DE112005002154T5

DE112005002154T5 - Teilchenstrahlbestrahlungsverfahren und Teilchenstrahlbestrahlungsvorrichtung für ein derartiges Verfahren

Info

Publication number: DE112005002154T5
Application number: DE112005002154T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Harada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2008-04-10
Also published as: JP4679567B2; US20070295910A1; CN101031336A; JPWO2006082650A1; US7629598B2; CN101031336B; WO2006082650A1

Abstract

Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren, das sowohl eine Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung zum Verteilen eines Bestrahlungsfeldes eines Teilchenstrahls (PB) in der Tiefenrichtung der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) als auch eine Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung zum Verteilen des Bestrahlungsfeldes des Teilchenstrahls (PB) in einer Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) verwendet und ein Bestrahlungsziel (TV) mit dem Teilchenstrahl (PB) bestrahlt,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung eine aktive Bestrahlungsfeldverteilung verwendet wird, bei der eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten mit unterschiedlichen Bereichen in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) überlagert wird,
daß ein Bolus (45), der eine Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungsziels (TV) in der Tiefenrichtung besitzt, quer zu dem Teilchenstrahl (PB) angeordnet wird,
und daß zumindest eine Bestrahlungsschicht, die aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt wird, einmal oder mehrmals erneut mit dem Teilchenstrahl (PB) bestrahlt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren, das bei der Behandlung von Krebs oder dergleichen verwendet werden kann, sowie eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung für ein derartiges Verfahren.
Stand der Technik
Die beiden nachstehend angegebenen Veröffentlichungen sind als Stand der Technik für diese Art von Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren und Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung bekannt. Die erste Veröffentlichung hat den Titel "Instrumentation for Treatment of Cancer Using Proton and Light-Ion Beams" von W.T. Chu et al., abgedruckt in der Zeitschrift "Review of Scientific Instruments", 64(8), Seiten 2055 bis 2096, veröffentlicht im August 1993.
Die zweite Veröffentlichung hat den Titel "The 200-MeV Proton Therapy Project at the Paul Scherrer Institute: Conceptual Design and Practical Realization" von E. Pedoroni et al., abgedruckt in der Zeitschrift "Medical Physics", 22(1), Seiten 37 bis 53, veröffentlicht im Januar 1995.
Die erste Veröffentlichung beschreibt, daß in einem Fall, in welchem verschiedene Strahlen in dünne, sogenannte Bleistiftstrahlen transformiert und auf einen menschlichen Körper gerichtet werden, die Dosisverteilungen der Strahlen in dem Körper sich ändern, wie es in 1 dargestellt ist. Wie aus 1 ersichtlich, hat unter verschiedenen Strahlungen ein Strahl mit kleiner Masse, wie z.B. ein Röntgenstrahl oder ein Gammastrahl, eine relative Dosis, die in einem Bereich in der Nähe der Oberfläche des Körpers maximal wird und die mit zunehmender Tiefe im Körper von der Oberfläche des Körpers aus abnimmt.
Andererseits hat ein Teilchenstrahl mit einer großen Masse, wie z.B. ein Protonenstrahl oder ein Kohlenstoffstrahl eine relative Dosis, die einen Maximalwert oder Peakwert in einer Position besitzt, an welcher der Strahl stoppt, und zwar in einem Tiefenbereich von der Oberfläche des Körpers aus, d.h. unmittelbar vor dem Wirkungsbereich des Teilchenstrahls. Dieser Peakwert wird als Bragg-Peak (BP) bezeichnet.
Ein Teilchenstrahl-Krebsbehandlungsverfahren läuft in der Weise ab, daß dieser Bragg-Peak BP auf einen Tumor gerichtet wird, der in einem menschlichen Organ gebildet ist, und auf diese Weise wird die Behandlung des Krebses durchgeführt. Abgesehen von einem Krebs, kann ein solches Verfahren auch in einem Falle verwendet werden, in welchem ein tiefer Bereich eines Körpers behandelt wird. Ein zu behandelnder Bereich, einschließlich eines Tumors, wird allgemein als Bestrahlungsziel bezeichnet. Die Position des Bragg-Peaks wird durch die Energie des Bestrahlungs-Teilchenstrahls bestimmt, und wenn die Energie des Teilchenstrahls groß wird, so wird der Bragg-Peak BP in einer tiefliegenden Position gebildet.
Bei einer solchen Teilchenstrahlbehandlung ist es erforderlich, daß der Teilchenstrahl über das gesamte zu bestrahlende Strahlungsziel eine gleichmäßige Dosisverteilung erhält. Damit der Bragg-Peak BP an den Gesamtbereich des Bestrahlungsziels abgegeben wird, wird eine "Verteilung des Bestrahlungsfeldes (Strahlenfeldes)" des Teilchenstrahls durchgeführt.
Diese "Verteilung des Bestrahlungsfeldes" wird in drei Richtungen, nämlich einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse durchgeführt, die zueinander senkrecht stehen. Wenn die Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls in der Richtung der Z-Achse erfolgt, so wird die "Verteilung des Bestrahlungsfeldes" zuerst in Richtung der Z-Achse durchgeführt. Die "Verteilung des Bestrahlungsfeldes" in der Bestrahlungsrichtung des Strahles wird im allgemeinen als Bestrahlungsfeldverteilung in Tiefenrichtung bezeichnet.
Die zweite "Verteilung des Bestrahlungsfeldes" erfolgt derart, daß die Bestrahlungsfeldverteilung in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse durchgeführt wird, und weil die Bestrahlungsfeldverteilung in der seitlichen Richtung bzw. in der Querrichtung senkrecht zu der Tiefenrichtung durchgeführt wird, so wird sie im allgemeinen als Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung bezeichnet.
Die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung wird durchgeführt, um den Bragg-Peak, der in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls liegt, in der Tiefenrichtung zu verbreitern, weil die Breite des Bragg-Peaks BP in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls schmal ist im Vergleich mit der Ausdehnung des Bestrahlungsziels in der Tiefenrichtung.
Andererseits wird die Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung ausgeführt, um den Bragg-Peak BP in der zu der Bestrahlungsrichtung senkrechten Richtung zu verbreitern, weil der Durchmesser des Teilchenstrahls kleiner als die Größe des Bestrahlungsziels in der zu der Bestrahlungsrichtung senkrechten Richtung ist. In Bezug auf die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung und die Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung werden Verfahren beschrieben, die in den eingangs genannten Veröffentlichungen angegeben sind.
Zunächst umfaßt die Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung ein passives Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren und ein aktives Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren. Das passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren ist ein Verfahren, bei dem in einer Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit einer Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung ein Teilchenstrahl auf eine Streueinrichtung gerichtet wird, um zu bewirken, daß der Teilchenstrahl eine Ausdehnung in der Querrichtung erhält, und ein gleichförmiger Dosisanteil des zentralen Bereiches wird ausgeschnitten und auf den Zielbereich abgestrahlt.
In einem Falle, in welchem der gleichförmige Dosisanteil von einer einzigen Streueinrichtung nicht ausreichend groß gemacht werden kann, gibt es die Möglichkeit, den gleichförmigen Dosisbereich von zwei Streueinrichtungen verbreitern zu lassen; das wird als Doppelstreustellenverfahren bezeichnet. Ferner gibt es auch ein Verfahren, bei dem zwei in dem stromaufwärtigen Bereich einer Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit einer Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung angeordnete Ablenkelektromagnete verwendet werden, um den Teilchenstrahl in einer Ringwulstgestalt abzutasten, und der in Ringwulstgestalt abgetastete Teilchenstrahl wird auf die Streueinrichtung abgestrahlt, um das Querrichtungs-Bestrahlungsfeld zu verbreitern; dies wird als Wobbler-System bezeichnet.
Als aktives Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren gibt es ein Verfahren, bei dem ein Elektromagnet in dem stromaufwärtigen Bereich einer Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit einer Teilchenstrahlungsvorrichtung dazu dient, den Teilchenstrahl in der X-Y-Ebene abzutasten, und die Bestrahlungsposition des Teilchenstrahls wird mit der Zeit verlagert, um ein breites Bestrahlungsfeld zu erhalten. Dabei kann bei diesem Verfahren eine gleichmäßige Dosisverteilung erhalten werden, indem benachbarte Bestrahlungsflecken von Bleistiftstrahlen mit schmalen Durchmessern geeignet überlagert werden.
Solche Abtastverfahren mit Bleistiftstrahlen umfassen ein Rasterverfahren mit einer in Bezug auf die Zeit kontinuierlichen Abtastung sowie ein Fleckverfahren mit in Bezug auf die Zeit stufenartiger Abtastung. Bei derartigen Verfahren wird zwar der Teilchenstrahl im allgemeinen als Bleistiftstrahl mit schmalem Durchmesser bezeichnet, oder wird unmittelbar auf den Zielbereich gerichtet, jedoch gibt es aber auch den Fall, daß der Durchmesser des Bleistiftstrahls unter Verwendung einer dünnen Streueinrichtung geringfügig vergrößert wird.
Im folgenden wird die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung näher beschrieben. Wie bereits erwähnt, ist die Breite des Bragg-Peaks BP in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls schmal, und die Breite des Bragg-Peaks PB in der Bestrahlungsrichtung wird durch die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung verbreitert. Der Bragg-Peak BP, dessen Breite in der Bestrahlungsrichtung verbreitert worden ist, wird als verbreiterter Bragg-Peak bezeichent. Zunächst einmal umfaßt das passive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren ein Verfahren, bei dem ein Energiemodulator vom Kamm-Typ, der als Stegfilter bezeichnet wird, oder ein Bereichsmodulator eingefügt wird, der quer zu dem Teilchenstrahl eingesetzt wird.
Sowohl bei dem Stegfilter als auch bei dem Bereichsmodulator wird die Dicke des Materials des Energiemodulators in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls moduliert. Dabei verringern der Stegfilter oder der Bereichsmodulator die Energie des Teilchenstrahls in Abhängigkeit von der modulierten Dicke und verändert die Energie entsprechend der modulierten Dicke; infolgedessen wird ein Teilchenstrahl, in welchem verschiedene Energien mit unterschiedlichen Intensitäten vermischt sind, auf das Bestrahlungsziel gerichtet. Da der Bereich des Teilchenstrahls entsprechend der Intensität der Energie geändert wird, kann der Teilchenstrahl mit verschiedenen Bereichen auf das Bestrahlungsziel abgestrahlt werden.
Bei dem passiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren der oben beschriebenen Art kann der verbreiterte Bragg-Peak SOBP erhalten werden, bei dem die Breite in der Bestrahlungsrichtung vergrößert ist. Die Breite des verbreiterten Bragg-Peaks SOBP ist jedoch in der Querrichtung konstant, d.h. in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse, die zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls senkrecht sind, und sie kann nicht verändert werden.
Als weiteres passives Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren gibt es ein Verfahren, bei dem ein Kompensator verwendet wird, der als Bolus bezeichnet wird. Im allgemeinen ist ein in einem Patienten befindlicher, zu behandelnder Bereich in der maximalen Tiefe eines betroffenen Organs in der Tiefenrichtung positioniert, d.h. am tiefsten Teil (Grenze des betroffenen Organs in der Tiefenrichtung) des betroffenen Organs in Richtung der Z-Achse, und im allgemeinen hat die Tiefe des zu behandelnden Bereichs eine Abhängigkeit in der Querrichtung (Richtungen der X-Achse und der Y-Achse) und wird in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung geändert.
Die Änderung der Gestalt des zu behandelnden Bereiches in der Tiefenrichtung wird als distale Form oder Gestalt bezeichnet. Wie 2 zeigt, ist der Bolus BL ein Energiemodulator, der für jeden Patienten in Übereinstimmung mit dieser distalen Form angefertigt wird, und er wird unter Verwendung von Polyethylen oder Wachs hergestellt. Durch die Verwendung eines solchen Bolus BL kann, während gleichzeitig die gleichförmige Bestrahlungsdosis auf die X-Y-Ebene abgestrahlt wird, der Bragg-Peak BP an die distale Form angepaßt werden.
2a zeigt ein Bestrahlungsziel TV und einen Bolus BL. Das Bestrahlungsziel TV hat die tiefste Schicht TVd, und die Form der tiefsten Schicht TVd wird als distale Form oder Gestalt bezeichnet. Sieben Pfeile bezeichnen typische Teilchenstrahlen. In der 2b sind die Dosen der sieben typischen Teilchenstrahlen auf das Bestrahlungsziel TV mit a bis g bezeichnet. Unter Verwendung des Bolus TL kann die Dosisverteilung in der tiefsten Schicht TVd abgeflacht werden.
Als aktives Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren gibt es ein Verfahren, bei dem die Energie des Teilchenstrahls selbst, der von einer Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung abgestrahlt wird, gesteuert wird, während der vorher erwähnte Energiemodulator nicht verwendet wird. Bei einem solchen Verfahren wird die Energie des Teilchenstrahls gesteuert durch das Ändern der Beschleunigungsenergie eines Teilchenbeschleunigers zum Beschleunigen des Teilchenstrahls, oder aber die Energie des Teilchenstrahls wird geändert, indem man ein Werkzeug, das als Bereichsverschiebungseinrichtung bezeichnet wird, so einsetzt, daß es quer zu dem Teilchenstrahl verläuft bzw. von diesem durchquert wird. Ferner gibt es ein Verfahren, bei dem sowohl die Steuerung des Teilchenbeschleunigers als auch ein derartiger Bereichsfilter verwendet werden.
Bei dem aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren wird der Teilchenstrahl zu einem Strahl gemacht, der eine Energie mit bestimmter Intensität besitzt, und nachdem der Bragg-Peak BP mit einer gleichförmigen Dosis auf eine Bestrahlungsschicht des Bestrahlungsziels abgestrahlt worden ist, wird die Energie des Teilchenstrahls geändert, und der Bragg-Peak BP wird auf eine Bestrahlungsschicht gerichtet, die dem Bestrahlungsziel TV am nächsten liegt.
Ein derartiger Vorgang wird viele Male wiederholt, und der Bragg-Peak BP des Teilchenstrahls wird auf die Vielzahl von Bestrahlungsschichten gerichtet, so daß der verbreiterte Bragg-Peak SOBP mit gewünschter Breite in der Bestrahlungsrichtung des Strahls erhalten werden kann. Das aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren ist ein Verfahren, bei dem in dem Zustand, in welchem der Teilchenstrahl nicht in der X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung bewegt wird und auf eine bestimmte Bestrahlungsposition fixiert ist, die Energie des Teilchenstrahls geändert wird.
Um einen verbreiterten Bragg-Peak SOBP mit der gewünschten Breite zu erhalten, ist es erforderlich, die Dosis jeder Bestrahlungsschicht des Bestrahlungsziels TV geeignet einzustellen, und die an jede Schicht abgegebene Dosis wird als "Schichtgewichtung" bezeichnet. Diese "Schichtgewichtung" wird mit der gleichen Methode wie beim Stegfilter oder beim Bereichsmodul berechnet. 3 zeigt ein Beispiel für die Dosisverteilung in der Tiefenrichtung und die "Schichtgewichtung".
In 3 bezeichnet die vertikale Achse die relative Dosis, und die horizontale Achse bezeichnet die Eindringtiefe in den Körper. Eine mittels einer ausgezogenen Linie dargestellte Kurve gibt berechnete Werte an, und eine Vielzahl von kleinen Quadraten bezeichnet tatsächlich gemessene Werte. Eine Vielzahl von geraden Linien, die in der vertikalen Richtung verlaufen, bezeichnen die Gewichtungen in den jeweiligen Bestrahlungsschichten. Dieses Beispiel ist ein typisches Beispiel, und die "Schichtgewichtung" ist im tiefsten Teil am größten. Wenn die Gewichtung des tiefsten Teils 100 beträgt, dann ist die Gewichtung der daran angrenzenden Schichten nahezu 10 oder weniger.
Ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren, bei dem das aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren sowie das aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren kombiniert sind, wird als Fleckabtasttechnik bezeichnete, die auf den Seiten 39 bis 45 der zweiten Veröffentlichung beschrieben ist.
Diese Fleckabtasttechnik besteht in einem Verfahren, bei dem, während der Teilchenstrahl in der X-Y-Ebene mit dem aktiven Querrichtungs-Bestrahlungsfeld verteilt wird, die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls von der aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung geändert wird, und der Bolus wird nicht verwendet.
Ferner ist ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren, bei dem das aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren und das passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren kombiniert werden, als dreidimensionales Bestrahlungssystem auf Seite 2002, linke Spalte, Zeile 6 von unten bis Zeile 2, rechte Spalte auf derselben Seite der ersten Veröffentlichung beschrieben. Bei diesem dreidimensionalen Bestrahlungssystem wird der Bolus auch verwendet.

Nicht-Patentdokument 1: Eine Veröffentlichung mit dem Titel "Instrumentation for Treatment of Cancer Using Proton and Light-Ion Beams" von W.T . Chu et al., abgedruckt in der Zeitschrift "Review of Scientific Instruments", 64(8), Seiten 2055 bis 2096, veröffentlicht im August 1993.
Nicht-Patentdokument 2: Eine Veröffentlichung mit dem Titel "The 200-MeV Proton Therapy Project at the Paul Scherrer Institute: Conceptual Design and Practical Realization", von E. Pedoroni et al., abgedruckt in der Zeitschrift "Medical Physics", 22(1), Seiten 37 bis 53, veröffentlicht im Januar 1995.

Offenbarung der Erfindung
Aufgaben, die die Erfindung lösen sollen
Bei der Fleckabtasttechnik wird jedoch bezüglich der jeweiligen Bestrahlungstiefen die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahles in jeder Position in der X-Y-Ebene gesteuert. Daher werden ein Bereich mit hoher Gewichtung und ein Bereich mit niedriger Gewichtung in jeder von den Bestrahlungstiefen gemischt, und der Bereich mit der hohen Gewichtung und der Gereicht mit der niedrigen Gewichtung werden in jeder der Bestrahlungstiefen geändert. Daher tritt der Nachteil auf, daß die Steuerung kompliziert wird.
Andererseits wird in dem dreidimensionalen Bestrahlungssystem die vorgegebene Bestrahlungsdosis in jeder Position der X-Y-Ebene verteilt, und zwar durch die passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung, und die gleichförmige Bestrahlungsdosis in der X-Y-Ebene kann an die vorgegebene spezifizierte Dosis in der tiefsten Schicht des Bestrahlungszieles angepaßt werden, und damit wird die Steuerung einfach.
Es tritt jedoch insofern ein Problem auf, als ein Bestrahlungsziel während der Bestrahlung durch die Atmung eines Patienten, die Blutströmung oder andere physiologische Phänomene verlagert wird. Im Hinblick auf die Verlagerung des Bestrahlungszieles während der Bestrahlung ist es bei der Fleckabtasttechnik und dem dreidimensionalen Bestrahlungssystem schwierig, das Bestrahlungsziel mit der exakten Bestrahlungsdosis zu bestrahlen.
Die Verlagerung des Bestrahlungszieles wird insbesondere dann ein Problem, wenn die Lunge, die Leber oder dergleichen behandelt werden, und es tritt dabei das Problem auf, daß eine gewünschte Dosisverteilung den jeweiligen Bestrahlungsschichten nicht zugeführt werden kann. Dieses Problem fährt zu der Gefahr, daß der Teilchenstrahl einen anderen Bereich bestrahlt als das Bestrahlungsziel, das gemäß einem Behandlungsplan vorgegeben ist.
Außerdem tritt im Ergebnis die Situation ein, daß eine Überlagerung der Bestrahlungsdosen nicht gut durchgeführt wird und daß die Gleichmäßigkeit der Bestrahlungsdosis in dem Bestrahlungsziel nicht gewährleistet werden kann. Wegen dieser Probleme gibt es sehr wenige Beispiele, bei denen die Fleckabtasttechnik und das dreidimensionale Bestrahlungssystem für die Behandlung von Lungenkrebs oder Leberkrebs verwendet wird.
Mittel zur Lösung der Probleme
Gemäß der Erfindung wird ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren angegeben, das ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren ist, welches sowohl eine Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung zum Verteilen eines Bestrahlungsfeldes eines Teilchenstrahls in der Tiefenrichtung längs der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls als auch eine Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung zum Verteilen des Bestrahlungsfeldes des Teilchenstrahls in einer Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls verwendet und ein Bestrahlungsziel mit dem Teilchenstrahl bestrahlt.
Bei dem Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren ist die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung eine aktive Bestrahlungsfeldverteilung, bei der eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten mit unterschiedlichen Bereichen in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls überlagert wird; ein Bolus, der eine Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungsziels in der Tiefenrichtung besitzt, wird quer zu dem Teilchenstrahl angeordnet; und zumindest eine Bestrahlungsschicht, die aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt wird, wird einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl erneut bestrahlt.
Außerdem ist eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, die folgendes aufweist: eine Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Teilchenstrahls; eine Teilchenstrahl-Transporteinheit, um den von der Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit erzeugten Teilchenstrahl zu transportieren; eine Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit, um ein Bestrahlungsziel mit dem von der Teilchenstrahl-Transporteinheit transportierten Teilchenstrahl zu bestrahlen; eine Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung, um ein Bestrahlungsfeld des Teilchenstrahls in der Tiefenrichtung längs der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls zu verteilen; und eine Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung, um das Bestrahlungsfeld des Teilchenstrahls in einer Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls zu verteilen.
In der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung ist die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung, um eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten zu überlagern, die unterschiedliche Bereiche in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls besitzen; ein Bolus, der eine Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungszieles in der Tiefenrichtung besitzt, ist quer zu dem Teilchenstrahl in dessen Strahlrichtung angeordnet; mindestens eine Bestrahlungsschicht, die aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt ist, wird einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl erneut bestrahlt.
Wirkungen der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren ist die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung eine aktive Bestrahlungsfeldverteilung, bei der die Vielzahl von Bestrahlungsschichten mit den unterschiedlichen Bereichen in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahles überlagert werden, und der Bolus, der eine Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungszieles in der Tiefenrichtung besitzt, ist quer zu dem Teilchenstrahl angeordnet, so daß er von diesem durchquert wird. Daher kann eine im wesentlichen gleichförmige Bestrahlungsdosis an die tiefste Schicht des Bestrahlungszieles in der Tiefenrichtung abgegeben werden, wobei eine relativ einfache Struktur verwendet wird.
Weiterhin wird mindestens eine Bestrahlungsschicht, die aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten ausgewählt wird, einmal oder mehrmals erneut mit dem Teilchenstrahl bestrahlt, und somit kann, auch wenn sich das Bestrahlungsziel verlagert, eine genauere Bestrahlungsdosis an die gewählte Bestrahlungsschicht abgegeben werden.
Bei der erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung ist die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung, bei der die Vielzahl von Bestrahlungsschichten mit den unterschiedlichen Bereichen in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls überlagert wird. Der Bolus, der die Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungszieles in der Tiefenrichtung besitzt, ist quer zu dem Teilchenstrahl in dessen Strahlrichtung angeordnet, und daher kann mit einer vergleichsweise einfachen Struktur eine im wesentlichen gleichförmige Bestrahlungsdosis an die tiefste Schicht des Bestrahlungszieles in der Tiefenrichtung abgegeben werden.
Ferner wird mindestens eine Bestrahlungsschicht, die aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten ausgewählt ist, einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl erneut bestrahlt, und daher kann auch dann, wenn das Bestrahlungsziel verlagert wird, eine exaktere Bestrahlungsdosis auf die ausgewählte Bestrahlungsschicht abgegeben werden.
Beste Ausführungsform zur Realisierung der Erfindung
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dieser ersten Ausführungsform werden eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der Erfindung sowie ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben.
Diese erste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldstreuung und eine aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeldstreuung kombiniert werden; zusätzlich wird ein Bolus mit einer Gestalt eines tiefsten Teiles eines Bestrahlungszieles in Tiefenrichtung verwendet, und eine tiefste Schicht einer Vielzahl von Bestrahlungsschichten wird einmal oder häufiger erneut bestrahlt.
Zunächst wird der Aufbau der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung beschrieben. 4 zeigt den Gesamtaufbau der ersten Ausführungsform der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, die zur Realisierung der ersten Ausführungsform des Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird. Wie in 4 dargestellt, weist diese erste Ausführungsform eine Teilchenstrahl-Erzeu gungseinheit 10, eine Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 sowie drei Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C auf.
Aus Gründen der Anwendung eines Bestrahlungssicherheitsmanagements und dergleichen sind die Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 und die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C in einzelnen abgeschirmten Räumen installiert. Die Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 verbindet die Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 mit den jeweiligen Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C.
Die Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 weist Teilchenstrahl-Transportpassagen 21, 22 und 23 auf, um den von der Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 erzeugten Teilchenstrahl zu den Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C zu transportieren. Die Teilchenstrahl-Transportpassagen 21, 22 und 23 sind als Vakuumleitungen ausgebildet. Die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C bestrahlen einen Zielbereich TV eines Patienten mit einem Teilchenstrahl PB.
Die Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 weist eine Ionenquelle 11 und einen Beschleuniger 12 auf. Die Ionenquelle 11 erzeugt den Teilchenstrahl mit großer Masse, beispielsweise mit einem Protonenstrahl oder mit einem Kohlenstoffstrahl. Der Beschleuniger 12 beschleunigt den in der Ionenquelle 11 erzeugten Teilchenstrahl und formt den Teilchenstrahl PB. Dieser Teilchenstrahl wird als Bleistiftstrahl mit einem dünnen Durchmesser ausgebildet.
Eine Energieeinstellungssteuerung 13 ist elektrisch an den Beschleuniger 12 angeschlossen. Die Energieeinstellungssteuerung 13 liefert ein Energiesteuersignal ES an den Beschleuniger 12 und sorgt für die Einstellung und Steuerung der Beschleunigungsenergie des Teilchenstrahls PB mit dem Beschleuniger 12 und bildet eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15.
Die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 wird mit einem Steuerungsrechner gesteuert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern, und sorgt für eine Steuerung, um mehrere Bestrahlungsschichten mit unterschiedlichen Bereichen in der Tiefenrichtung zu überlagern. Die Bestrahlungsenergie des Teilchenstrahles wird für jede der Bestrahlungsschichten aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten geändert, und der verbreiterte Bragg-Peak SOBP wird in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB ausgebildet, d.h. in der Richtung der Z-Achse.
Die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C bilden einen Behandlungsraum 1, einen Behandlungsraum 2 bzw. einen Behandlungsraum 3. Die drei Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C haben untereinander den gleichen Aufbau, und jede von ihnen weist einen Bestrahlungskopf 31, ein Behandlungsgestell 32 sowie eine Positionierungseinrichtung 33 auf.
Das Behandlungsgestell 32 wird verwendet, um einen Patienten in dem Zustand einer Rückenlage oder einer Sitzposition zu halten, und die Positionierungseinrichtung 33 wird verwendet, um die Position eines betroffenen Organs mit einer Röntgeneinrichtung oder dergleichen zu bestätigen. Der Bestrahlungskopf 31 dient dazu, den zu den Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C transportierten Teilchenstrahl auf das Bestrahlungsziel TV des Patienten auf dem Behandlungsgestell 32 zu richten.
5 zeigt den speziellen Aufbau des Bestrahlungskopfes 31 der Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C der ersten Ausführungsform. Der Bestrahlungskopf ist in 5 mit dem Bezugszeichen 31A bezeichnet. Der Bestrahlungskopf 31 gemäß 5 weist Ablenk-Elektromagneten 41a und 41b auf, um den Teilchenstrahl PB in einer Querrichtung abzulenken, d.h. in einer X-Y-Ebene senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB.
Der Bestrahlungskopf 31A weist ferner Strahlpositionsmonitore 42a und 42b auf, um die Bestrahlungsposition des Teilchenstrahls PB zu überwachen, sowie einen Dosismonitor 43, um die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls PB zu überwachen, und ein Bolus-Anbringgestell 44. An dem Bolus-Anbringgestell 44 ist ein Bolus 45 angebracht.
In 5 bezeichnet ein Pfeil PB die Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB. Die Ablenkmagneten 41a und 41b sind so angeordnet, daß sie einander benachbart im stromaufwärtigen Bereich der Bestrahlungsrichtung vorgesehen sind. Die Strahlpositionsmonitore 42a und 42b sind voneinander beabstandet in der Bestrahlungsrichtung vorgesehen, und der Dosismonitor 43 ist zwischen den Strahlpositionsmonitoren 42a und 42b angeordnet und dabei in der Nähe von dem Strahlpositionsmonitor 42b vorgesehen. Das Bolus-Anbringgestell 44 ist ganz dicht beim Patienten angeordnet und an der stromabwärtigen Seite in Bestrahlungsrichtung vorgesehen.
Die Ablenkelektromagneten 41a und 41b gemäß 5 bilden eine aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 40, um den Bragg-Peak BP des Teilchenstrahls PB in der Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung zu streuen bzw. zu verbreitern.
Die aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 40 wird mit einem Steuerungsrechner gesteuert, der die gesamte Vorrichtung steuert, und bildet den verbreiterten Bragg-Peak SOBP in der Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB, d.h. in der Richtung der X-Achse und der Y-Achse. Insbesondere wird der Teilchenstrahl PB in der Querrichtung gescannt bzw. ausgelenkt, d.h. in der X-Y-Ebene, und der verbreiterte Bragg-Peak SOBP wird in der X-Y-Ebene gebildet.
Der Bolus 45, der an dem Bolus-Anbringgestell 44 angebracht ist, hat eine Gestalt gemäß der distalen Gestalt des tiefsten Teiles eines Bestrahlungszieles TV, d.h. eines zu behandelnden Bereiches. Der Bolus 45 ist ein Energiemodulator, der für jeden Patienten angefertigt wird und unter Verwendung von Polyethylen oder Wachs hergestellt wird.
Der Bolus 45 ist derart angeordnet, daß er quer in dem Teilchenstrahl PB liegt, der von dem Bestrahlungskopf 31A zu dem Bestrahlungsziel TV des Patienten abgestrahlt wird. Durch die Verwendung des Bolus 45 kann die Bestrahlungsdosis zu der tiefsten Schicht TVd des Bestrahlungsziels TV und jeder der benachbarten Bestrahlungsschichten in der X-Y-Ebene abgeflacht werden.
Ein erstes Merkmal der ersten Ausführungsform besteht darin, daß die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 und die aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 40 mit dem Bolus 45 kombiniert sind. Die Kombination der aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilung und der aktiven Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilung sind als Fleckabtasttechnik (spot scanning technique) bekannt.
Bei dieser ersten Ausführungsform wird der Bolus 45 weiterhin mit diesen kombiniert und in dieser Form verwendet. Wie in 3 dargestellt, ist die Schichtengewichtung für eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten am höchsten für die tiefste Schicht TVd, und in dem Falle, in dem die Gewichtung der tiefsten Schicht TVd auf 100 gesetzt wird, ist die Gewichtung für jede von den dazu benachbarten Bestrahlungsschichten 1/5 oder weniger.
Bei der ersten Ausführungsform kann durch die Verwendung des Bolus 45 die Bestrahlungsdosis für die tiefste Schicht TVd des Bestrahlungsziels TV und jede der dazu benachbarten Bestrahlungsschichten in der X-Y-Ebene abgeflacht werden. Obwohl somit die Bestrahlungsdosis für jede der Bestrahlungsschichten für die jeweiligen Bestrahlungsschichten durch die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 geändert wird, kann die Bestrahlungsdosis in jeder Position in der X-Y-Ebene im wesentlichen für jede der Bestrahlungsschichten konstant gemacht werden, und die Steuerung läßt sich vereinfachen.
Obwohl das Energiesteuersignal ES, das dem Beschleuniger von der aktiven Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 geliefert wird, für die jeweiligen Bestrahlungsschichten geändert wird, wird es auf einem im wesentlichen konstanten Wert für jede der Bestrahlungsschichten gehalten, und die Steuerung wird vereinfacht.
Das Bestrahlungsverfahren mit dem Teilchenstrahl gemäß der ersten Ausführungsform wird nachstehend im Gegensatz zu der herkömmlichen Fleckabtasttechnik nachstehend erläutert. 6(a) und 6(b) zeigen das Bestrahlungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform, während 7(a) und 7(b) die herkömmliche Fleckabtasttechnik zeigen.
Die 6(a) und die 7(a) zeigen die Formen der Bestrahlungsziele, und es wird ein halbkreisförmiges Bestrahlungsziel TV bei jedem von ihnen angenommen. Eine tiefste Schicht TVd ist ein Oberflächenbereich dieses halbkreisförmigen Bestrahlungszieles TV. 8 zeigt die Gestalt des Bolus 45, der für die Bestrahlung des Bestrahlungszieles TV gemäß 6(a) und 6(b) verwendet wird.
6(b) zeigt schematisch die Verteilung des Teilchenstrahls PB zu der tiefsten Schicht TVd und in der X-Y-Ebene gemäß der ersten Ausführungsform, während 7(b) schematisch die Verteilung des Teilchenstrahsl PB zu der Bestrahlungstiefe D und in der X-Y-Ebene gemäß der herkömmlichen Fleckabtasttechnik zeigt. In 6b und 7(b) bezeichnet eine Vielzahl von kleinen Kreisen S Bestrahlungsflecken, die jeweils dem Durchmesser des Teilchenstrahls PB entsprechen.
Obwohl diese Bestrahlungsflecken tatsächlich in der Weise abgefahren oder abgetastet werden, daß die einander benachbarten Bestrahlungsflecken einander teilweise überlappen, sind sie zur Vereinfachung der Zeichnung in einem Zustand dargestellt, in welchem sie sich nicht überlappen. Obwohl weiterhin die Anzahl der Bestrahlungsflecken S tatsächlich größer ist, sind sie in der Weise dargestellt, daß ihre Anzahl kleiner ist als in Wirklichkeit.
In 6(b) und 7(b) ist die X-Achse in der Querrichtung relativ zum Teilchenstrahl PB mit der Linie X-X angegeben, während die Y-Achse mit einer Linie Y-Y angegeben ist. Adressen von 1 bis 12 sind längs der Linie X-X zugeordnet, und Adressen von A bis P sind längs der Linie Y-Y zugeordnet.
Die tiefste Schicht TVd des Bestrahlungsziels TV ist in 6(a) mit einem großen Kreis TVd bezeichnet, und eine Vielzahl von Bestrahlungsflecken S innerhalb des Kreises TVd oder teilweise überlappend mit diesem Kreis TVd sind mit kleinen Kreisen S in durchgezogenen Linien angegeben. Diese kleinen Kreise S der durchgezogenen Linien sind die Teilchenstrahlen PB, die der tiefsten Schicht TVd des Bestrahlungsziels TV entsprechen.
In 6(b) werden die Bestrahlungsflecken S hauptsächlich von der Adresse A1 längs der Linie X-X abgetastet, dann erfolgt eine Verschiebung von der Adresse A12 zur Adresse B1, und anschließend erfolgt eine Abtastung in entsprechender Weise bis zur letzten Adresse P12. Bezüglich der tiefsten Schicht TVd werden nur die Bestrahlungsflecken S, die mit den kleinen Kreisen aus durchgezogenen Linien bezeichnet sind, mit der gleichen Bestrahlungsdosis abgetastet. Die Bestrahlung der tiefsten Schicht TVd wird erreicht, indem die Bestrahlungsflecken S, die dem Kreis TVd entsprechen, abgetastet werden, während die gleiche Bestrahlungsdosis gehalten wird.
Da bei der herkömmlichen Fleckbtasttechnik der Bolus 45 nicht verwendet wird, so wird bezüglich der Bestrahlungstiefe D (vgl. 7(a)) des gleichen halbkreisförmigen Bestrahlungsziels TV eine Vielzahl von ringförmigen Bereichen TV1 bis TV4 angenommen, die in der Bestrahlungsdosis unterschiedlich sind, wie es in 7(a) und 7(b) dargestellt ist.
In dem Falle, in dem der Bestrahlungsfleck S an den ringförmigen Bereichen TV1 bis TV4 abgetastet wird, ist es erforderlich, weil beispielsweise die Adressen B6 und B7 der tiefsten Schicht TVd entsprechen, die Bestrahlungsdosis hoch zu machen.
Da jedoch beispielsweise die Adressen C6 und C7 flacher sind als die tiefste Schicht TVd, so wird die Bestrahlungsdosis, die abzugeben ist, klein gemacht. Da in der Zeile der Adresse F die Adressen F2 und F11 der tiefsten Schicht TVd entsprechen, wird die hohe Bestrahlungsdosis gegeben. Da jedoch die Adressen F3 und F10 der flachen Schicht entsprechen, die der tiefsten Schicht TVd benachbart ist, ist es erforderlich, die Bestrahlungsdosis klein zu machen.
Da außerdem die Adressen F4 und F9 weitere flache Schichten sind, die den Adressen F3 und F10 benachbart sind, wenn man es von der tiefsten Schicht TVd aus betrachtet, ist es erforderlich, die Bestrahlungsdosis weiter klein zu machen.
Wie oben erwähnt, ist es bei der herkömmlichen Fleckabtasttechnik bezüglich der Bestrahlungstiefe D, wenn die X-Y-Ebene abgetastet wird, erforderlich, die Bestrahlungsdosis häufig zu ändern. Bezüglich der Bestrahlungsdosis wird der Teilchenstrom in dem Beschleuniger 12 mit der Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 geändert, jedoch ist es schwierig, die häufige Änderung des Teilchenstromes ohne Fehler durchzuführen.
Bei einem aktiven Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungsverfahren wird in dem Falle, in welchem ein Fleckverfahren verwendet wird, bei dem der Teilchenstrahl PB schrittweise abgetastet wird, die Bestrahlungsdosis, die dem jeweiligen Bestrahlungsfleck S erteilt wird, mit der Bestrahlungszeit gesteuert. Die Steuerungseinrichtung für die Bestrahlungsdosis hat Werte einer geplanten Dosis, die den jeweiligen Bestrahlungsflecken S entsprechen, in einer Tabellenform, und der Teilchenstrahl von dem Bestrahlungsfleck S wird vorübergehend in dem Zeitpunkt gestoppt, wenn die Bestrahlungsdosis die geplante Dosis erreicht.
Obwohl die Bestrahlungsdosis mit der Bestrahlungszeit in der angegebenen Weise gesteuert werden kann, liefert der Beschleuniger, um die Bestrahlungsdosis exakt zu steuern, den Teilchenstrom, der für die geplante Dosis des Bestrahlungsflecks geeignet ist, und außerdem muß der Teilchenstrom exakt gesteuert werden.
Bei der Steuerung des Teilchenstromes des Beschleunigers 12 wird bei der herkömmlichen Fleckabtasttechnik der Teilchenstrom in den Bereichen groß gemacht, welche der tiefsten Schicht TVd entsprechen, wie z.B. bei den Adressen F2 und F11 gemäß 7(b), und der Teilchenstrom wird sequentiell an den Adressen F3 und F10 sowie an den Adressen F4 und F9 klein gemacht.
Da jedoch die Einstellung des Teilchenstromes des Beschleunigers 12 nicht momentan oder verzögerungsfrei durchgeführt werden kann, ist es erforderlich, um den Teilchenstrom bezüglich der bestimmten Tiefe D zu ändern, die Bestrahlungszeit zu verlängern, und es tritt das Problem auf, daß die Steuerung kompliziert wird.
Wenn andererseits, wie bei der ersten Ausführungsform, die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 und die aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 40 mit dem Bolus 45 kombiniert sind, kann die Bestrahlungsdosis, die dem Bestrahlungsfleck S zu erteilen ist, im wesentlichen konstant gehalten werden in der tiefsten Schicht TVd und jeder der ihr benachbarten Bestrahlungsschichten, und der Teilchenstrom des Beschleunigers 12 kann im wesentlichen konstant gehalten werden bezüglich jeder der Bestrahlungsschichten. Somit kann die Steuerung vereinfacht werden.
Als zweites Merkmal wird bei der ersten Ausführungsform die tiefste Schicht TVd in den jeweiligen Bestrahlungsschichten des Bestrahlungsziels TV einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl PB erneut bestrahlt. Da die Bestrahlungsdosis, die der tiefsten Schicht TVd zu verabreichen ist, 5 mal bis 20 mal so groß ist wie die in den anderen Bestrahlungsschichten, so kann dann, wenn die Bestrahlungsdosis für die tiefste Schicht TVd exakt geliefert werden kann, die Genauigkeit der gesamten Bestrahlungsdosisverteilung verbessert werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Teilchenstrahl PB mit dem Bestrahlungsprozeß gemäß 9 eingestrahlt. Dieser Steuerungsprozeß ist in einer Speichereinrichtung eines Steuerungsrechners gespeichert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern. In 9 sind die jeweiligen Bestrahlungsschichten von der tiefsten Schicht TVd zu der zweiten Schicht, der dritten Schicht, ..., der neunten Schicht längs der vertikalen Spalte angeordnet, während die Sequenz oder Reihenfolge der Bestrahlungen von der ersten, der zweiten, ..., der fünften in der horizontalen Zeile angegeben sind, und die Bestrahlungssequenzen sind mit 1, 2, 3, ..., 13 an den Kreuzungspunkten der je weiligen Bestrahlungsschichten und der jeweiligen Sequenz der Bestrahlungen eingetragen. Die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl PB wird in der Reihenfolge der Bestrahlungssequenzen 1, 2, 3, ..., 13 ausgeführt.
Bei dem Bestrahlungsprozeß gemäß 9 umfaßt die erste Bestrahlung die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 1 zu der tiefsten Schicht TVd, und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 zu den jeweiligen Schichten von der zweiten Schicht bis zu der neunten Schicht.
Die zweite Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 10 zu der tiefsten Schicht TVd, die dritte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 11 zu der tiefsten Schicht TVd, und die vierten und fünften Bestrahlungen umfassen jeweils die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 12 und 13 zu der tiefsten Schicht TVd. Sämtliche Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 10, 11, 12 und 13 sind erneute Bestrahlungen zu der tiefsten Schicht TVd.
Jede der fünf Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 1, 10, 11, 12 und 13 zu der tiefsten Schicht TVd wird mit einer Dosis von 1/5 der höchsten Bestrahlungsdosis RV1 durchgeführt, die der tiefsten Schicht TVd entspricht, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV1. Die Bestrahlungsdosen RV2 bis RV9 zu den Schichten von der zweiten Schicht bis zu der neunten Schicht werden sequentiell von der Bestrahlungsdosis RV1 aus verringert.
In 9 ist die Anzahl von Malen der Bestrahlung zu der tiefsten Schicht TVd auf fünf gesetzt, die erforderliche Bestrahlungsdosis RV1 wird in fünf gleiche Teile geteilt, und die fünf Bestrahlungen werden mit einer Bestrahlungsdosis von RV/5 durchgeführt.
Die 10(a), 10b, 10c und 10d zeigen Diagramme zur Erläuterung der Verbesserungssituation im Hinblick auf Fehler einer Bestrahlungsdosis aufgrund einer Verlagerung des Bestrahlungszieles TV in dem Falle, in welchem die Anzahl von Malen der Bestrahlung zu der tiefsten Schicht TVd insgesamt zwei ist, mit anderen Worten, die Anzahl von Malen der erneuten Bestrahlung ist eins.
In 10(a) ist das Bestrahlungsziel TV mit dem Symbol 101 bezeichnet, und es wird angenommen, daß das Bestrahlungsziel TV durch das Atmen in der Richtung eines Pfeils B längs einer horizontalen Achse 206 verlagert wird.
In 10b ist die erste Verteilung einer Bestrahlungsdosis zu der tiefsten Schicht TVd mit einer Kurve 201 in Form einer ausgezogenen Linie angegeben, und die zweite Verteilung einer Bestrahlungsdosis zu der tiefsten Schicht TVd ist mit einer Kurve 202 in Form einer strichpunktierten Linie angegeben.
10c zeigt die erste Verteilung 201 der Bestrahlungsdosis, und eine Kurve 203 der Verteilung der gesamten Bestrahlungsdosis, bei der die ersten und zweiten Bestrahlungsdosen addiert sind.
In 10d wird die Verteilung einer Bestrahlungsdosis in einem Fall, in welchem die Bestrahlung zu der tiefsten Schicht TVd nur einmal ausgeführt wird, mit einer Kurve 205 angegeben, und die Kurve 205 und die Kurve 203 werden miteinander verglichen. Ein Grauzonenbereich 204 in 10d gibt einen Bereich der Kurve 205 an, in welchem eine größere Bestrahlungsdosis als der gemäß der Kurve 203 durch die Verlagerung des Bestrahlungszieles TV gegeben ist.
Wie bereits erwähnt, besteht in einem Falle, in welchem die Bestrahlung nur einmal zu einer bestimmten Bestrahlungsschicht ausgeführt wird, wie z.B. der tiefsten Schicht TVd, eine Gefahr einer übermäßigen Bestrahlungsdosis aufgrund der Verlagerung des Bestrahlungszieles TV in dem Bereich 204.
Durch die erneute Bestrahlung erfolgt jedoch eine Unterteilung in mehrere Teile, und wenn die Bestrahlung mit einer gleichmäßig geteilten Bestrahlungsdosis erfolgt, so kann das Auftreten eines derartigen übermäßigen Bestrahlungsbereiches 204 verhindert werden.
Bei dem Beispiel gemäß 10 wird zur Vereinfachung der Darstellung eine Verteilung verwendet, bei der die Dosis linear von 100 % auf 0 % an beiden Enden der Kurven 201, 202, 203 und 205 der Dosisverteilung abnimmt. Obwohl das Ende der Dosisverteilung dicht bei der gefalteten Funktion der Gauß'schen Verteilung liegt, hängt jedoch diese Erläuterung in der Tat nicht von einem speziellen mathematischen Ausdruck ab.
Wenn die Anzahl von Malen der Bestrahlung zu der tiefsten Schicht TVd weiter erhöht wird, so kann die Dosisverteilung noch weiter verbessert werden. Auch bezüglich der Tiefenrichtung kann in ähnlicher Weise, wenn die Bestrahlung mehrere Male durchgeführt wird, die Bestrahlungsverteilung verbessert werden.
Bei der herkömmlichen Fleckabtasttechnik, bei der die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung und die aktive Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung kombiniert werden, so existiert, wie in 7(a) und 7(b) dargestellt, weil der Bolus 45 nicht verwendet wird, die tiefste Schicht TVd nur in dem äußeren peripheren Bereich von jeder der Bestrahlungsschichten, in welchen die Bestrahlungstiefe D geändert wird, vgl. 7(a).
Um daher bei der herkömmlichen Fleckabtasttechnik die tiefste Schicht TVd erneut zu bestrahlen, ist es erforderlich, die erneute Bestrahlung bezüglich vieler Bestrahlungsschichten durchzuführen, und es ist erforderlich, die Energie des Beschleunigers 12 bezüglich der jeweiligen Bestrahlungsschichten einzustellen, in denen die Bestrahlungstiefe D geändert wird, so daß eine komplizierte Steuerung erforderlich ist.
Da bei der ersten Ausführungsform der Bolus 45 verwendet wird, kann, wie in 6(b) dargestellt, die tiefste Schicht TVd in einer Schicht konzentriert werden, und die Einstellung der Energie des Beschleunigers 12 ist bei der Bestrahlung der tiefsten Schicht TVd nicht erforderlich. Somit kann die gesamte tiefste Schicht TVd leicht erneut bestrahlt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist es in der angedeuteten Weise auch bezüglich eines Bestrahlungszieles TV, das aufgrund von physiologischen Aktivitäten, beispielsweise durch Atmung des Patienten verlagert wird, während die Bestrahlungsgenauigkeit des Bestrahlungsortes S beibehalten wird, auch möglich, eine Verlängerung der Bestrahlungszeit zu verhindern.
Wie bereits erwähnt, wird bei der ersten Ausführungsform die tiefste Schicht TVd einmal oder mehrmals erneut bestrahlt, und die Anzahl von Malen der Bestrahlung wird auf eine größere Zahl gesetzt, so daß ein Fehler der Bestrahlungsdosis durch die Verlagerung des Zielbereiches TV verringert werden kann.
Die Dosisverteilung und die speziellen numerischen Werte der Gewichtung, die hier angegeben werden, sind lediglich ein Beispiel, und die Wirkung der Erfindung hängt selbstverständlich nicht von den speziellen numerischen Werten ab.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. In diesem Zusammenhang werden eine zweite Ausführungsform der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung sowie eine zweite Ausführungsform des Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens gemäß der Erfindung erläutert.
Die zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilung und eine passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilung kombiniert werden und außerdem damit ein Bolus 45 kombiniert und verwendet wird, wobei eine erneute Bestrahlung einmal oder mehrmals für die tiefste Schicht TVd eines Bestrahlungszieles durchgeführt wird.
Bei der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist anstelle der aktiven Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 40 in der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eine passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 50 vorgesehen.
Außerdem ist bei der zweiten Ausführungsform zusätzlich zu der aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 60 vorgesehen. Abgesehen davon ist die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ähnlich aufgebaut wie die der ersten Ausführungsform.
Bei der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform sind die aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtungen 15 und 60 sowie die passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 50 miteinander kombiniert, und es wird ein dreidimensionales Bestrahlungssystem realisiert.
Die aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtungen 15 und 60 überlagern eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten, die unterschiedliche Bereiche in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahles PB besitzen, d.h. in der Tiefenrichtung, und erzeugen den verbreiterten Bragg-Peak SOBP in der Tiefenrichtung.
In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform macht der Bolus 45 die Bestrahlungsdosis für die tiefste Schicht TVd und die ihr benachbarten Bestrahlungsschichten im wesentlichen konstant und vereinfacht die Steuerung der Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtungen 15 und 60 in der Tiefenrichtung.
11 zeigt den Aufbau eines Bestrahlungskopfes 31, der bei der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Der Bestrahlungskopf gemäß 11 ist mit dem Bezugszeichen 31B bezeichnet.
Wie sich aus 11 ergibt, weist der Bestrahlungskopf 31B gemäß der zweiten Ausführungsform folgende Komponenten auf: Wobbler-Ablenkelektromagneten 51a und 51b; eine Streuplatte 58; Strahlpositionsmonitore 52a und 52b, um die Strahlungsposition eines Teilchenstrahles PB zu überwachen; einen Dosismonitor 53, um die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahles PB zu überwachen; ein Bolus-Anbringgestell 54; eine Bereichsverschiebungseinrichtung 56; und einen variablen Kollimator 57.
Die Wobbler-Ablenkelektromagneten 51a und 51b sowie die Streuplatte 58 bilden die passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 50. Die Wobbler-Ablenkelektromagneten 51a und 51b scannen den Teilchenstrahl PB in einer ringwulstförmigen Gestalt, der in der ringwulstförmigen Gestalt gescannte Teilchenstrahl PB wird auf die Streuplatte 58 gestrahlt, und das Bestrahlungsfeld wird in der Querrichtung verteilt, d.h. in der Richtung der X-Y-Ebene.
Die Bereichsverschiebungseinrichtung 56 bildet die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 60. Die Bereichsverschiebungseinrichtung 56 ist derart eingesetzt, daß sie den Teilchenstrahl PB kreuzt, verringert die Energie des Teilchenstrahls PB gemäß einem ihr zugeführten Einstellungssignal und verteilt das Bestrahlungsfeld in der Tiefenrichtung. Die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 60 wird auch von einem Steuerungsrechner gesteuert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern.
Bei der zweiten Ausführungsform wird die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 von der Energieeinstellungssteuerung 13 zu dem Beschleuniger 12 gebildet, und die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 60 wird von der Bereichsverschiebungseinrichtung 56 gebildet. Durch Verwendung dieser Komponenten kann eine ausreichende Bestrahlungsfeldverteilung in der Tiefenrichtung erhalten werden. Es kann jedoch auch eine von diesen nicht verwendet werden.
Der variable Kollimator 57 dient dazu, das Bestrahlungsfeld in der Querrichtung zu begrenzen und wird in der Richtung eines Pfeils A von einer Fernsteuerung bewegt und stellt somit das Bestrahlungsfeld in der Querrichtung ein, d.h. in der X-Y-Ebene. Als variabler Kollimator wird beispielsweise ein Multilobe-Kollimator verwendet. Das Bestrahlungsfeld in der Querrichtung wird mit dem variablen Kollimator 57 eingestellt, so daß eine dreidimensionale Dosisverteilung erzeugt wird.
Ein Pfeil PB in 11 gibt die Strahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB an. Die Wobbler-Ablenkelektromagneten 51a und 51b sind einander benachbart in dem stromaufwärtigen Bereich in der Strahlungsrichtung angeordnet. Die Streuplatte 58 ist zwischen dem Ablenkelektromagneten 51b und dem Strahlpositionsmonitor 52a vorgesehen.
Die Strahlpositionsmonitore 52a und 52b sind derart angeordnet, daß sie in der Bestrahlungsrichtung voneinander beabstandet sind, und der Dosismonitor 53 ist zwischen den Strahlpositionsmonitoren 52a und 52b sowie in der Nähe von dem Strahlpositionsmonitor 52b angeordnet. Das Bolus-Anbringgestell 54 ist in unmittelbarer Nähe des Patienten angeordnet und im stromabwärtigen Bereich in der Bestrahlungsrichtung vorgesehen, und ein Bolus 45 ist an dem Bolus-Anbringgestell 54 angebracht.
Die Bereichsverschiebungseinrichtung 56 ist zwischen dem Dosismonitor 53 und dem Strahlpositionsmonitor 52a sowie in der Nähe von dem Dosismonitor 53 angeordnet. Der variable Kollimator 57 ist zwischen dem Strahlpositionsmonitor 52b und dem Bolus-Anbringgestell 54 angeordnet.
Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtungen 15 und 60 sowie die passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 50 miteinander kombiniert, und außerdem ist der Bolus 45 mit diesen kombiniert. In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform macht der Bolus 45 die Dosis zu der tiefsten Schicht TVd und jeder der ihr benachbarten Bestrahlungsschichten im wesentlichen konstant und vereinfacht die Steuerung der Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtungen 15 und 60.
Bei der zweiten Ausführungsform ist es wichtig, daß die Überlagerung der Bestrahlungsdosen der tiefsten Schicht TVd des Bestrahlungszieles TV in der Tiefenrichtung und die jeweiligen ihr benachbarten Bestrahlungsschichten in der geplanten Weise gesteuert werden.
Da jedoch ein betroffenes Organ sich auf der Basis von physiologischen Aktivitäten bewegt, beispielsweise aufgrund der Atmung oder der Blutströmung im Körper des Patienten, wird auch das Bestrahlungsziel TV dementsprechend verlagert, und es besteht die Möglichkeit, daß ein Fehler bei der Überlagerung der Bestrahlungsdosen auftritt.
Obwohl beispielsweise die Position der Leber periodisch im wesentlichen in der Längsrichtung des Körpers durch die Atmung verlagert wird, wird sie auch periodisch in der Dickenrichtung des Körpers verlagert.
Bei dem Bestrahlungsverfahren mit dem Teilchenstrahl gemäß der zweiten Ausführungsform wird die erneute Bestrahlung einmal oder mehrmals für eine spezifische Bestrahlungsschicht durchgeführt. Als spezifische Bestrahlungsschicht wird die tiefste Schicht TVd gewählt. Da die Bestrahlungsdosis, die der tiefsten Schicht TVd zugeordnet ist, 5 mal bis 20 mal größer ist als die der anderen Bestrahlungsschichten, so kann, wenn die Bestrahlungsdosis für die tiefste Schicht TVd exakt gemacht wird, die Genauigkeit für die gesamte Bestrahlungsdosisverteilung verbessert werden.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform werden auch bei der zweiten Ausführungsform vier erneute Bestrahlungen für die tiefste Schicht TVd durchgeführt, und zwar mit dem Bestrahlungsprozeß gemäß 9. Infolgedessen kann in ähnlicher Weise, wie im Zusammenhang mit 10 erläutert, eine genauere Bestrahlungsdosis auf die tiefste Schicht TVd aufgestrahlt werden.
In dem Falle, in dem die Bestrahlung nur einmal für eine bestimmte Bestrahlungsschicht durchgeführt wird, wie z.B. die tiefste Schicht TVd, so besteht die Gefahr, daß eine übermäßige Bestrahlungsdosis in einem Bereich 204 erteilt wird, und zwar durch die Verlagerung des Bestrahlungszieles TV.
Wenn jedoch die Bestrahlung durch die erneute Bestrahlung in mehrere Teile unterteilt wird und die Bestrahlung mit der gleichmäßig unterteilten Bestrahlungsdosis durchgeführt wird, so kann das Auftreten eines übermäßigen Bestrahlungsbereiches 204 verhindert werden.
Wie bereits erwähnt, wird bei der zweiten Ausführungsform die erneute Bestrahlung einmal oder mehrmals für die tiefste Schicht TVd durchgeführt, und die Anzahl von Malen der Bestrahlung wird auf eine größere Zahl gesetzt, so daß ein Fehler bei der Bestrahlungsdosis aufgrund der Verlagerung des Zielbereiches TV reduziert werden kann.
Hierbei sind die Dosisverteilung und die speziellen numerischen Werte der Gewichtung lediglich als Beispiele angegeben, und die Wirkung der Erfindung hängt nicht von den speziellen numerischen Werten ab.
Die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 60 basiert auf der Bereichsverschiebungseinrichtung 56, die bei der zweiten Ausführungsform verwendet wird, wobei diese auch bei der ersten Ausführungsform verwendet werden kann, zusammen mit der aktiven Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 gemäß 1. Wenn die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 60 bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, so kann die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung 15 bei der ersten Ausführungsform weggelassen werden.
Dritte Ausführungsform
Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Da die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, die für die dritte Ausführungsform verwendet wird, die gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, wird im wesentlichen die dritte Ausführungsform des Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens gemäß der Erfindung erläutert.
Bei der dritten Ausführungsform wird ein Teilchenstrahl PB mit einem Bestrahlungsprozeß eingestrahlt, der in 12 dargestellt ist. Der Steuerungsprozeß gemäß 12 wird ebenfalls in der Speichereinrichtung eines Steuerungsrechners gespeichert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern.
In 12 sind die jeweiligen Bestrahlungsschichten von der tiefsten Schicht TVd zu der zweiten Schicht, der dritten Schicht, ..., der neunten Schicht längs der vertikalen Spalte angeordnet, die Reihenfolge oder Sequenz der Bestrahlungen, also der ersten, der zweiten, ..., der fünften ist in der horizontalen Zeile angegeben, und die Bestrahlungssequenzen sind mit 1, 2, 3, ..., 16 an den Kreuzungspunkten der jeweiligen Bestrahlungsschichten und der jeweiligen Sequenzen der Bestrahlungen angegeben. Die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl PB wird in der Reihenfolge der Bestrahlungssequenzen 1, 2, 3, ..., 16 durchgeführt.
In dem Bestrahlungsprozeß gemäß 12 faßt die erste Bestrahlung die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 1 der tiefsten Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 für die zweite bis neunte Schicht. Die zweite Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 10 der tiefsten Schicht TVd, und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 11 und 12 für die zweite Schicht und die dritte Schicht.
Die dritte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 13 für die tiefste Schicht TVd, und die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 14 für die zweite Schicht. Die vierte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 15 für die tiefste Schicht TVd, und die fünfte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung für die Bestrahlungssequenz 16 für die tiefste Schicht TVd.
Sämtliche vier Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 10, 13, 15 und 16 sind erneute Bestrahlungen für die tiefste Schicht TVd, die zwei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 11 und 14 sind erneute Bestrahlungen für die zweite Schicht, und die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 12 ist die erneute Bestrahlung für die dritte Schicht.
Jede von den insgesamt fünf Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 1, 10, 13, 15 und 16 für die tiefste Schicht TVd wird mit einer Dosis von 1/5 einer höchsten Bestrahlungsdosis RV1 durchgeführt, die der tiefsten Schicht TVd entspricht, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV1. Jede von den insgesamt drei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 11 und 14 für die zweite Schicht wird mit einer Dosis von 1/3 einer Bestrahlungsdosis RV2 durchgeführt, die für die zweite Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV2.
Jede von den Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 3 und 12 für die dritte Schicht wird mit einer Dosis von 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV3 durchgeführt, die für die dritte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV3. Die Bestrahlungsdosen RV2 bis RV9 für die zweite Schicht bis neunte Schicht werden sequentiell von der Bestrahlungsdosis RV1 für die tiefste Schicht TVd verringert, und die Bestrahlungsdosen RV2 und RV3 für die zweite Schicht und die dritte Schicht sind hoch im Vergleich mit den Bestrahlungsdosen für die vierte Schicht bis neunte Schicht.
Wie bereits erwähnt, wird bei der dritten Ausführungsform die erneute Bestrahlung einmal oder mehrmals für die tiefste Schicht TVd sowie für die zweite Schicht und die dritte Schicht durchgeführt, welche daran anschließende hohe Bestrahlungsdosen haben. Auch in einem Falle, in welchem das Bestrahlungsziel TV durch physiologische Aktivitäten, wie z.B. durch die Atmung verlagert wird, kann ein Bestrahlungsfehler für die tiefste Schicht TVd, die zweite Schicht und die dritte Schicht reduziert werden.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilung und die passive Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilung kombiniert und außerdem der Bolus 45 in Kombination verwendet. Auch bei dieser dritten Ausführungsform kann in ähnlicher Weise wie bei der zweiten Ausführungsform eine erneute Bestrahlung einmal oder mehrmals für die tiefste Schicht TVd, die zweite Schicht und die dritte Schicht durchgeführt werden.
Vierte Ausführungsform
Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben. Da die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, die bei der vierten Ausführungsform verwendet wird, die gleiche ist wie bei der ersten oder der zweiten Ausführungsform, wird bei der vierten Ausführungsform im wesentlichen ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren erläutert.
Bei dieser vierten Ausführungsform wird ein Teilchenstrahl PB mit einem Bestrahlungsprozeß eingestrahlt, der in 13 angegeben ist. Dieser Steuerungsprozeß wird ebenfalls in der Speichereinrichtung des Steuerungsrechners gespeichert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern.
In 13 sind die jeweiligen Bestrahlungsschichten von der tiefsten Schicht TVd zu der zweiten Schicht, der dritten Schicht, ..., der neunten Schicht längs der vertikalen Spalte angeordnet; die Sequenz der Bestrahlungen der ersten, der zweiten, ..., der fünften sind in der horizontalen Zeile angeordnet; und die Bestrahlungssequenzen sind als 1, 2, 3, ..., 16 an den Schnittpunkten zwischen den jeweiligen Bestrahlungsschichten und den jeweiligen Sequenzen der Bestrahlung eingetragen. Die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl PB wird in der Reihenfolge der Bestrahlungssequenzen 1, 2, 3, ..., 16 ausgeführt.
Bei dem Bestrahlungsprozeß gemäß 13 umfaßt die erste Bestrahlung die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 1 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 für die zweite bis neunte Schicht. Die zweite Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 10 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 14 und 16 für die zweite Schicht und die dritte Schicht.
Die dritte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 11 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 15 für die zweite Schicht. Die vierte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 12 für die tiefste Schicht TVd, und die fünfte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 13 für die tiefste Schicht TVd.
Sämtliche Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 10, 11, 12 und 13 sind erneute Bestrahlungen für die tiefste Schicht TVd; die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 14 und 15 sind erneute Bestrahlungen für die zweite Schicht; und die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 16 ist eine erneute Bestrahlung für die dritte Schicht.
Jede von den insgesamt fünf Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 1, 10, 11, 12 und 13 für die tiefste Schicht TVd wird mit einer Dosis von 1/5 einer höchsten Bestrahlungsdosis RV1 durchgeführt, die der tiefsten Schicht TVd entspricht, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV1. Jede von den insgesamt drei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 14 und 15 für die zweite Schicht wird mit einer Dosis von 1/3 einer Bestrahlungsdosis RV2 durchgeführt, die für die zweite Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV2.
Jede der Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 3 und 16 für die dritte Schicht wird mit einer Dosis 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV3 durchgeführt, die für die dritte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV3. Die Bestrahlungsdosen RV2 bis RV9 für die zweite Schicht bis neunte Schicht werden sequentiell von der Bestrahlungsdosis RV1 für die tiefste Schicht TVd verringert, und die Bestrahlungsdosen RV2 und RV3 für die zweite Schicht und die dritte Schicht sind hoch im Vergleich mit den Bestrahlungsdosen für die vierte Schicht bis neunte Schicht.
Bei dieser vierten Ausführungsform werden, nachdem die vier erneuten Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 10 bis 13 für die tiefste Schicht TVd beendet sind, die zwei erneuten Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 14 und 15 für die zweite Schicht durchgeführt. Außerdem wird danach die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 16 für die dritte Schicht durchgeführt.
Da auch bei dieser vierten Ausführungsform die erneute Bestrahlung einmal oder mehrmals für die tiefste Schicht TVd und die zweite Schicht und die dritte Schicht mit hohen Strahlungsdosen nacheinander durchgeführt werden, so kann auch dann, wenn das Bestrahlungsziel TV durch physiologische Aktivitäten, wie z.B. die Atmung verlagert wird, ein Bestrahlungsfehler bei der tiefsten Schicht TVd, der zweiten Schicht und der dritten Schicht, die hohen Bestrahlungsdosen ausgesetzt werden, reduziert werden.
Fünfte Ausführungsform
Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben. Da die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, die bei dieser Ausführungsform verwendet wird, die gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, so wird die fünfte Ausführungsform im wesentlichen als Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren erläutert.
Bei dieser fünften Ausführungsform wird ein Teilchenstrahl PB mit einem Bestrahlungsprozeß gemäß 14 eingestrahlt. Dieser Steuerungsprozeß wird ebenfalls in der Speichereinrichtung des Steuerungsrechners gespeichert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern.
In 14 sind die jeweiligen Bestrahlungsschichten von der tiefsten Schicht TVd bis zu der zweiten Schicht, der dritten Schicht, ..., der neunten Schicht längs der vertikalen Spalte angeordnet; und Gewichtungen (relative Werte) für die jeweiligen Bestrahlungsschichten und daran anschließend die Sequenz der Bestrahlungen der ersten, der zweiten, ..., der zehnten sind in den horizontalen Zeilen angegeben.
Die Bestrahlungssequenzen sind mit 1, 2, 3, ..., 24 an den Schnittpunkten der jeweiligen Bestrahlungsschichten und der jeweiligen Sequenzen der Bestrahlung eingetragen. Die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl PB wird in der Reihenfolge der Bestrahlungssequenzen 1, 2, 3, ..., 24 durchgeführt.
Bei dem Bestrahlungsprozeß gemäß 14 umfaßt die erste Bestrahlung die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 1 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 der jeweiligen Schichten von der zweiten Schicht bis zu der neunten Schicht.
Die zweite Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 10 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 11, 12, 13 und 14 für die jeweiligen Schichten von der zweiten Schicht bis zu der fünften Schicht.
Die vierte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 15 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 16 und 17 für die zweite Schicht und die dritte Schicht. Die vierten bis zehnten Bestrahlungen sind jeweils Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 18, 19, 20, 21, 22, 23 und 24 für die tiefste Schicht TVd.
Sämtliche neun Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 10, 15 und 18 bis 24 sind erneute Bestrahlungen für die tiefste Schicht TVd; die beiden Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 11 und 16 sind erneute Bestrahlungen für die zweite Schicht; und die beiden Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 12 und 17 sind erneute Bestrahlungen für die dritte Schicht. Die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 13 und 14 sind jeweils erneute Bestrahlungen für die vierte Schicht und die fünfte Schicht.
Jede von den insgesamt zehn Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 1, 10, 15 und 18 bis 24 für die tiefste Schicht TVd wird mit einer Dosis von 1/10 der höchsten Bestrahlungsdosis RV1 (Gewichtung von 100) durchgeführt, die der tiefsten Schicht TVd entspricht, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV1.
Jede von den insgesamt drei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 11 und 16 für die zweite Schicht werden mit einer Dosis von 1/3 einer Bestrahlungsdosis RV2 (Gewichtung von 30) durchgeführt, die für die zweite Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV2.
Jede von den Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 3, 12 und 17 für die dritte Schicht wird mit einer Dosis von 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV3 (Gewichtung von 28) durchgeführt, die für die dritte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV3.
Jede von insgesamt zwei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 4 und 13 für die vierte Schicht wird mit einer Dosis von 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV4 (Gewichtung von 22) durchgeführt, die für die vierte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV4.
Jede von insgesamt zwei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 5 und 14 für die fünfte Schicht wird mit einer Dosis von 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV5 (Gewichtung von 20) durchgeführt, die für die fünfte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV5.
Diese fünfte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die erneute Bestrahlung, deren Anzahl von Malen proportional zu dem Gewicht ist, für die tiefste Schicht TVd, sowie für die zweite Schicht, die dritte Schicht, die vierte Schicht und die fünfte Schicht durchgeführt wird, die jeweils eine Gewichtung (Relativwert) von 20 oder mehr haben.
Auch wenn sich bei dieser fünften Ausführungsform das Bestrahlungsziel TV aufgrund von physiologischen Aktivitäten, beispielsweise durch Atmung verlagert, kann ein Bestrahlungsfehler für die tiefste Schicht TVd, die zweite Schicht, die dritte Schicht, die vierte Schicht und die fünfte Schicht, die jeweils eine hohe Bestrahlungsdosis besitzen, reduziert werden.
Sechste Ausführungsform
Im folgenden wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Da bei der sechsten Ausführungsform die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung die gleiche ist, wie sie anhand der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform erläutert ist, wird bei der sechsten Ausführungsform im wesentlich ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren im einzelnen erläutert.
Bei der sechsten Ausführungsform wird ein Teilchenstrahl PB mit einem Bestrahlungsprozeß gemäß 15 eingestrahlt. Dieser Steuerungsprozeß wird ebenfalls in der Speichereinrichtung des Steuerungsrechners gespeichert, um die gesamte Vorrichtung zu steuern.
Gemäß 15 sind die jeweiligen Bestrahlungsschichten von der tiefsten Schicht TVd bis zu der zweiten Schicht, der dritten Schicht, ..., der neunten Schicht längs einer vertikalen Spalte angeordnet; und Gewichtungen (Relativwerte) für die Bestrahlungsschichten, sowie daran anschließend die Sequenzen der Bestrahlungen der ersten, der zweiten, ..., der zehnten sind in der horizontalen Zeile eingetragen.
Bestrahlungssequenzen sind mit 1, 2, 3, ..., 24 an den Kreuzungsstellen der jeweiligen Bestrahlungsschichten und der jeweiligen Sequenzen der Bestrahlungen eingetragen. Die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl PB wird in der Reihenfolge der Bestrahlungssequenzen 1, 2, 3, ..., 24 durchgeführt.
Bei dem Bestrahlungsprozeß gemäß 15 umfaßt die erste Bestrahlung die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 1 für die tiefste Schicht TVd und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 für die jeweiligen Schichten von der zweiten Schicht bis zu der neunten Schicht.
Die zweite Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 10 für die tiefste Schicht TVd, die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 19 für die zweite Schicht, die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 21 für die dritte Schicht, die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 23 für die vierte Schicht und die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 24 für die fünfte Schicht.
Die dritte Bestrahlung umfaßt die Bestrahlung der Bestrahlungssequenz 11 für die tiefste Schicht TVd, und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 20 und 22 für die zweite Schicht und die dritte Schicht. Die vierten bis zehnten Bestrahlungen sind jeweils die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 12 bis 24 für die tiefste Schicht TVd.
Sämtliche neun Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 10 bis 18 sind erneute Bestrahlungen für die tiefste Schicht TVd; die beiden Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 19 und 20 sind erneute Bestrahlungen für die zweite Schicht; und die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 21 und 22 sind erneute Bestrahlungen für die dritte Schicht. Die Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 23 und 24 sind jeweils erneute Bestrahlungen für die vierte Schicht und die fünfte Schicht.
Die neun Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen von 10 bis 18 für die tiefste Schichte TVd werden zuerst kollektiv durchgeführt, und daran anschließend werden die erneuten Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 19 und 20 für die zweite Schicht durchgeführt. Danach werden die erneuten Bestrahlungen für die dritte Schicht, die vierte Schicht und die fünfte Schicht durchgeführt.
Jede von den insgesamt zehn Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 1 und 10 bis 18 für die tiefste Schicht TVd wird mit einer Dosis von 1/10 der höchsten Bestrahlungsdosis RV1 durchgeführt (Gewichtung von 100), die der tiefsten Schicht TVd entspricht, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV1.
Jede von den insgesamt drei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 2, 19 und 20 für die zweite Schicht wird mit einer Dosis von 1/3 einer Bestrahlungsdosis RV2 (Gewichtung von 30) durchgeführt, die für die zweite Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV2.
Jede von den insgesamt drei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 3, 21 und 22 für die dritte Schicht wird mit einer Dosis von 1/3 einer Bestrahlungsdosis RV3 (Gewichtung von 28) durchgeführt, die für die dritte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV3.
Jede von den insgesamt zwei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 4 und 23 für die vierte Schicht wird mit einer Dosis von 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV4 (Gewichtung von 22) durchgeführt, die für die vierte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV4.
Jede von den insgesamt zwei Bestrahlungen der Bestrahlungssequenzen 5 und 24 für die fünfte Schicht wird mit einer Dosis von 1/2 einer Bestrahlungsdosis RV5 (Gewichtung von 20) durchgeführt, die für die fünfte Schicht erforderlich ist, und die gesamte Bestrahlungsdosis ergibt RV5.
Die sechste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß bezüglich der tiefsten Schicht TVd sowie der zweiten Schicht, der dritten Schicht, der vierten Schicht und der fünften Schicht, die jeweils eine Gewichtung (Relativwert) von 20 oder mehr haben, die erneute Bestrahlung, deren Anzahl von Malen proportional zu der Gewichtung ist, durchgeführt wird.
Auch wenn bei dieser sechsten Ausführungsform das Bestrahlungsziel TV durch physiologische Aktivitäten, wie z.B. durch Atmung verlagert wird, so kann ein Bestrahlungsfehler für die tiefste Schicht TVd, die zweite Schicht, die dritte Schicht, die vierte Schicht und die fünfte Schicht, die jeweils eine hohe Bestrahlungsdosis besitzen, reduziert werden.
Siebente Ausführungsform
Als nächstes wird eine siebente Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben. Bei dieser siebenten Ausführungsform werden sowohl eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung als auch ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert.
Bei dieser siebenten Ausführungsform wird eine Funktion zusätzlich realisiert, bei der eine Atmungsmessung eines Patienten oder eine Positionsbestimmung eines Bestrahlungszieles durchgeführt werden. Auf der Basis der Atmungsmessung oder der Positionsbestimmung des Bestrahlungszieles wird eine Atmungsbeurteilung des Patienten durchgeführt sowie ein Einschalten bzw. Ausschalten der Bestrahlung mit einem Teilchenstrahl PB gesteuert.
Bei dieser siebenten Ausführungsform wird eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß 16 verwendet. Diese Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß 16 weist zusätzlich zu einer Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10, einer Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 und einer Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30 ein Atmungsmeßgerät 71, eine Bestrahlungsziel-Positionsabtasteinrichtung 75 sowie ein Teilchenstrahlbehandlungs-Sicherheitssystem 77 auf.
Die Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 und die Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 sind die gleichen wie in 4 dargestellt. Die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30 weist Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C gemäß 4 auf. Dabei wird als Bestrahlungskopf 31 ein Bestrahlungskopf 31A gemäß der ersten Ausführungsform (vgl. 5) oder ein Bestrahlungskopf 31B gemäß der zweiten Ausführungsform (vgl. 11) verwendet.
Bei dem Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß der siebenten Ausführungsform kann ein Bestrahlungsverfahren verwendet werden, wie es im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform bis zur sechsten Ausführungsform erläutert worden ist. Weiterhin wird das Einschalten/Ausschalten des Teilchenstrahls PB gesteuert. Gemäß 16 ist ein Patient 70 auf einem Behandlungsgestell 32 dargestellt. Die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30 führt die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl PB direkt von oben auf den Patienten 70 durch.
Das Atmungsmeßgerät 71 mißt die Atmung des Patienten 70 und liefert ein Atmungssignal BS, und das, was bei einer herkömmlichen Teilchenstrahl-Behandlungsvorrichtung oder einem Computer-Tomographen verwendet wird, kann auch hier verwendet werden. Als Atmungsmeßgerät 71 ist es möglich, verschiedene Einheiten zu verwenden, beispielsweise eine Einheit, bei der eine lichtemittierende Diode (LED) im Bauchbereich oder im Brustbereich am Patienten 70 angebracht wird und die Atmung durch die Verlagerung der Lichtaussendeposition der lichtemittierenden Diode gemessen wird; oder eine Einheit, bei der eine reflektierende Einrichtung verwendet und die Verlagerung des Körpers mit einem Laserstrahl gemessen wird; oder eine Einheit, bei der ein dehnbarer Widerstand im Bauchbereich des Patienten 70 angebracht wird und eine Änderung der elektrischen Eigenschaften gemessen wird; oder eine Einheit, bei der die Atmung des Patienten 70 direkt gemessen wird, oder dergleichen.
Die Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung 73 detektiert die Position des Bestrahlungsziels TV in dem Patienten 70 und liefert ein Atmungssignal BS. Als Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung 73 können Röntgenstrahlquellen 731 und 732 sowie ihnen entsprechende Röntgenbilderfassungsgeräte 741 und 742 verwendet werden.
Die Röntgenstrahlquellen 731 und 732 strahlen Röntgenstrahlen zu dem Bestrahlungsziel TV in dem Patienten 70 aus, und die Röntgenbilderfassungsgeräte 741 und 742 erzeugen Bilder der Röntgenstrahlen von den Röntgenstrahlquellen 731 und 732 und erfassen auf diese Weise die Position des Bestrahlungsziels TV.
Als Röntgenbilderfassungsgeräte 741 und 742 können beispielsweise Röntgenstrahl-Fernsehgeräte unter Verwendung eines Bildverstärkers, Einrichtungen zum Messen einer Szintillatorplatte mit einer CCD-Kamera oder dergleichen verwendet werden.
Im Hinblick auf das Bestrahlungsziel TV gibt es ein Verfahren der Einbettung eines kleinen Metallstücks, beispielsweise aus Gold, als Markierung, und es ist leicht, die Position des Bestrahlungszieles TV durch Verwendung einer derartigen Markierung zu spezifizieren.
Sowohl das Atmungsmeßgerät 71 als auch die Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung 73 detektieren die Verlagerung des Bestrahlungsziels TV aufgrund der Atmung und erzeugen das Atmungssignal BS. Diese beiden Atmungssignale BS werden in einen Atmungsbeurteilungsrechner 75 eingegeben.
Der Atmungsbeurteilungsrechner 75 beurteilt, und zwar auf der Basis der Korrelation der Einatmung/Ausatmung, die in seiner Speichereinrichtung gespeichert ist, die Phase einer Atmungsperiode in Echtzeit aus den eingegebenen Atmungssignalen BS und liefert ein Statussignal SS an das Teilchenstrahlbehandlungs-Sicherheitssystem 77.
Das Teilchenstrahlbehandlungs-Sicherheitssystem 77 liefert Steuersignale CS an die Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 und die Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 auf der Basis des Statussignals SS und führt das Einschalten/Ausschalten des Teilchenstrahls PB von dem Teilchenstrahl-Bestrahlungskopf 31 durch.
Gemäß der siebenten Ausführungsform wird in Synchronisation mit der Atmung das Einschalten/Ausschalten des Teilchenstrahls gesteuert, der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform bis sechsten Ausführungsform erläutert worden ist; die Teilchenstrahlbestrahlung kann dabei mit einer höheren Sicherheit und höheren Präzision durchgeführt werden. Dabei kann eine Komponente von dem Atmungsmeßgerät 71 und der Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung 73 verwendet werden.
Achte Ausführungsform
Im folgenden wird eine achte Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben. Bei dieser achten Ausführungsform werden sowohl eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung als auch ein Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert.
Bei dieser achten Ausführungsform ist eine zusätzliche Funktion vorgesehen, bei der eine Atmungsmessung eines Patienten oder eine Positionsbestimmung eines Bestrahlungsziels durchgeführt wird, eine Atmungsbeurteilung des Patienten auf der Basis der Atmungsmessung oder der Positionsbestimmung des Bestrahlungszieles durchgeführt wird, und ein Einschalten/Ausschalten eines Teilchenstrahls gesteuert wird.
Diese achte Ausführungsform ist derart konzipiert, daß das Teilchenstrahlbehandlungs-Sicherheitssystem 77 gemäß der siebenten Ausführungsform ersetzt ist durch einen Bestrahlungssteuerungsrechner 80, und eine Bestrahlungsdosis des eingestrahlten Teilchenstrahls PB wird auf der Basis eines Atmungssignals BS gesteuert. Im übrigen ist der Aufbau der gleiche wie bei der siebenten Ausführungsform.
Bei dieser achten Ausführungsform wird eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß 17 verwendet. Eine Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit 10 und eine Teilchenstrahl-Transporteinheit 20 gemäß 17 sind die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß 4. Eine Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30 weist die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheiten 30A, 30B und 30C gemäß 4 auf.
Die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30 weist einen Bestrahlungskopf 31 auf. Als Bestrahlungskopf 31 kann der Bestrahlungskopf 31A der ersten Ausführungsform gemäß 5 bzw. der Bestrahlungskopf 31B der zweiten Ausführungsform gemäß 11 verwendet werden.
Bei dem Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß dieser achten Ausführungsform wird zusätzlich zu dem Bestrahlungsverfahren, das anhand der ersten Ausführungsform bis sechsten Ausführungsform erläutert worden ist, eine Steuerung der Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls PB durchgeführt.
Bei dieser achten Ausführungsform wird die Atmungsphase eines Patienten 70 sowie die Position des Bestrahlungsziels TV, das diesem entspricht, gemessen, und die Korrelation von ihnen wird in einer Speichereinrichtung eines Atmungsbeurteilungsrechners 75 gespeichert. Der Atmungsbeurteilungsrechner 75 erhält ein Atmungssignal BS von einem oder von beiden von einem Atmungsmeßgerät 71 und einer Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung 73, und er gibt in Echtzeit ein Positionssignal PS ab, um die Position des Bestrahlungsziels TV anzugeben, das dem Atmungssignal BS entspricht.
Der Bestrahlungssteuerungsrechner 80 liefert ein Bestrahlungsdosis-Steuersignal RS, um eine dem Positionssignal PS entsprechende Bestrahlungsdosis anzugeben, an die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30, und zwar auf der Basis des Positionssignals PS von dem Atmungsbeurteilungsrechner 75. Die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit 30 stellt die Bestrahlungsdosis entsprechend dem Bestrahlungsziel TV auf der Basis des Positionssignals PS ein, das dem Atmungssignal BS entspricht.
Wenn beispielsweise das Bestrahlungsziel TV die Leber ist, dann wird in einem Falle, in dem die Leber sich von dem Bestrahlungskopf 31 zu einer tiefen Position um 1 cm in einer bestimmten Atmungsphase verlagert, die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls PB so eingestellt, daß die geplante Bestrahlungsdosis in dieser tiefen Position erhalten wird.
Der Bestrahlungssteuerungsrechner 80 kann auch derart ausgelegt sein, daß er der Steuerungsrechner ist, der die gesamte Vorrichtung steuert, die in der ersten Ausführungsform bis zu der sechsten Ausführungsform erläutert worden ist.
Bei dieser achten Ausführungsform wird entsprechend der Verlagerung des Bestrahlungszieles TV aufgrund der Atmung die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls PB, der im Zusammenhang mit der ersten bis sechsten Ausführungsform erläutert worden ist, eingestellt; daher kann die Bestrahlung mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden.
Wenn bei dieser achten Ausführungsform das Atmungssignal BS von der Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung 73 verwendet wird, so kann, wenn man es mit dem Atmungssignal BS von dem Atmungsmeßgerät 71 vergleicht, die Position des Bestrahlungszieles TV direkter bestimmt werden. Damit kann die Bestrahlung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.
Neunte Ausführungsform
Im folgenden wird eine neunte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei dieser neunten Ausführungsform werden sowohl eine Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung als auch in Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert.
Obwohl ein Bestrahlungsziel TV eines Patienten 70 aufgrund der Atmung des Patienten 70 verlagert wird, erfolgt diese Verlagerung im wesentlichen längs einer speziellen Achse. Bezüglich eines Organs im Brustbereich und im Bauchbereich gibt es viele Verlagerungen in der Längsrichtung des Körpers durch das Arbeiten des Zwerchfell. 18 zeigt einen Zustand, in welchem das Bestrahlungsziel TV in dem Patienten 70 sich in der Richtung eines Pfeils C verlagert, und zwar in der Längsrichtung des Körpers.
Obwohl der Teilchenstrahl PB im allgemeinen direkt von oben auf den Körper eingestrahlt wird, wie es mit einem Pfeil B1 angegeben ist, so kann dann, wenn der Teilchenstrahl PB schräg von oben oberhalb eines Kopfes 70h des Patienten 70 eingestrahlt wird, wie es mit einem Pfeil B2 angedeutet ist, die Verlagerung des Bestrahlungszieles TV in der Richtung des Pfeils C aufgrund der Atmung des Patienten 70 zerlegt werden in die Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB, d.h. die Komponente in Tiefenrichtung und die Komponente senkrecht dazu in Querrichtung, und der Bestrahlungsfehler zu dem Bestrahlungsziel TV aufgrund der Atmung kann klein gemacht werden.
Bei der neunten Ausführungsform wird diesem Umstand Rechnung getragen, und der Teilchenstrahl PB, der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform bis sechsten Ausführungsform erläutert worden ist, wird schräg eingestrahlt bezüglich der Längsrichtung des Körpers. Bei der Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform werden sowohl ein Drehgestell 90, das in 19 und 20 dargestellt ist, als auch ein Behandlungsgestell-Rotationsmechanismus verwendet.
Das Drehgestell 90 ist ein großer Zylinder und um eine horizontale axiale Linie 91 drehbar. Ein Behandlungsgestell 32 ist im Innenraum des Drehgestells 90 installiert. Das Behandlungsdrehgestell 32 wird von dem Behandlungsgestell-Rotationsmechanismus um eine vertikale axiale Linie 32 gedreht, die senkrecht zu der horizontalen axialen Linie 91 verläuft. Der Teilchenstrahl-Bestrahlungskopf 31 wird an einer Bestrahlungsstelle P an der Umfangsfläche des Drehgestells 90 installiert.
19 zeigt einen Zustand, in welchem die horizontale axiale Linie 91 und die Längsrichtung des Körpers parallel zueinander verlaufen, und der Teilchenstrahl PB wird direkt nach unten von der Bestrahlungsstelle P in der Richtung des Pfeils B1 eingestrahlt.
20 zeigt einen Zustand, in welchem das Drehgestell 90 etwa um 45° im Gegenuhrzeigersinn gedreht worden ist, und zwar um die horizontale axiale Linie 91 gemäß 19. Das Behandlungsgestell 32 ist seinerseits um 90° um die vertikale axiale Linie 92 gemäß 19 gedreht. In dem Zustand gemäß 20 wird der Teilchenstrahl PB längs eines Pfeils B2 eingestrahlt, der schräg verläuft von einer Stelle oberhalb des Kopfes 70h des Patienten 70.
Da bei dem Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß der neunten Ausführungsform der Teilchenstrahl PB längs des Pfeils B2 schräg eingestrahlt wird, und zwar von einer Stelle oberhalb des Kopfes 70h des Patienten 70, kann die Verlagerung des Bestrahlungszieles TV in der Richtung des Pfeils C aufgrund der Atmung des Patienten 70 zerlegt werden in die Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls PB, d.h. eine Komponente in der Tiefenrichtung und eine Komponente senkrecht dazu in der Querrichtung; damit können Bestrahlungsfehler zu dem Bestrahlungsziel TV aufgrund der Atmung klein gemacht werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Bestrahlungsverfahren mit dem Teilchenstrahl gemäß der Erfindung kann als Verfahren eingesetzt werden, um beispielsweise Krebs zu behandeln; die Bestrahlungsvor richtung mit dem Teilchenstrahl gemäß der Erfindung läßt sich verwenden als Behandlungsvorrichtung, um beispielsweise Krebs oder dergleichen zu behandeln.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen zeigen in
1 ein Diagramm zur Erläuterung der Dosisverteilungen von verschiedenen Bestrahlungsstrahlen in einem Körper;
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Umwandlung von Bestrahlungsenergie durch einen Bolus;
3 eine Darstellung der Dosisverteilung eines Teilchenstrahls in einem Körper und in der Tiefenrichtung;
4 den Gesamtaufbau einer ersten Ausführungsform einer Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
5 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines Bestrahlungskopfes der ersten Ausführungsform;
6 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform, und zwar
6(a) eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungszieles und
6(b) eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Abtastung von Bestrahlungsflecken;
7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer herkömmlichen Fleckabtasttechnik, und zwar
7(a) eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungszieles und
7(b) eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Abtastung von Bestrahlungsflecken;
8 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Bolus, der bei dem Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren gemäß 6 verwendet wird;
9 eine Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungsprozesses bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens;
10 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkung eines Bestrahlungsprozesses gemäß der ersten Ausführungsform;
11 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines Bestrahlungskopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform einer Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
12 eine Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungsprozesses gemäß einer dritten Ausführungsform des Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens gemäß der Erfindung;
13 eine Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungsprozesses gemäß einer vierten Ausführungsform des Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens gemäß der Erfindung;
14 eine Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungsprozesses gemäß einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens;
15 eine Darstellung zur Erläuterung eines Bestrahlungsprozesses gemäß einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens;
16 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer siebenten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung;
17 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung;
18 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Bestrahlungsrichtung eines Teilchenstrahls im Zusammenhang mit einer neunten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahrens;
19 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der neunten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung; und in
20 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Rotationszustandes bei der neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung.
Zusammenfassung
Problemstellung: Bei einem Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren und einer Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, bei der eine Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung und eine Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung durchgeführt werden, soll eine Bestrahlungsdosis in jeder der Bestrahlungsschichten eines Bestrahlungsziels (TV) im wesentlichen konstant gemacht, die Steuerung vereinfacht und Bestrahlungsfehler bei einer Verlagerung des Bestrahlungsziels (TV) reduziert werden.
Lösungsansatz: Die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung wird als aktive Bestrahlungsfeldverteilung realisiert, um eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten zu überlagern, die unterschiedliche Bereiche in einer Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) besitzen; es wird ein Bolus (45) mit einer Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungsziels (TV) in der Tiefenrichtung quer zu dem Teilchenstrahl (PB) angeordnet; und mindestens eine Bestrahlungsschicht, die aus einer Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt ist, wird einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl (PB) erneut bestrahlt.

10: Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit
12: Beschleuniger
15, 60: Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung
20: Teilchenstrahl-Transporteinheit
30: Teilchenstrahl-Bestrahlungs-Einheit
30A: Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit
30B: Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit
30C: Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit
31: Bestrahlungskopf
31A: Bestrahlungskopf
31B: Bestrahlungskopf
40: Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung
TV: Bestrahlungsziel
TVd: tiefste Schicht
S: Bestrahlungsfleck
PB: Teilchenstrahl
45: Bolus
50: Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung
71: Atmungsmeßgerät
73: Bestrahlungszielpositions-Abtasteinrichtung
75: Atmungsbeurteilungsrechner
77: Teilchenstrahlbehandlungs-Sicherheitssystem
80: Bestrahlungssteuerungsrechner
90: Drehgestell

Claims

Teilchenstrahl-Bestrahlungsverfahren, das sowohl eine Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung zum Verteilen eines Bestrahlungsfeldes eines Teilchenstrahls (PB) in der Tiefenrichtung der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) als auch eine Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung zum Verteilen des Bestrahlungsfeldes des Teilchenstrahls (PB) in einer Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) verwendet und ein Bestrahlungsziel (TV) mit dem Teilchenstrahl (PB) bestrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung eine aktive Bestrahlungsfeldverteilung verwendet wird, bei der eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten mit unterschiedlichen Bereichen in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) überlagert wird, daß ein Bolus (45), der eine Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungsziels (TV) in der Tiefenrichtung besitzt, quer zu dem Teilchenstrahl (PB) angeordnet wird, und daß zumindest eine Bestrahlungsschicht, die aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt wird, einmal oder mehrmals erneut mit dem Teilchenstrahl (PB) bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Querrichtungs-Bestrahlungsverteilung eine aktive Bestrahlungsfeldverteilung (40) verwendet wird, bei der Bestrahlungsflecken (S) des Teilchenstrahls (PB) in der Querrichtung überlagert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Querrichtungs-Bestrahlungsfeldverteilung eine passive Bestrahlungsfeldverteilung (50) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählte Bestrahlungsschicht zu einer Bestrahlungsschicht gemacht wird, welche die höchste Bestrahlungsdosis unter der Vielzahl von Bestrahlungsschichten besitzt, und daß die gewählte Bestrahlungsschicht einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl (PB) erneut bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bestrahlungsschichten aus der Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt werden und daß jede von den gewählten Bestrahlungsschichten einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl (PB) erneut bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Malen der erneuten Bestrahlung für jede aus der Vielzahl von gewählten Bestrahlungsschichten so vorgegeben wird, daß die Anzahl von Malen einer geplanten Bestrahlungsdosis für jede der Bestrahlungsschichten entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlagerung des Bestrahlungszieles (TV) abgetastet wird und daß ein Einschalten/Ausschalten der Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl (PB) in Abhängigkeit von der Verlagerung des Bestrahlungszieles (TV) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlagerung des Bestrahlungszieles (TV) abgetastet wird und daß die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls (PB) in Abhängigkeit von der Verlagerung des Bestrahlungszieles (TV) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Fall, in welchem das Bestrahlungsziel (TV) im wesentlichen längs einer spezifizierten Richtung verlagert wird, der Teilchenstrahl (PB) auf das Bestrahlungsziel (TV) aus einer Richtung (B2) eingestrahlt wird, die schräg zu der spezifizierten Richtung verläuft.
Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung, die folgendes aufweist: – eine Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit (10) zum Erzeugen eines Teilchenstrahls (PB); – eine Teilchenstrahl-Transporteinheit (20), um den von der Teilchenstrahl-Erzeugungseinheit (10) erzeugten Teilchenstrahl (PB) zu transportieren; – eine Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit (30, 30A, 30B, 30C), um ein Bestrahlungsziel (TV) mit dem von der Teilchenstrahl-Transporteinheit (20) transportierten Teilchenstrahl (PB) zu bestrahlen; – eine Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (15, 60), um ein Bestrahlungsfeld des Teilchenstrahls (PB) in der Tiefenrichtung längs der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) zu verteilen; und – eine Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (40, 50), um das Bestrahlungsfeld des Teilchenstrahls (PB) in einer Querrichtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (15, 60) eine aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung ist, um eine Vielzahl von Bestrahlungsschichten zu überlagern, die unterschiedliche Bereiche in der Bestrahlungsrichtung des Teilchenstrahls (PB) besitzen; daß ein Bolus (45), der eine Gestalt längs des tiefsten Teiles des Bestrahlungszieles (TV) in der Tiefenrichtung besitzt, quer zu dem Teilchenstrahl (PB) in dessen Strahlrichtung angeordnet ist; und daß mindestens eine Bestrahlungsschicht, die aus einer Vielzahl von Bestrahlungsschichten gewählt ist, einmal oder mehrmals mit dem Teilchenstrahl erneut bestrahlbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (15) mit einem Beschleuniger (12) gekoppelt ist, um den Teilchenstrahl (PB) zu beschleunigen, und die Beschleunigungsenergie verändert.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Tiefenrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (60) eine Bereichsverschiebungseinrichtung (56) ist, die den Teilchenstrahl (PB) kreuzend angeordnet ist, und daß die Bereichsverschiebungseinrichtung (56) die Energie des Teilchenstrahls (PB) gemäß einem vorgegebenen Einstellsignal einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (40) eine aktive Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung ist, um die Bestrahlungsflecken (S) des Teilchenstrahls (PB) in der Querrichtung zu überlagern.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrichtungs-Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung (50) eine passive Bestrahlungsfeld-Verteilungseinrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung ferner eine Verlagerungsabtasteinrichtung (73) zur Erfassung einer Verlagerung des Bestrahlungszieles (TV) sowie eine Einschalt/Ausschalt-Einrichtung (77) aufweist, um die Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl (PB) einzuschalten bzw. auszuschalten, und daß der Teilchenstrahl (PB) in Abhängigkeit von der Verlagerung des Bestrahlungszieles (TV) eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung ferner eine Verlagerungsabtasteinrichtung (73), um eine Verlagerung des Bestrahlungsziels (TV) zu erfassen, und eine Einstelleinrichtung (30) aufweist, um eine Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls (PB) einzustellen, und daß die Bestrahlungsdosis des Teilchenstrahls (PB) in Abhängigkeit von der Verlagerung des Bestrahlungsziels (TV) eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenstrahl-Bestrahlungseinheit (30) einen Bestrahlungskopf (31) aufweist, um den Teilchenstrahl (PB) abzugeben, daß der Bestrahlungskopf (31) an einem Drehgestell (90) montiert ist und daß in einem Falle, in welchem das Bestrahlungsziel (TV) im wesentlichen längs einer spezifizierten Richtung verlagert wird, der Teilchenstrahl (PB) auf das Bestrahlungsziel (TV) aus einer Richtung (B2) eingestrahlt wird, die schräg zu der spezifizierten Richtung verläuft.