KR20150085530A

KR20150085530A - 조사 계획 방법

Info

Publication number: KR20150085530A
Application number: KR1020157015756A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 겜멜; 크리스토프 버트
Original assignee: 게에스이 게젤샤프트 퓌어 슈베리오넨포어슝 엠베하
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-07-23
Also published as: US10166404B2; EP2916912A1; CN104902957B; CN104902957A; DE102012110864A1; JP2015535437A; WO2014072213A1; JP6117367B2; EP2916912B1; US20160271422A1; DE102012110864B4

Abstract

스캔되는 입자 빔(20)으로 표적 체적(34)의 조사 계획 방법으로, 신체(77) 내에 위치된 표적 체적을 획정하는 단계, 개별적으로 접근 가능한 다수의 표적 점(30) 내부에서 표적 체적(34)을 세분화하는 단계, 시간적으로 연속하는 다수의 조사 하위-계획을 획정하는 단계, 하위 집합(A, B, C, D)의 조사 하위-계획 중에서 상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)을 분할하는 단계를 포함하고, 상기 각 하위 집합(A, B, C, D)은 상기 전체 표적 체적(34)에 분포되며, 서로 상기 인접한 표적 체적(34)의 각 표적 점(30)이 다른 조사 하위-계획에 할당된다.

Description

조사 계획 방법{METHOD FOR IRRADIATION PLANNING}

본 발명은 조사 계획을 위한 방법 및 장치뿐만 아니라 입자 빔을 구비한 가속 장치에 관한 것이다.

중이온 종양 요법은 최근 수십 년에 걸쳐, 예를 들면 종양 질환과 같은 조직 치료를 위한 확립된 방법이 되었다. 그러나 그렇게 함으로써 얻은 경험은 순수하게 기술적인 분야에서도 적용된다.

모두 알려진 방법의 공통적인 특징은 가속기에 의해 제공된 집속 입자 빔이 고 에너지 빔 수송 시스템에 의해 하나 또는 다수의 방사실 또는 치료실에 전해진다는 것이다. 조사실에서, 조사될 표적 체적이 배치되고, 입자 빔으로 조사된다.

조사될 표적 체적이 이동할 수 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 환자가 호흡함에 따라 이동하는 폐 종양이 표적 체적에 위치될 수 있다. 입자 요법의 치료의 성공에 움직임이 미치는 영향을 조사하기 위하여, 팬텀(phantom)으로 지칭하는 무-생물 물체 모델에 의해 움직임이 시뮬레이션 될 수 있다.

특히 입자 요법의 맥락에서 조직에 방사선량이 가능한 최대로 균일한 분포를 달성하도록 하는 것이 목표이다. 표적 체적에서 균일한 선량 분포(dose distribution)가 특히 관심 있는 한 가지 이유는 표적 체적에 위치된 종양 세포가 한계 선량(threshold dose)에서 또는 그 이상에서만 충분한 확실성으로 제거됨과 동시에 종양 세포를 둘러싸는 건강한 조직에는 과도한 방사선 부담이 방지되어야 한다는 사실이다. 따라서 조사 방법에서 연속될 복수의 개별 방사선량이 다양한 표적 체적의 표적 점에 증착되고, 조사 중에 표적 체적이 이동하는 경우 표적 체적에서 목적하는 균일한 선량 분포를 달성하는 것은 여전히 어렵다. 따라서 표적 체적에서 선량 분포의 균일성을 개선하는 것은 여전히 연구 상태에 있다.

예를 들어, 스캔되는 입자 빔의 경우에, 하나의 가능성은 다중 패스(several passes)에 인가될 방사선량을 분포시키는 것이고, 이를 "리스캐닝(rescanning)"이라 지칭한다. 이 방법에서, 인가될 총 선량이 리스캐닝 통과중에 반복적으로 인가된 복수의 단일 선량에 의해 연속적으로 설정되도록, 표적 체적의 표적 점은 여러 번 접근하게 된다. 반복적으로 개별 선량을 구비한 표적 점에 접근하는 것은 개별 선량 이상의 통계적 평균화를 허용하는 것이고, 이는 잘못 증착된 선량이 통계적으로 말할 때 평균이 될 수 있다. 표적 체적의 움직임은 이 방식으로 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.

추출율이 감소된 하위-선량에 따라 감소 되어야하기 때문에, 이 처리 과정에서 각 표적 점은 적절하게 감소된 하위-선량으로 여러 번 접근하게 되고, 이는 실질적인 시간의 추가 양을 요구하는 리스캐닝에 의해 방사선을 초래할 수 있다. 선량 분포의 균일성을 증가시키기 위해, 즉, 방사선 치료의 경우에 치료 성공을 개선하기 위해, 이는 연장된 방사선 처리를 참는데 필요한 기술이다.

또한, 표적 체적의 움직임을 추적하고, 단일 선량의 계산을 위해 고려하는 것으로 알려져 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 표적 체적의 조사 계획을 단순화하는 방법을 제공하여, 전술한 종래 기술의 단점을 제거하거나 감소시키는 것이다.

또한 본 발명이 전체 치료 또는 선량 적용에 필요한 시간을 단축하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 목적은 예를 들어, 표적 체적의 움직임으로 변하는 방사선 결과를 더 견고하게 하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립항의 주제에 의해 해결된다. 이롭게 향상된 발명은 종속항에 정의되어 있다.

조사 계획 단계를 생성하는, 신체 내에 위치하는 표적 체적에 대한 조사 계획은 다음 단계를 사용하여 본 발명에 따라 정의된다:

먼저, 일반적으로 신체 내에 위치되는 표적 체적이 특정된다. 이 맥락에서의 표적 체적은, 예를 들어, 물질 샘플, 팬텀, 또는 시험 배치와 같은 비-생체 물체에 위치될 수 있거나, 또는 세포 샘플 또는 실험 동물과 같은 생체 시료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 종양 세포는 표적 체적에 위치된다. 표적 체적은 개별적으로 접근 가능한 복수의 표적 점으로 세분화된다. 즉, 정의된 점 간격을 갖는 표적 점의 래스터(raster)는 표적 체적에 배치된다.

적용 가능한 표적 값에 증착될 방사선량의 계획된 또는 바람직한 값으로 말하는 공칭 선량(nominal dose)은 각 표적 점과 연관되어 있다. 즉, 공칭 선량은 조사 계획에서 적용 가능한 표적 점에 기입된다. 표적 체적, 표적 점, 공칭 선량, 선량 분포등과 같이 본 명세서에서 사용된 많은 용어는 가이드 라인으로 인정된 ICRU 보고서 50(부록 보고서 62)에서 정의된다.

이어서, 조사 계획은 시간적으로 연속된 조사 하위-계획으로 분할된다. 즉, 이는 조사 계획이 직접 연속적으로 번갈아 실행하는 조사 하위-계획을 지정하는 것을 의미한다.

표적 체적의 표적 점은, 표적 체적 전체에 분포되는 부분 집합의 조사 하위-계획 사이에서 분할된다. 서로 인접한 표적 점들 각각은 서로 다른 조사 하위-계획에 할당된다. 즉, 각 부분 집합은, 표적 체적 전체에 분포되어 있고 서로 직접적으로 인접하지 않은 표적 점을 포함한다.

처음 언급된 두 단계는 표적 체적을 분할하는 종래 방법에 대응한다.

지금까지 종래 기술에서, 일반적으로 표적 체적의 표적 점은 연속적으로 접근되는데, 이 맥락에서는 교대로 하는 것을 말한다. 이 방법은 특히 수행하기 용이해서 확립되었다.

표적 점은 에너지 동일 층에 할당될 수 있어서 예를 들어, 변하지 않는 가속기 설정과 같은 불변 입자 에너지를 갖는 에너지 동일 층에 조사하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 방법에서, 조사 계획은 시간적으로 연속된 조사 하위-계획으로 분할된다.

서로 인접하는 표적 체적의 표적 점은 다른 조사 하위-계획에 할당된다. 조사 하위-계획이 연속적으로 실행될 때, 서로 인접한 표적 점들은 시간적으로 연속해서 조사되지 않지만, 대신에 제1 표적 점은 제1 조사 하위-계획에서 조사되고, 제1 표적 점에 인접한 표적 점은 적어도 하나의 다른 조사 하위-계획에서 조사된다. 이는 표적 체적의 움직임과 관련하여 선량 증착의 견고성을 증가시킬 수 있다. 즉, 특정 표적 점에서 선량 증착은, 서로 인접한 표적 점이 직접 하나씩 접근하는 것보다 시간 지연으로 접근하는 수단에 의해 향상될 수 있다. 다른 조사 하위-계획 사이에서 서로 인접한 표적 점의 분할로 인해, 선량 분포의 균일성 또한 증가될 수 있다. 일부 상황에서, 또한, 이 방법으로 하나의 단일 시간에 표적 점을 접근하기에 충분할 수 있어서, 실질적인 시간 절약을 실현할 수 있다. 이는 특정 상황에서 본 발명에 따른 방법으로 리스캐닝이 전혀 수행되지 않는 것을 의미한다. 각 경우에 최상의 결과를 얻기 위해, 필요한 표적 선량 분포에 따라 리스캐닝을 구비한 본 발명에 따른 방법의 조합 가능성이 배제되지 않는다.

조사 하위-계획의 표적 점의 하위 집합은 표적 체적 전체에 분포됨으로써, 전체 표적 체적은 각 조사 하위-계획에 의해 덮인다. 즉, 선량 분포의 거친 래스터는 제1 조사 하위-계획을 갖는 표적 체적에 증착되고, 각 경우에 표적 점의 하위 집합은 이전 하위 집합에 인접하는 표적 점에 접근되기 때문에, 선량 분포의 균일성은 각 후속 조사 하위-계획으로 개선된다. 예를 들어, 표적 점의 하위 집합은, 표적 점의 전체 개수를 포함하지 못하는, 표적 점의 전체 집합의 부분 집합이라고 하는 수학적인 의미에서 적절한 하위 집합이다.

표적 체적의 예측되지 않거나 잘못 계산된 움직임이, 선량의 적용 중에, 조사 하위-계획 중 하나의 하위-계획의 표적 점 중 하나의 표적 점에서 발생하는 경우, 적용될 선량은 표적 점에 증착되지 않거나 오히려 잘못 증착되는 결과가 발생하여, 선행 또는 후속 조사 하위-계획에 의해 적어도 일 부분이 통계적으로 보상될 수있다.

각 개별 조사 공정에서, 각 선량이 표적 점에 가해지고, 입자 빔의 전체 진입 경로는 예비-선량으로 나타내는 선량을 받는다. 자원-집약 조사 계획 방법에서, 발생하는 모든 예비-선량이 고려되어야 하고, 총 선량을 계산하는데 사용되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 처음에 표적 체적의 원위 단부에 조사하는 경우 유리하고, 공정에서 표적 체적에 더 인접한 부분은 이미 예비-선량의 대상이다. 예를 들어, 표적 체적은, 대향 단부로부터 먼 표적 체적의 일 부분이 추가적인 예비-선량을 받도록 대향 단부로부터 조사될 수 있다. 이상적인 경우에, 표적 체적 전체의 선량 분포는 계단 함수와 상당하다. 사실상 이는 자연적으로 달성하기 어려운 것이다.

표적 점은 공간상에서 교호 방식으로 하위 집합에 할당될 수 있다. 이것은 제1 표적 점이 제1 하위 집합에 할당되고, 제2 표적 점은 제2 하위 집합에 할당될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 표적 점은, 양쪽으로, 즉, 빔 축과 횡방향인 두 방향으로의 공간상에서 교호 방식 및/또는 삼차원의 공간상 교호 방식으로 하위 집합에 할당된다. 이 맥락에서, 조사 하위-계획의 수는 표적 점 하위 집합의 수를 결정한다.

따라서, 바람직하게 하위 집합의 표적 점 각각은 해당 하위 집합과 다른 하위 집합에 할당된 표적 점으로만 인접하게 둘러싸인다. 바람직하게 표적 점은 바둑판 스타일의 행 및/또는 열 내에서 공간상에서 교호 방식으로 서로 다른 조사 하위-계획에 할당될 수 있다. 예를 들어, 바둑판 같은 형식으로, 제1 행 또는 열의 표적 점은 제1 및 제2 하위 집합에 배치될 수 있고, 제2 행 또는 열의 표적 점은 제3 및 제4 하위 집합에 배치될 수 있다. 이 경우에, 하위 집합에는 각각 홀수 또는 짝수 행이나 열에 색상이 번갈아 할당된다는 전제하에, 오직 바둑판 패턴의 두 개의 "색상"만이 바둑판 같은 구조물에 고려된다.

유사하게, 조사 하위-계획의 수는 바둑판 "색상"의 수에 상당할 수 있고, 이는 다-색상 바둑판 패턴을 의미할 수 있다; 예를 들어, 삼차원의 경우에, 표적 점은 바둑판 같은 교대로 다른 조사 하위-계획에 할당되고, 하나의 사각형(바둑판과 유사한)은 다른 색상의 사각형에 의해 항상 인접하게 된다.

조사 하위-계획의 표적 점이 입자 시설의 스캔되는 빔에 의해 접근될 때, 바람직하게 조사 하위-계획 내에서 인접한 표적 체적의 표적 점은 스킵된다. 이는 제1 표적 점이 접근되나, 반대로, 공간적으로 인접한 표적 체적의 표적 점은 스킵되는 것을 의미한다. 에너지 동일 층 또는 표적 체적의 제3 표적 점은 다시 제1 조사 하위-계획의 표적 점이 될 수 있고, 따라서 접근된다. 예를 들어, 조사 하위-계획의 각 표적 점이 접근될 때, 인접한 표적 체적의 표적 점은 스킵된다. 즉, 조사 하위-계획의 표적 점은, 인접한 표적 체적의 표적 점이 서로 직접 따르지 않는 방식으로 접근하게 된다.

적어도 두 개의 하위 집합의 표적 점이 표적 체적 내에서 미앤더 패턴으로 서로 얽혀 접근될 수 있다.

예를 들어, 표적 점의 하위 집합은 서로 교차하지 않는다. 즉, 각 표적 점은 한 번만 접근된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 표적 체적의 표적 영역은 표적 영역의 복수의 표적 점을 통해서 확장되고, 표적 영역은 스캔되는 빔의 예상 빔 직경에 상당하다. 표적 영역의 표적 점은 표적 점의 그룹으로 나타내거나 또는 간단히 그룹으로 나타낸다. 즉, 스캔되는 빔의 하나의 샷은 복수의 표적 점을 덮어서, 하나의 선량이 스캔되는 빔의 각 샷에 의해 표적 영역의 표적 점에 증착될 수 있다. 표적 점이 다른 조사 하위-계획 중 표적 영역을 유사하게 분할하도록, 표적 영역의 표적 점은 바람직하게는 각각 서로 다른 하위 집합에 할당된다. 복수의 조사 하위-계획 덮이는 표적 영역에 대해 유리한 것은, 적용 가능한 표적 역역이 표적 체적의 움직임에도 불구 하고, 조사 하위-계획 중 적어도 일부에 의해 접근될 수 있다는 점이다. 이것은 특정 통계적 평균, 즉, 움직이는 표적 체적에 더욱 균일한 선량 분포를 보장한다.

표적 영역에서 표적 점의 수는 조사 하위-계획의 수에 특히 바람직하게 상당할 수 있다. 즉, 조사 하위-계획의 수는 얼마나 많은 표적 점이 표적 영역에 위치되어 있는지의 결과이다. 여기서 표적 영역의 표적 점은 다른 하위 집합에 할당된다. 이상적으로, 이 맥락에서, 각 표적 영역은 각 조사 하위-계획으로 공급된다. 즉, 공통의 표적 영역에 위치된 표적 점 중에서, 하나의 최대 표적 점은 각 조사 하위-계획으로 접근하게 된다. 그러나, 위험 영역(OAR 위험한 기관)에 의해 빽빽히 둘러싸일 수 있는 복잡한 표적 체적 형상에서, 조사 하위-계획이, 적어도 하나의 표적 영역의 표적 점이 접근되면 유리하다는 점에서 배제되면 안되고, 이 조사 하위-계획은 표적 체적에서 표적 점 세트의 적절한 하위 집합이다.

표적 점이 에너지 동일 층에 결합되고, 하위 집합 표적 점의 부분이 하나의 에너지 동일 층에 위치되는 경우, 이러한 표적 점의 부분이 연속적으로 접근하면 유리하다. 즉, 각 에너지 동일 층은 복수의 하위 집합 또는 모든 하위 집합으로부터 표적 점을 포함한다.이 방식으로, 하나의 에너지 동일 층에 위치된 조사 계획의 표적 점은, 특정 상황에서 가속기 설정의 변화 없이 접근될 수 있다.

예를 들어, 에너지 동일 층에 결합된 표적 점의 하위 집합은 교대로 행과 열로 접근될 수 있다. 즉, 에너지 동일 층에서 적어도 두 개의 하위 집합으로부터 표적 점은 교대로 행과 열로 접근된다. 이 맥락에서, 특히 이 방법의 유리한 특징은, 예를 들어, 에너지 동일 층의 표적 점의 행 또는 열이 하나씩 걸러 스킵될 수 있다는 것이다. 이는 본 발명에 따른 방법으로 에너지 동일 층의 표적 점의 행이나 열이 4번째 마다 또는 6번째 마다 스킵되는 가능성을 배제하는 의미가 아니나, 에너지 동일 층의 표적 점의 행이나 열이 하나씩 걸러 스킵되는 것이 특히 유리하다.

특히 유리한 방식으로, 조사 계획은 적어도 4개의 조사 하위-계획을 갖는다. 이 경우에, 그에 맞춰 하나의 표적 영역은 다른 조사 하위-계획에 할당되는 적어도 4개의 표적 점을 포함한다. 에너지 동일 층 사이 간격, 즉, 빔 방향에서 표적 점의 간격은, 표적 영역의 표적 점이 하나의 에너지 동일 층에 위치되도록 바람직하게 선택된다. 즉, 에너지 동일 층의 표적 점이 접근될 때, 인접한 에너지 동일 층의 표적 점은 약간 영향을 받는다.

표적 영역당 표적 점의 수는, 빔 직경이 변화하거나 표적 점 사이 점 간격이 변화되는 수단에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 예상되는 움직임에 따라, 표적 영역이 갖는 표적 점의 수는 다르다. 표적 영역은 래스터로 인해 충분히 다수의 표적 점을 가지지 않기 때문에, 일부 표적 영역은 일부 조사 하위-계획에 접근되지 않는 것을 배제해서는 안된다. 여기에서도 통계적 평균화가 유리한 효과가 발생하도록, 표적 영역의 표적 점은 단순히 가능한 많은 조사 하위-계획 중에서 분할된다. 또한, 이 표적 점이 여러 번 접근되고, 표적 영역이 각 조사 하위-계획으로 덮이도록, 부분적으로 중첩하는 다른 하위 집합에서 동시에 표적 점을 포함할 가능성이 있다.

래스터 간격의 변형에서, 예비-선량은 또한 점 간격이 표적 체적에 걸쳐 변화하는, 즉, 표적 체적에 걸쳐 일정한 양을 나타내지 않는 수단으로 고려될 수 있다. 이 방식으로, 적용 가능한 경우, 래스터는, 여러 번 접근되는 표적 점 없이 각 조사 하위-계획에 의해 각 표적 영역이 실제로 덮이도록 조정될 수 있다.

조사 하위-계획의 수가 획정될 때, 표적 영역의 수, 로컬 모션 파라미터의 수, 및/또는 다른 표적 점이 접근될 때 발생하는 예비-선량이 고려될 가능성이 있다. 따라서, 아무런 변동이 없을 것으로 예상되는 등속 운동의 경우에, 적은 양의 조사 하위-계획으로 충분할 수 있다. 예측하기 어려운 복잡한 움직임의 경우에는, 다수의 조사 하위-계획을 지정하는 것이 의미가 있을 수 있다. 많은 수의 조사 하위-계획은 점의 미세한 래스터, 즉 표적 점 사이 좁은 간격에 의해 여기서 달성될 수 있다.

본 발명의 범위 내에서, 또한 제어 장치는, 전술한 방법의 단계들을 실행할 수 있도록 제공된다.

본 발명은 전형적인 실시예를 사용하고 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명하며, 동일하고 유사한 요소는 동일한 참조 번호로 표시되고, 다양하고 전형적인 실시예의 특징은 서로 조합될 수 있다.

도 1은 전형적인 방사선 시설 구성의 개요도이다,
도 2는 방사선 시설을 제어하는데 사용되는 구성 요소의 개략도이다,
도 3은 편향 및 변조 장치와 활성 움직임 보상 조사 수단의 개략도이다,
도 4는 에너지 동일 층의 전체적인 조사 계획을 도시한다,
도 5는 표적 점이 A, B, C 및 D로 세분화되어 있는 에너지 동일 층의 전체적인 조사 계획을 도시한다.
도 6은 도 4로부터 전체적인 조사 계획의 하위 집합으로서, A점을 포함하는 조사 하위-계획을 도시한다.
도 7은 B점을 포함하는 조사 하위-계획을 도시한다.
도 8은 C점을 포함하는 조사 하위-계획을 도시한다.
도 9는 D점을 포함하는 조사 하위-계획을 도시한다.
도 10은, 도 10a, 도 10b, 및 도 10c의 변형에서 조사 계획 방법의 실행 가능한 단계의 개요도이다.

도 1은 그 자체로 공지된 입자 치료 시설(10)의 개략적인 구성을 도시한다. 입자 치료 시설(10)은, 입자 빔(20)의 형태로 추가 사용하기 위해 제공되고, 빔 가이드(17)로 정의된 표적 체적(34)으로 향하게 할 수 있는 하전 입자를 발생시키고 가속시킨다(도 3에 도시). 표적 체적(34)은, 예를 들면 종양 치료의 체계 내에서 종양을 포함하지만, 무생물 물질 및/또는 세포 배양을 포함하는 표적 체적(34)은, 또한 과학적인 목적, 동물 실험, 모델 물질 샘플을 위해, 일반적으로는 입자 빔 및/또는 입자 치료를 조사하기 위해 정의될 수 있다. 또한 복수의 방사선 파라미터가 완료된 조사 또는 환자의 치료 이전 및/또는 이후에 확인될 수 있는 수단에 의해, 입자 치료 시설(10)은 입자 빔(20)을 구비한 팬텀을 조사하는데 사용된다.

도 1에 도시된 예에서, 입자는, 두 이온 소스(11) 중 하나의 이온 소스에서 발생되고 예비-가속된다. 예를 들어, 이온 소스(11)는 양자에서 우라늄; 양자, 파이온, 헬륨 이온, 또는 -특히 바람직하게는- 탄소 이온으로 매우 다양한 입자를 생성할 수 있고 물질과 상호 작용하는 특성(입자-의존성) 및 투과 깊이와 같이 입자 치료를 위해 유리한 특성 때문에 사용된다.

일반적으로, 하드론(hadron)이 입자로서 사용하기에 바람직하다. 저 에너지 빔 전송 라인(12)에 의해, 입자가 선형 가속기(13)로 도시된 예비-가속기(13)로 이동된다. 선형 가속기(13)는 입자를 제1 에너지 레벨로 가속시키고, 입자를 입자 빔(20)으로 집속시킨다. 제1 에너지 레벨에서, 입자는 최종적으로 예컨대, 여기에서 도시된 바와 같이 싱크로트론, 또한 사이클로트론과 같이 다른 저 에너지 빔 전송 라인(12)을 구비한 가속기 유닛(15)으로 나선 진입되고, 입자는 적용을 위해 설정될 수 있는 추출 에너지까지 추가로 가속된다. 마지막으로, 빔 가이드(17)는, 3 내지 30mm의 전형적인 빔 직경을 갖는 적용될 수 있거나 이용 가능한 입자 빔(20)이 측정실(19) 또는 치료실(21) 내의 소망하는 대상으로 안내한다.

신체(77) 내에서 표적 체적(34)의 표적 점(30)에 접근하도록, 입자 빔(20)의 정확한 위치 설정을 위해, 입자 빔(20)의 측면, 즉, 횡 방향 및 종 방향으로 편향 및 입자 빔 에너지를 빠르게 변화시키는 에너지 변조를 위한 편향 및 변조 장치(22)는 측정 또는 방사실(19) 또는 치료실(21)에 위치되며, 상기 편향 및 변조 장치(22)는 입자 빔(20)의 투과 깊이를 결정한다. 표적 체적에서 표적 점의 전체 래스터는 이 수단에 의해 연속적으로 접근될 수 있기 때문에, 표적 점의 연속적인 접근은 "스캐닝"이라 지칭하고, 이러한 장치는 래스터 스캐닝 장치(22)로 나타낸다.

일반적으로, 스팟 스캐닝, 연속 방사, 및 래스터 스캐닝의 조사 방법이 사용될 수 있다.

표적 체적(34)의 표적 점(30)이 접근되는 순서는 조사 계획에서 기술하고, 조사 계획은 예를 들어, 표적 체적(34)의 파라미터 및/또는 표적 체적(34)의 예상되는 움직임의 파라미터와 같이 추가적인 중요한 파라미터를 포함할 수 있다. 래스터 스캐닝 장치(22)의 중요한 이점 중 하나는 입자 빔(20)이 표적 체적(34)에 연속적으로 지향하게 하는 기회를 제공하는 것이다.

전체 입자 치료 시설(10)은, 예를 들어, 가속기 유닛(15) 및 빔 가이드(17)를 제어하고, 빔 파라미터를 모니터링하는 측정 데이터를 수집하는 가속기 제어 시스템에 의해 최종적으로 제어된다. 필요한 경우, 입자 치료 시설(10)을 제어하는 파라미터는 조사 계획에 기초하여 설정될 수 있어서, 조사 계획은 또한 입자 치료 시설(10)을 제어하는 설정 데이터를 포함한다.

도 2는 그 자체로 공지되어 있으며, 신체(77)의 표적 체적(34)에서 표적 점(30)을 획정하는 데이터 세트를 생성하는 조사 계획을 만들고, 예를 들어, 도 1을 참조하여 설명한 것과 같이 입자 치료 시설(10)을 제어하는데 사용될 수 있는 장치 및 장비의 개략도를 나타낸다.

조사될 종양 또는 다른 표적 체적(34)의 위치 및 크기는 CAT 또는 MRI 시스템(71), 또는 다른 진단 장비에 의해 확인될 수 있다. 단층 촬영 장치(71)로부터의 데이터는, 직접적으로 또는 도 2에서 도시되지 않은 추가적인 장비에 의해 준비한 이후 데이터 세트를 생성하는 장치(81)에서 처리된다. 예를 들어, 상기 장치(81)는 워크 스테이션, 터미널, 또는 다른 컴퓨터이다. 사용자 인터페이스, 소프트웨어 또는 다른 구성 요소로 인해, 선택적으로, 장치(81)는, 표적 체적(34), 인가될 선량, 여러 부분으로 동일하게 분할, 방사 방향 및 입자 치료의 다른 세부 사항을 정하도록 의료진이 사용하는데 적합할 수 있다.

조사될 신체(77)는, 입자 치료 시설(10)에 의한 조사 전, 중 또는 후에 여러 가지로 구현되는 모니터링 장비를 사용하여 모니터링 될 수 있다. 예로 제공된 것은 PET 카메라(72)(PET= 양전자 방출 단층 촬영술) 및/또는 조사될 신체(77)를 감지하고, 지지면(78) 상에서 지지되는 거리 센서(73)이다. PET 카메라(72) 및/또는 거리 센서(73) 및 지지면(78)은 도 1을 참조하여 전술한 방사실(19)들 중 하나의 방사실 내부에 위치될 수 있다. 이 경우에, 입자 빔(20)을 통해 생성된 선량 및 조사된 신체(77)의 움직임은 PET 카메라(72) 및/또는 거리 센서(73)로 감지될 수 있다. 이와는 다르게, PET 카메라(72), 거리 센서(73), 및 지지면(78)은 방사실의 외부에 위치된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 신체(77)는 투시 장치, X-레이 장치, 초음파 센서, 호흡 모니터링 벨트, 및/또는 다른 외부 센서로 모니터링 될 수 있다.

단층 촬영 시스템(71), PET 카메라(72), 및 거리 센서(73)로부터의 데이터는 하나 또는 복수의 동작 파라미터를 결정하는 장치(82)에 의해 처리될 수 있다. 상기 장치(82)에 의해, 신체(77)의 하위-계획의 움직임(예컨대, 호흡 또는 심장 박동으로 인해)은 조사 전 또는 조사 중에 정량적으로 감지될 수 있다. 동작 파라미터 또는 상기 장치(82)에 의해 결정된 파라미터는 데이터 세트를 생성하는 장치(81)에 의해 고려될 수 있다.

특히, 데이터 세트가 생성되는 도중에 고려하기에 적합한 것은, 전형적인 및/또는 주기적인 움직임의 진폭, 또는 표적 체적의 공간 위치 및/또는 예를 들어, 거리 센서(73)에 의해 외부로부터 감지될 수 있는 양에 대한 데이터이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 장치(82) 또는 데이터에 의해 결정된 파라미터는, 도 1을 참조하여 전술한 방사선 시설(10)을 제어하는 제어기(86)에 의해 직접 처리될 수 있다. 조사 중에, PET 카메라(72) 또는 거리 센서(73)에 의해 감지된 데이터는 이러한 목적에 특히 적합하다. 또한, 상기 장치(81)에 의해 생성된 데이터도 제어 유닛(86)에 의해 상기 시설(10)의 제어에 통합된다. 제어 유닛(86)은 제어 라인(87) 또는 다른 수단에 의해 방사선 시설(10)에 연결된다.

도 1을 참조하여 전술한 것과 같이 방사선 시설(10)의 기본 구성은 많은 입자 치료 시설 및 다른 방사선 시설의 전형이다. 아래에서 설명된 전형적인 실시예는, 도 1을 참조하여 설명된 방사선 시설(10), 도 2를 참조하여 설명된 장비, 다른 방사선 시설 및 장비와 관련하여 사용될 수 있다.

도 3은 활성 움직임 보상과 조사 [과정]을 개략적으로 도시한다. 가속기 유닛(15)은, 두 개의 스캐닝 자석 쌍(40, 42)으로 표적 체적(34) 전체가 측면으로 래스터-스캐닝된 입자 빔(20)을 제공한다. 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 표적 체적의 점 래스터를 정의하고, 표적 점은 다수의 에너지 동일 층에 위치하며, 이 예에서 에너지 동일 층(341 내지 347)이 도시된다. 에너지 동일 층(341 내지 347)은 입자빔(20)에 의해 순차적으로 스캔된다. 도 3의 실시예에서, 에너지 동일 층(345)은 측면으로 스캔되는 과정에 있다. 표적 체적(34)이, 화살표(36)로 나타낸 것과 같이 현재 조사되고 있는 래스터 위치 i의 움직임을 기반으로 이동하면, 빔 위치는, 표적 체적(34)의 움직임에도 불구하고 의도된 래스터 위치 i를 공격하도록, 스캐너 자석(40, 42)에 의해 측 방향으로, 및 더블-웨지 시스템(44)에 의해 종 방향으로 표적 체적(34)의 움직임을 적극적으로 추적한다. 즉, 입자 빔(20)은, 예를 들어, 스캐너 자석(40, 42) 및 더블-웨지 시스템(44)을 포함하는 편향 및 변조 장치(22)로 움직임을 추적한다. 현재 조사되고 있는 래스터 위치 i의 실제 위치는 신체(77)의 움직임을 감지하고 위치 적응 테이블을 생성하는 움직임 감시 장치(46)에 의해 결정된다.

도 4는 특히, 도 3으로부터 알려진 에너지 동일 층(345)의 실시예에서 그 자체로 공지된 조사 계획의 실시예를 도시하고, 명확성을 이유로, 오직 하나의 표적 체적(34)의 에너지 동일 층은 도 4 내지 도 9 각각에 도시된다. 빔이 그 자체로 공지된 시퀀스로 서로 인접한 표적 점(30)에 순차적으로 접근함에 따라, 도 4에서 서로 표적 점(30)을 연결하는 라인은 스캔되는 입자 빔(20)의 스캔 경로(24)를 나타낸다. 즉, 도시된 에너지 동일 층(345)의 표적 점(30)은 스캔되는 입자 빔(20)에 의해 인접한 점에서 인접한 점까지 스캔된다. 따라서, 도 4에 도시된 서로 인접한 각 표적 점(30)은 연속적으로 접근된다.

도 5는, 상징적으로 사각형으로 표시되는 각 표적 영역(32)의 표적 점(30)이 하위 집합(A, B, C, 및 D)으로 분할되는 조사 계획의 실시예를 도시한다. 표적 영역(32)의 크기는 채용된 입자 빔(20)의 빔 직경에 기인한다. 도시된 실시예에서, 상징적인 사각형의 한 모서리에서 다른 모서리까지 거리는 일반적인 원형 빔 직경의 직경을 나타낸다. 하위 집합 A는 조사 하위-계획 A에 할당되고, 하위 집합 B, C, D는 적용 가능한 조사 하위-계획 B, C, D에 할당된다. 조사 하위-계획 A, B, C, D는 시간적으로 연속적으로 실행된다. 즉, 처음에 조사 하위 계획 A의 표적 점(30)의 하위 집합 A가 접근되고, 뒤이어 조사 하위-계획 B의 표적 점(30)의 하위 집합 B가 접근되며, 이후에 조사 하위-계획 C의 표적 점(30)의 하위 집합 C가 접근되고, 마지막으로 조사 하위-계획 D의 표적 점(30)의 하위 집합 D가 접근된다.

표적 점(30)에 접근하면, 바람직하게 입자 빔(20)은 전체 표적 영역(32)에서 선량 분포를 증착시킨다. 여기에서 선량 분포는 일반적으로 프로파일 및 채용된 입자 빔의 직경에 의존한다; 예를 들어, 입자 빔은 일반적으로 원형 단면이어서, 선량 분포 또한 빔의 중심점으로부터 동심원 외측으로 감소한다. 따라서 표적 영역(32)은, 선량 증착과 영향을 받은 표적 점(30) 사이의 관계를 쉽게 이해하기 위해 나타낸 것을 보여준다.

도 4 내지 도 9에서 도시된 것과 같이, 오직 하나의 표적 체적의 에너지 동일 층의 표현은, 특히 본 발명에 따른 방법의 특별한 특징으로 간단하게 접근하는 것을 허용한다. 여기에서 나타낸 완벽한 조사 과정 및 도면으로 이미 추론할 수 있고, 특히 모든 에너지 동일 층(341 내지 347)에 대한 조사 계획을 비슷하게 조정할 수 있기 때문에, 통상의 기술자를 위해, 인접한 에너지 동일 층(344, 346)의 표적 점(30), 삼차원 예비-선량의 계산, 에너지 동일 층의 방사 시퀀스의 선택에 영향을 주는 삼차원 선량 증착을 상세히 설명할 필요가 없다. 따라서 이 방법은, 도면의 설명을 통해 복수의 에너지 동일 층(341 내지 347) 및/또는 표적 체적(34)에 공간적으로 분포된 표적 점(30)을 갖는 삼차원 케이스로 쉽게 이해될 수 있다.

예를 들어, 고려중인 에너지 동일 층(345)의 표적 점에 인접하는, 다른 에너지 동일 층(341 내지 344 및 346 내지 347)에 할당된 표적 점(30)은, 빔 방향으로 표적 점(30)의 공간적으로 인접한 표적 점(30)의 하위 집합의 분할로 고려되도록 다른 하위 집합에 할당될 수 있다. 필요한 경우, 에너지 동일 층(341 내지 347) 사이의 간격은, 표적 영역(32)에서 삼차원 선량 분포가 인접한 에너지 동일 층(344 및/또는 346)의 하위 집합 A, B, C, D에 영향을 미치지 않도록 선택될 수 있지만, 대신에 인접한 에너지 동일 층은 에너지 동일 층(345)으로부터 충분한 먼 거리이다.

도 6은 도 4에서 이미 도시된 표적 점(30) 집합의 하위 집합 A를 도시하고, 하위 집합 A의 표적 점(30)은 시간적으로 연속적으로 접근된다. 이는 표적 점(30)의 하위 집합 A가 제1 조사 하위-계획 A에 근사되는 것을 의미한다. 도시된 에너지 동일 층(345)의 도 6으로부터 간략한 예에서, 다른 조사 하위-계획(B, C 및 D)에 할당된 표적 점(B, C 및 D)의 하위 집합의 표적 점(30)은 스킵된다. 도 6에 도시된 예에서, 스캔되는 입자 빔(20)의 스캔 경로(24A)에 의해 나타낸 바와 같이, 표적 점(30)은 행 별로 접근된다.

도 7은 도 4에 이미 도시된 표적 점(30)의 하위 집합 B를 도시하고, 하위 집합 B는 조사 하위-계획 B로 순차적으로 접근된다. 하위 집합 B의 각 표적 점(30)은 하위 집합 A의 표적 점(30)들 중 하나의 표적 점에 인접하지만, 동일한 조사 하위-계획에 할당되지 않는다. 도시된 예에서, 하위 집합 B의 표적 점(30)은, 하위 집합 A의 점과 같이 동일한 에너지 동일 층(345)에 위치된다. 스캔되는 입자 빔(20)의 스캔 경로(24B)에 의해 나타낸 바와 같이 도시된 것처럼, 하위 집합 B의 표적 점(30)은 열 별로 접근될 수 있다. 표적 점(30)의 하위 집합 B가 조사 하위-계획 B에서 열로 접근되고, 표적 점(30)의 하위 집합 A가, 전 및/또는 후에 실행될 다른 조사 하위-계획 A에서 행으로 접근되는 경우, 표적 체적(34), 예를 들어, 에너지 동일 층(345)에서, 선량 분포의 십자형 래스터는 조사 하위-계획 A 및 B의 연속적인 실행으로 나타난다. 적절하게, 조사 하위-계획 B의 제1 표적 점(30)에 접근은 조사 하위-계획 A의 제1 표적 점(30)에 인접한 표적 점(30)으로 개시될 수 있지만, 에너지 동일 층(345)의 다른 영역에서 개시될 가능성 또한 있다. 특히, 표적 체적이 다른 방향, 예를 들어, 반대 방향으로부터 조사되기로 한 때, 조사 하위-계획이 표적 체적(34) 또는 에너지 동일 층(345)의 다른 위치에서 개시되는 것이 유리할 수 있다. 하나의 에너지 동일 층(345)만 도시된 경우에, 연속하는 조사 하위-계획의 십자형 래스터는, 이동 표적 체적(34)의 경우 공명 효과(resonance effect)의 회피로 인하여 그 자체를 의미한다.

도 8은 조사 하위-계획 C를 도시하고, 그 표적 점(30)은 도 4에 도시된 표적 점(30)의 하위 집합에 상당하는데, 즉 "C"로 표시된 점이다. 도 5에서 도시된 표적 점 A에의 접근과 비슷하게, 조사 하위-계획 B를 따르는 표적 점(30)은, 입자 빔(20)의 스캔 경로(24C)에 의해 표시된 것처럼 비슷하게 행 별로 조사된다. 이에 따라, 표적 점(30)은 교대로 행과 열로 접근된다. 이는 선량 증착 분포에서 공명 효과를 방지할 수 있다.

공명 효과는 예를 들어, 표적 체적(34)의 움직임 규칙성이 조사 하위-계획의 실행으로 시간적 상관 관계가 될 때 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 공명 효과는, 조사 하위-계획을 실행하는데 요구되는 시간의 길이가 표적 체적 움직임 진폭 기간의 배수에 상당하도록 나타낼 수 있다. 잘못된 선량 점은 특정한 상황에서 너무 낮거나 너무 높은 방사선량을 받는 결과 때문에, 표적 체적(30)에서 잘못된 선량은 모든 조사 하위-계획에서 반복된다. 표적 체적(34)에서 선량 분포의 균일성은, 표적 점(30)의 순차적인 접근 즉, 스캔 경로(24A 내지 24D)가 조사 하위-계획에서 조사 하위-계획까지 변화됨으로써 증가될 수 있다. 바람직하게, 잘못된 선량의 적용은, 종래의 조사 방법이 이러한 방식으로 달성하지 못한 무언가로 보상될 수 있거나, 이 수단에 의해 방지될 수 있다.

마지막으로, 도 9는 "D"로 표시된 표적 점(30)의 하위 집합을 포함하는 조사 하위-계획을 도시한다. 표적 점 "D"에 접근하기 위한 스캔되는 입자 빔의 스캔 경로 24D는 열 별로 진행한다. 표적 점 D에서 열-방향 접근은, 도 7에 도시된 표적 점 B에 접근하는 스캔 경로 24B에 상당하다. 따라서, 하위 집합 B 및 D는 열로 스캔되고, 하위 집합 A 및 C는 행으로 스캔된다. 즉, 표적 점(30)에서 열-방향 및 행-방향 접근은 조사 하위-계획 중에 교대로 이동하고, 입자 빔(20)의 스캔 경로 24A 내지 24D는 행 또는 열로 교대로 이동한다.

도 9a, 도 9b 및 도 9c는 세 가지 예에서 조사 계획 프로그램 포인트의 체계적인 실행을 도시한다.

도 10a는, 환자 데이터가 제1 단계(51)의 조사 계획으로부터 로드되는 것을 도시한다; 이러한 데이터는 또한 표적 체적(34)의 위치 및 크기를 포함한다.

환자 데이터를 기반으로, 예를 들어, 가장 균질 가능한 선량 분포 및/또는 최단 방사선 시간 주기를 실현하는 스캔 경로를 얻기 위해, 제2 단계(52a)에서 최적화 파라미터는 환자 데이터의 함수로 설정된다. 예를 들어, 표적 점(30)은 이러한 과정에서 정의될 수 있다.

제3 단계(53a)에서, 파라미터는 적용되고, 제4 단계(54a)에서 단일 조사 계획의 예비 결과로 이어지도록 최적화가 수행된다

제 5단계(55a)에서, 사용자는, 표적 체적(30)의 움직임이 예상되는지 여부, 및 이에 따라, 선량 분포 균질성에 대한 개선이 계산되는지 여부를 명시할 수 있다.

표적 체적 움직임의 개선된 고려는 제6 단계로 이끌고, 제6 단계에서 표적 점(30)은 예를 들어, 하위 집합 A, B, C, D에 할당된다.

즉, 각 표적 영역(32)의 표적 점(30)은 그룹화되고, 각 그룹으로부터 표적 점(30)은 조사 하위-계획에 할당된다. 예를 들어, 그룹은 표적 영역(32)의 크기에 의존하고, 하나의 표적 영역(32)은 표적 점(30)의 그룹을 포함한다.

제7 단계(57a)에서, 조사 하위-계획은 생성되고, 표적 점(30)은 조사 하위-계획에 할당된다. 각 조사 하위-계획은 예를 들어, 각 그룹의 적어도 하나의 표적 점(30)을 포함한다.

각 스캔 경로(24A 내지 24D)는 각 개별 조사 하위-계획을 위해 제8 단계(58a)에서 정의된다. 스캔 경로는 서로 독립적으로 수행할 수 있지만, 순차적인 조사 하위-계획의 스캔 경로(24A 내지 24D)의 특정 규칙성이 설정될 수 있고, 규칙성은 예를 들어, 표적 점(30)에 접근하기 위해 십자형 래스터를 야기한다.

제9 단계(59a)에서, 조사 하위-계획은, 입자 빔(20)의 에너지가 가능한 변화되지 않게, 즉, 에너지 동일 층(341 내지 347)의 표적 점(30)이 병합되고, 모든 조사 하위-계획이 하나의 마스터 조사 계획이 생성되도록 결합된다.

마지막으로, 제10 단계(60)에서 가속기 파라미터를 설정하기 위해 조사 계획은 가속기 제어 시스템 또는 제어기(86)에 전달된다.

도 10b는 환자 데이터가 제1 단계(51b)에 로드되는 다른 순서도를 도시한다. 제2 단계(52b)에서, 최적화 파라미터는 설정되는데, 예를 들어, 표적 점(30)의 가까운 점 간격이 1mm로 설정된다. 이 예에서, 선량 분포 계산을 최적화하는 중에, 표적 점의 래스터의 가능한 적은 수의 표적 점(30)이 접근되지 않게 제3 단계(53b)에서 체크한다. 즉, 선량은 표적 체적(34)의 가능한 많은 표적 점(30)에 분포된다. 마지막으로, 제4 단계(54b)에서, 최적화는 조사 계획을 야기한다. 방사선의 개선된 움직임 보상이 달성되는 경우, 스캔 경로(24A 내지 24D)의 개선이 제5 단계(55b)에서 선택될 수 있다.

제6 단계(56b)에서, 표적 점(30)은 그룹화된 하위 집합에 할당된다. 제7 단계(57b)에서, 조사 하위-계획은 생성되고, 표적 점(30)은 조사 하위-계획에 할당되며, 각 그룹으로부터 적어도 하나의 표적 점(30)은 조사 하위-계획에 할당된다.

각 개별 스캔 경로(24A 내지 24D)는 각 개별 조사 하위-계획을 위해 제8 단계(58b)에서 설정되고, 제9 단계(59b)에서 조사 하위-계획은, 입자 빔(20)의 에너지가 가능한 변화되지 않게, 즉, 에너지 동일 층(341 내지 347)의 표적 점(30)이 병합되고, 모든 조사 하위-계획이 하나의 마스터 조사 계획이 생성되도록 결합된다.

도 10c는, 환자 데이터가 제1 단계(51c)에 로드되는 또 다른 순서도이다. 제2 단계(52c)에서, 최적화 파라미터는 설정되는데, 예를 들어, 표적 점(30)은 설정되고, 표적 점(30)의 가까운 점 간격은 1mm로 설정된다. 또한, 에너지 동일 층의 간격은 예를 들어, 1mm로 설정 및 감소된다.

이 예에서, 선량 분포 계산을 최적화하는 중에, 래스터의 가능한 적은 수의 표적 점(30)이 접근되지 않도록 제3 단계(53b)에서 체크한다. 즉, 선량은 표적 체적(34)의 가능한 많은 표적 점(30)에 분포된다. 또한, 인접하는 래스터 점이 유사한 양의 입자를 받는지 여부 및 선량 분포의 균일성이 더 증가될 수 있는지 여부를 체크한다.

마지막으로, 제4 단계(54c)에서, 최적화는 조사 계획을 야기한다. 방사선의 개선된 움직임 보상이 달성되는 것이 바람직하면, 스캔 경로(24A 내지 24D)의 개선은 제5 단계(55c)에서 선택될 수 있다.

제6 단계(56c)에서, 표적 점(30)은 그룹화된 하위 집합에 할당되고, 그룹이 3D-체적에서 다른 에너지 레벨의 점을 포함하는지 고려된다. 따라서, 이 과정에서 표적 점(30)은, 입자 빔(20)의 동일한 투과 깊이로 도달될 수 없는지, 하나의 동일 에너지 레벨에 위치될 수 없는지 고려된다. 즉, 표적 영역(32)은 하나의 에너지 동일 층의 점을 구비할 뿐만 아니라 인접한 에너지 동일 층(344 또는 346)의 인접한 점을 구비하여, 표적 영역(32) 당 표적 점(30)의 개수는 증가된다. 이에 따라, 표적 영역(32)은 3D-표적 영역(32)이고, 예를 들어, 구면 영역에서 빔 방향의 점 간격을 갖는 표적 점(30)을 포함한다.

제7 단계(57c)에서, 조사 하위-계획은 생성되고, 표적 점(30)은 조사 하위-계획에 할당되며, 각 그룹으로부터 적어도 하나의 표적 점(30)은 조사 하위-계획에 할당된다. 표적 체적(34)은 가능한 용적으로 스캔되기 때문에, 입자 빔(20)의 고속 에너지 변화가 고려될 필요가 있을 수 있다. 또한, 개별 스캔 경로(24A 내지 24D)는 각 개별 조사 하위-계획에 대해 설정된다.

제8 단계(58c)에서, 조사 하위-계획은 결합되고, 마스터 조사 계획이 생성된다. 마지막으로, 최종 단계(60)에서, 조사 계획이 가속기 파라미터를 설정하는 가속기 제어 시스템에 전송된다.

전술한 실시예들은 예시적인 것으로 의도되고, 통상의 기술자에게 자명하며, 본 발명은 실시예에 한정되지 않고, 본 발명에서 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 또한, 특징이 설명, 청구 범위, 도면 또는 다른 곳에 개시되었는지 여부에 관계없이, 다른 특징과 조합하여 설명되었더라도 본 발명의 개별적으로 필수적인 구성 요소를 정의하는 것이 명백하다.

10 방사선 시설
11 이온 소스
12 저 에너지 빔 전송 라인
13 예비-가속기
15 가속기 유닛
17 빔 가이드
19 측정실
20 입자 빔
21 치료실
22 편향 및 변조 장치
24, 24A, 24B, 24C, 24D 스캔 경로
30 표적 점
32 표적 영역
34 표적 체적
36 화살표
40, 42 입자빔의 측면 편향을 위한 스캐너 자석
44 입자 빔의 종방향 편향(=감속)을 위한 더블-웨지 시스템
46 움직임 감지 장치
51a 내지 51c 제1 단계
52a 내지 52c 제2 단계
53a 내지 53c 제3 단계
54a 내지 54c 제4 단계
55a 내지 55c 제5 단계
56a 내지 56c 제6 단계
57a 내지 57c 제7 단계
58a 내지 58c 제8 단계
59a 내지 59c 제9 단계
60 최종 단계
71 CAT 또는 MRI 시스템
72 PET 카메라
73 거리 센서
77 신체
78 지지면
81 데이터 세트를 생성하는 장치
82 움직임의 양적 감지 장치
86 제어기
87 제어 라인
A 내지 D 표적 점의 하위 집합

Claims

스캔되는 입자 빔(20)으로 표적 체적(34)을 조사하는 조사 계획 방법으로,
- 신체(77) 내에 위치하는 표적 체적(34)을 획정하는 단계,
- 상기 표적 체적(34)을 개별적으로 접근 가능한 다수의 표적 점(30)으로 세분화하는 단계,
- 시간적으로 연속된 다수의 조사 하위-계획을 획정하는 단계,
- 하위 집합(A, B, C, D)의 조사 하위-계획 사이에서 상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)을 분할하는 단계를 포함하며,
상기 각 하위 집합(A, B, C, D)은 상기 표적 체적(34) 전체에 각각이 분포되고, 상기 표적 체적(34)의 서로 인접한 표적 점(30)은 서로 다른 조사 하위-계획에 할당되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
제1항에 있어서,
상기 표적 체적의 표적 점(30)은 공간상에서 교호 방식으로 상기 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되고, 및/또는
상기 하위 집합(A, B, C, D)의 표적 점(30) 각각은 해당 하위 집합과 다른 하위 집합에 할당된 표적 점(30)으로만 인접하게 둘러싸이며, 및/또는
상기 표적 점(30)은 바둑판 스타일의 행이나 열 내에서 교대로 서로 다른 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 조사 하위-계획 내에 있는 상기 표적 점(30)은 상기 스캔되는 입자 빔(20)에 의해 접근될 때, 인접한 표적 체적의 표적 점이 스킵되고, 및/또는
상기 적어도 두 개의 하위 집합(A, B, C, D)의 표적 점(30)이 상기 표적 체적 내에서 미앤더 패턴으로 서로 얽혀 접근되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 각 표적 점(30)은 정확히 하나의 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 조사 하위-계획의 표적 점(30)은, 상기 표적 체적(34)의 인접한 표적 점이 서로 직접 따르지 않는 방식으로 접근되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 표적 점(30)의 수는 상기 조사 하위-계획의 수에 상당하고, 상기 표적 체적(34)의 각 표적 영역은 스캔되는 입자 빔(20)의 예상 빔 직경에 상당하는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 각 표적 점(30)은 다른 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되고, 상기 표적 체적(34)의 각 표적 영역은 스캔되는 입자 빔(20)의 예상 빔 직경에 상당하는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 각 표적 점(30)은 정확히 하나의 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되고, 상기 표적 체적(34)의 각 표적 영역은 스캔되는 입자 빔(20)의 예상 빔 직경에 상당하는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 표적 점(30) 중에서, 최대인 한 표적 점이 각 조사 하위-계획에 의해 접근되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 에너지 동일 층(341 내지 347)에 배치되며, 각 에너지 동일 층은 다수의 하위 집합(A, B, C, D)의 표적 점을 포함하는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 에너지 동일 층(341 내지 347)에 배치되며, 상기 에너지 동일 층에서 상기 하위 집합(A, B, C, D)의 적어도 하나의 표적 점 각각은 연속하여 접근되거나, 또는 상기 에너지 동일 층에서 상기 하위 집합(A, B, C, D)의 적어도 하나의 표적 점 각각은 교대로 행과 열로 접근되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 에너지 동일 층(341 내지 347)에 배치되며, 상기 표적 체적의 표적 점의 행 또는 열이 하나씩 걸러 상기 조사 하위-계획 내에서 스킵되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
상기 조사 계획은 적어도 4개의 조사 하위-계획을 포함하는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
표적 영역(32)의 수, 로컬 모션 파라미터, 및/또는 사전에 다른 표적 점(30)에 접근한 결과로서 발생한 미리 계산된 예비-선량은 조사 하위-계획의 수를 결정하는데 고려되는 것을 특징으로 하는 조사 계획 방법.
스캔되는 입자 빔(20)을 제공하는 방사선 시설(10)을 위한 제어 장치로,
상기 스캔되는 입자 빔(20)으로 신체(77) 내에 위치하는 표적 체적(34)의 표적 점(30)에 접근하도록, 조사 중에 방사선 시설을 제어하는 제어 유닛(86)을 구비하며,
하위 집합(A, B, C, D)의 상기 표적 점(30)은 시간에 연속적으로 실행될 조사 하위-계획 중에서 분할되고, 상기 각 하위 집합은 상기 전체 표적 체적에 분포되며, 및
서로 인접한 표적 점은 다른 하위 집합에 할당되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 공간상에서 교호 방식으로 상기 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되고, 및/또는
상기 하위 집합(A, B, C, D)의 표적 점(30) 각각은 해당 하위 집합과 다른 하위 집합에 할당된 표적 점(30)으로만 인접하게 둘러싸이며, 및/또는
상기 표적 점(30)은 바둑판 스타일의 행이나 열 내에서 교대로 서로 다른 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 제어 유닛(86)은, 상기 조사 하위-계획 내에서 상기 체적 표적(34)의 인접한 표적 점(30)이 스킵되는 방식으로, 상기 스캔되는 입자 빔(20)으로 상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)에 접근하도록 구성되고, 및/또는
상기 제어 유닛(86)은, 미앤더 패턴으로 서로 얽힌 적어도 두 개의 하위 집합(A, B, C, D)의 표적 점(30)에 접근하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제17항 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 각 표적 점(30)은 정확히 하나의 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제18항 중 하나의 항에 있어서,
상기 제어 유닛(86)은, 상기 방사선 시설(10)이 직접 시간적 시퀀스로 상기 표적 체적(34)의 인접한 표적 점에 접근하지 않도록 상기 방사선 시설(10)을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제19항 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 표적 점(30)의 수는 상기 조사 하위-계획의 수에 상당하고, 상기 표적 체적(34)의 각 표적 영역은 스캔되는 입자 빔(20)의 예상 빔 직경에 상당하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제20항 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 각 표적 점(30)은 다른 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되고, 상기 표적 체적(34)의 각 표적 영역은 스캔되는 입자 빔(20)의 예상 빔 직경에 상당하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제21항 중 한 항에 있어서,
공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 각 표적 점(30)은 정확히 하나의 하위 집합(A, B, C, D)에 할당되고, 상기 표적 체적(34)의 각 표적 영역은 스캔되는 입자 빔(20)의 예상 빔 직경에 상당하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제22항 중 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛(86)은, 상기 각 조사 하위-계획과 공통의 표적 영역(32)에 위치된 상기 표적 점(30) 중에서 하나의 최대 표적 점에 접근하도록 상기 방사선 시설(10)을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제23항 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 에너지 동일 층(341 내지 347)에 배치되며, 상기 각 에너지 동일 층은 다수의 하위 집합(A, B, C, D)의 표적 점을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제24항 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 에너지 동일 층(341 내지 347)에 배치되며, 및
상기 제어 유닛(86)은, 상기 에너지 동일 층에서 상기 하위 집합(A, B, C, D)의 적어도 하나의 표적 점이 연속하여 접근하도록 상기 방사선 시설(10)을 제어하고, 또는
상기 제어 유닛(86)은, 상기 에너지 동일 층에서 상기 하위 집합(A, B, C, D)의 적어도 하나의 각 표적 점이 교대로 행과 열로 접근하도록 상기 방사선 시설(10)을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제25항 중 한 항에 있어서,
상기 표적 체적(34)의 표적 점(30)은 에너지 동일 층(341 내지 347)에 배치되고, 및
상기 제어 유닛(86)은, 상기 조사 하위-계획 내에서 상기 표적 체적의 표적 점의 행 또는 열을 하나씩 걸러 스킵하도록 상기 방사선 시설(10)을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제26항 중 한 항에 있어서,
상기 조사 계획은 적어도 4개의 조사 하위-계획을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제15항 내지 제27항 중 한 항에 있어서,
표적 영역(32)의 수, 로컬 모션 파라미터, 및/또는 사전에 다른 표적 점(30)에 접근한 결과로서 발생한 미리 계산된 예비-선량은 조사 하위-계획의 수를 결정하는데 고려되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
선행하는 청구항들 중 한 항에 따른 제어 장치를 구비한 방사선 시설.