[发明专利]用于通过笔形束扫描用带电粒子加速器递送用于闪光沉积的治疗计划的治疗设备

权利要求书

1.一种用于用带电粒子束(100)、优选地质子束对治疗区(V)进行治疗的治疗设备，所述治疗区由以下各项构成，

·基本上仅包括肿瘤细胞(3t)的靶区(Vt)以及

·包括健康细胞(3h)和优选地肿瘤细胞(3t)的闪光区(Vht)，所述治疗设备包括，

·脉冲粒子加速器，所述脉冲粒子加速器被配置为递送带电粒子脉冲，用于通过笔形束扫描(PBS)将剂量(Dij)沉积到所述治疗区(V)中，所述剂量逐斑(Si，Ri)地分布在跨越整个治疗区(V)的单个绘图层上，使得所述剂量以超高剂量沉积速率(HDR)沉积到包围在所述闪光区(Vht)内的所述斑(Si)中，其中，HDR被定义为剂量速率，HDR≥1Gy/s，并且其中，

o所述带电粒子由脉冲(Pij)发射，每个脉冲具有小于或等于最大脉冲电荷(CM)的脉冲电荷(Cij)(即，CM≥Cij)以及脉冲持续时间(tp)，并且所述脉冲以脉冲间隔(Δtp)彼此分隔开，

o所述带电粒子束能够以最大扫描速度(vs＝ds/Δts)从第一闪光斑扫描到第二闪光斑，其中，ds是所述第一闪光斑与所述第二闪光斑之间的距离，并且Λts是从所述第一闪光斑扫描到所述第二闪光斑所需的扫描时间，以及

·处理器，所述处理器被配置用于控制所述脉冲粒子加速器以实施治疗计划(TP)，其中，所述治疗计划包括，

o定义具有N个闪光斑(Si)的网格，所述网格覆盖平行于与所述闪光区(Vht)的束(100)基本上平行的辐照轴线(X)投影到法向于所述辐照轴线(X)的投影平面(Π)上的区域，

o针对每个闪光斑(Si)定义将目标剂量(Dti)沉积到由每个闪光斑(Si)跨越的细胞中所需的目标电荷(Cti)，

o定义针对每个闪光斑(Si)的理论闪光电荷计划，所述理论闪光电荷计划包括将所述目标剂量(Dti)沉积到由每个闪光斑(Si)跨越的细胞中所需的某一数量(mi)个脉冲的理论脉冲电荷(Cij)，其中，所述目标电荷(Cti)等于辐照闪光斑的所述数量(mi)个理论脉冲电荷(Cij)的总和(即，)，或者其中，所述目标剂量(Dti)等于每个脉冲电荷(Cij)沉积到由所述闪光斑跨越的细胞中的所述数量(mi)个脉冲剂量(Dij)的总和(即，)，以及

o定义所述N个闪光斑的闪光扫描序列，所述闪光扫描序列包括闪光斑(Si)序列，在所述闪光斑序列上，将对应数量(mi)个脉冲剂量(Dij)沉积到由每个闪光斑跨越的细胞中，

其特征在于，所述闪光扫描序列包括，

·定义某一数量(k)个组(5)，每个组(5)包括数量n个闪光斑(Si)，其中，1nN，

·针对具有n个组合闪光斑的每个组(5)定义所述n个组合闪光斑的闪光扫描子序列，使得所述组中的每个第一与第二连续闪光斑((Si，S(i+1))和(Sn，S1))之间的距离(ds)总是小于或等于被定义为所述扫描速度(vs)和停滞时间(td)的乘积的最大距离(dM)(即，d≤dM＝vs×td)，其中，所述停滞时间(td)是一个脉冲结束与下一个脉冲开始之间的时间(即，td＝Δtp-tp)，并且

其特征在于，所述处理器被配置用于控制所述脉冲粒子加速器，以

(a)将所述束指向第一闪光斑(S1)，即，i＝1，并递送第一脉冲电荷(C11)，即，其中j＝1，以将对应的第一脉冲剂量(D11)沉积到由第一组n个组合闪光斑的第一闪光扫描子序列中的第一闪光斑(S1)跨越的细胞中，

(b)将所述束移动到所述闪光扫描子序列中的第二闪光斑(S2)，即，i＝2，并递送第一脉冲电荷(C21)以在治疗时段期间测量在所述第一闪光斑(S1)处实际递送的实际第一脉冲电荷(C11)以及计算接下来要在所述第一闪光斑(S1)处递送的经调整的理论第二脉冲电荷(C12)以与所述理论闪光电荷计划对齐所需的估计时间期间将第一脉冲剂量(D21)沉积到由所述第二闪光斑(S2)跨越的细胞中，

(c)在in时，将所述束移动到所述闪光扫描子序列中的第i闪光斑(Si)，以在治疗时段期间测量在先前闪光斑(S(i-1))处实际递送的实际先前脉冲电荷(C(i-1)1)以及计算接下来要在所述先前闪光斑(S(i-1))处递送的经调整的理论第二脉冲电荷(C(i-1)2)以与所述理论闪光电荷计划对齐所需的估计时间期间将第一脉冲电荷(Ci1)递送到由所述第i闪光斑(Si)跨越的细胞中，

(d)重复先前步骤(n-3)次直到i＝n，

(e)将所述束返回到所述闪光扫描子序列中的所述第一闪光斑(S1)，即，i＝1，并在治疗时段期间测量在所述第n闪光斑(Sn)处递送的实际第一脉冲电荷(Cn1)以及计算接下来要在所述第n闪光斑(Sn)处递送的经调整的理论第二脉冲电荷(Cn2)以与所述理论闪光电荷计划对齐所需的估计时间期间沉积在所述第一闪光斑(S1)处如此计算的所述经调整的理论第二脉冲电荷(C12)，即，j＝2，

(f)重复步骤(b)至(e)直到j＝(mi-1)并对于j＝mi重复步骤(b)至(d)，至少直到所述目标电荷(Cti)已经被递送到所述第一组n个组合闪光斑中的每个闪光斑(S1，Sn)，

(g)根据第二组n个组合闪光斑的第二闪光扫描子序列将所述束移动到第一闪光斑并对于所述第二组n个组合闪光斑中的n个组合闪光斑重复步骤(a)至(f)，

(h)对剩余(k-2)组n个组合闪光斑的闪光扫描子序列重复最后的步骤直到对应的目标电荷(Cti)以HDR被递送到所述网格中的所有k个组(5)中的n个组合闪光斑。