件同时存在时，才可以进行对目标体积的照射。