技术领域
本发明涉及一种用于建立对于辐射产生装置的辐射规划的方法。本发明还 涉及一种用于在使用至少一个辐射产生装置的条件下在至少一个辐射位置施加 位置分辨的辐射剂量的方法。此外，本发明涉及一种用于建立辐射规划的装置、 一种用于控制至少一个辐射产生装置的装置，以及一种辐射产生装置，其具有 至少一个用于控制辐射产生装置的装置。
背景技术
目前在不同的领域使用辐射物体的技术。根据具体的应用要求，在此使用 不同的辐射方法以及不同的辐射种类（例如光子辐射、粒子辐射等）。
在该技术的一些领域中例如要求，平面地或空间地照射物体，其中辐射应 当尽可能均匀起作用。例如当要使材料变硬或以其他方式改变其材料特征时呈 现该要求。在食品技术领域中也变得通常的是，使用特定的辐射种类来保持食 品。
而在该技术的其他领域要求，以特定的、典型地是特别高的剂量来照射待 照射的物体的仅特定的区域，而物体的其余部分不应当或尽可能少地被照射。 对此的一个例子是在使用电磁辐射（部分地直到X射线范围以及之外）以及成像 的掩模的条件下对微处理器的或其他的微结构或纳米结构的结构化。
位置上不同的剂量分布在此不一定仅二维结构化地进行，而是在一些技术 领域中也在所有三个空间方向上结构化。在起作用的射线的这样的、三维的结 构化中例如可以直接和立即照射位于待辐射的体内部的体积区域，而不会损伤 所述体（特别是其外壳）或不必将其打开。
在此有时出现问题，即，待辐射的体（或在其内部的体积区域）不是仅静 止/不动地呈现，而是可以发生，所述体或所述体的部分（特别是待辐射的体积 区域）运动。运动不仅可以平移地相对于外部的坐标系进行，而且也可以以待 辐射的体的不同区域相对于彼此的位移的形式（包括转动、变形、压缩和/或伸 展）进行。
为了能够辐射这样的（本身）运动的体，使用所谓的四维辐射方法。在此 结果是三维的辐射方法，其具有时间变化（时间作为第四维）。这样的材料处理 方法的例子存在于材料科学领域中在制造高度集成的组件（特别是微处理器和 存储芯片）的情况下以及在制造微结构和纳米结构的机械的情况下。
采用三维和四维辐射方法的该技术的另一个领域在于医学技术领域中。在 此通常需要辐射身体内部的特定体积区域，例如肿瘤。辐射被理解为利用射线、 例如粒子射线或光子射线施加于身体的内部的体积区域。特别地要求，利用尽 可能高的剂量施加于特定的体积区域。周围的组织在此应当尽可能少地或优选 地基本上根本不受到辐射剂量的负担。当周围的组织是所谓的关键组织时，例 如是敏感的器官（专业术语称为OAR“Organ at Risk，风险器官”），这一点在特 别的程度上成立。在此是例如脊髓、血管或神经节。
特别地在医学技术领域中，应用的方法出于可实行的原因应当尽可能精确 并且无错误地工作。在医学技术领域中的另一个问题在于，由于不同的实际情 况（例如患者的不同身体结构、不同的方位、不同的身高、肿瘤的不同的特性） 实际上总是呈现不同的初始条件。也就是说，患者的辐射（治疗）必须分别单 独地进行。这些单独的特征按照目前的现有技术通常在使用所谓的辐射规划的 条件下的辐射规划中被考虑。在此，将由医生开出的对于不同的组织区域的剂 量分布换算为“机器可读的参数”。换言之，计算对于产生射线的装置的参数组， 该参数组决定，必须以何种方式对患者施加射线、例如粒子射线，以便尽可能 好地获得由医生开出的剂量分布。在此，确定例如射线方位、射线能量、射线 入射方向、粒子射线的时间引导（扫描运动）、粒子种类，等等。在建立辐射规 划时要考虑大量非线性和复杂的关系。例如，在带电粒子的情况下要考虑到位 于布拉格峰后面的、然而特别是在位于布拉格峰前面的组织中的（本身不期望 的）剂量输入。此外，要计算地考虑所谓的相对生物效力（relative biologische Wirksamkeit，RBW）。射线对组织的作用取决于不同的参数，诸如射线种类、 粒子种类、粒子能量和被辐射的组织本身的种类。此外要考虑二次辐射的效应。
当出现待辐射的患者或待辐射的目标体积区域的运动时，已经存在的复杂 性被再次放大。为了在此还能够进行精确的治疗，需要特殊的方法。目前为了 解决该问题通常采用两个特殊的方法，即，所谓的门控方法以及所谓的跟踪方 法。在门控方法中将辐射规划优化到患者的特定的运动状态。如果患者刚好位 于该运动阶段中，则进行合适的射线输入。但是如果患者位于另外的运动阶段， 则会“完全错误地”并且不稳定地照射患者的组织。为了避免这样的、通常不 可接受的错误照射，在患者位于在特定的运动窗外部的运动阶段的时间，不进 行照射。显而易见，这一点通常导致照射持续时间明显延长。这一点不仅对于 患者来说是不舒服的（因为他必须更久地被治疗），而且特别地还导致明显的成 本增加，这同样是不期望的。
在跟踪方法中遵循解决方案，使得连续地跟踪患者的运动。在此通过粒子 射线的合适的后控制来均衡患者的运动。在横向方向上的后控制可以通过偏转 磁体进行。纵向方向上的后控制可以例如通过能量调制器进行。这样的能量调 制器例如由双楔对（Dopopelkeil-Paar）组成，其中双楔对的各个楔的相对于彼 此的，以及相对于粒子射线的相对位置是可以改变的。根据楔的位置的不同， 穿过双楔对的粒子射线经过一个通过楔的（吸收能量的）材料的不同线路路径。 粒子的能量被相应地强烈衰减。以这种方式，粒子的能量以及由此布拉格峰的 方位可以在一定的边界内被调整。同样需要的辐射规划在跟踪方法中通过如下 进行，即，对于特定的参考运动阶段建立辐射规划。在当前的运动阶段和参考 运动阶段之间的偏差通过对粒子射线的描述的跟踪来均衡。对于粒子射线的跟 踪所需的参数在此通常是辐射规划优化的部分。借助这样的跟踪方法可以将在 当前的目标格栅体素中要给予的剂量（尽管必要时改变的位置）实际上在那里 给予。但是周围的组织（特别是在射线方向上位于目标格栅体素近侧的（“luv 侧”）的组织）是一个问题。如果例如通过运动，组织被压缩或旋转，则通常在 所涉及的区域中发生相对于参考规划来说明显偏差的生物作用的剂量输入。如 果待辐射的组织还发生旋转，则也可以发生，粒子射线通过与在参考规划情况 下不同的组织区域延伸，并且由此在区域中沉积一个剂量，该区域在参考规划 中没有承受辐射（以及反过来）。实际上进行的剂量输入（也在目标格栅体素外） 虽然可以在实际的辐射期间被测量并且被计算，但是该实际上的剂量输入由于 在辐射之前未知的在运动阶段和当前辐射的目标格栅体素之间的相关性而不可 预测。通常在此在最好情况下可以在使用统计模型的条件下作出近似的预测。 但是由此也不可能（精确地）预测积累的总剂量。所产生的辐射规划由此具有 相应的缺陷。这可以导致辐射质量变差，特别是通过在肿瘤区域中的潜在的欠 剂量和/或通过在周围组织中的潜在的过剂量。
由此一如既往地存在对于改进的辐射方法和/或改进的计算方法的需求。特 别地所述方法应当更精确和/或更经济。
发明内容
由此，本发明要解决的技术问题是，提出一种相对于现有技术改进的用于 建立对于辐射产生装置的辐射规划的方法，一种相对于现有技术改进的用于在 使用至少一个辐射产生装置的条件下施加位置分辨的射线剂量到至少一个辐射 位置中的方法，一种改进的用于建立辐射规划的装置，一种改进的用于控制至 少一个辐射产生装置的装置，和/或一种改进的辐射产生装置，其具有至少一个 用于控制辐射产生装置的装置。
本发明解决了上述技术问题。
提出一种用于建立对于辐射产生装置的辐射规划的方法，其中辐射规划具 有多个辐射位置，其至少部分地和/或至少暂时地与在应用辐射规划的时刻可以 出现的至少一个框架参数相关，并且这样执行该方法，使得在对于至少部分辐 射位置建立辐射规划时以更高的可能性放大地考虑与至少一个框架参数的预计 的相关性。辐射规划的建立是一个数值上非常麻烦的问题。由于该原因，具有 优势的是，在计算辐射规划时限制到“主要部分”。主要在此特别是例如统计来 看相对频繁出现的部分，在那里出现强的波动（例如由于非线性效应、特别是 组织过渡，例如从“正常组织区域”到骨区域中的过渡，等等）。当人们相应地 以更高的精度（例如通过更精细的计算格栅、更高的数值精度、改进的计算方 法等）忽视这样的（例如与其他区域相比）特别重要的区域时，可以提高辐射 规划的总精度，而不会（显著）提高对于建立所述辐射规划的数值开销。必要 时甚至可以，即使在（基本上）保持相同的或甚至更高的辐射规划质量的情况 下也可以实现在建立所述辐射规划时的开销降低。“放大地”考虑在此在一个宽 的范围进行。例如可以，以计算格栅的更高精度和/或算法的更高精度和/或更大 数量的迭代步骤来计算它。在极端情况下，也要考虑相应的相关性的“二进制 的”（或“近似二进制的”）强调。在这样的情况下然后将计算（控制参数的建 立、在与当前的目标点体素偏离的组织区域中的剂量输入等）仅对于预料的/对 于预计的/对于最可能出现的相关性来计算（“二进制的计算”）或仅对于位于预 料的/预计的/最可能的相关性附近的相关性（优选包括预计的/预料的/最可能出 现的相关性）来计算（“近似二进制的计算”）。当框架参数例如是运动周期（例 如呼吸周期）时，各自的辐射位置分别与运动过程的（优选“合适的”）运动阶 段相关。可以考虑的是，辐射然后仅在如下时刻被允许，在所述时刻，实际上 （近似地）出现相应的相关性（也就是执行一种“门控”方法）。相对于迄今为 止的“传统”门控方法，但是通过所建议的放大考虑以更高可能性预计的相关 性，可以部分地明显提高得到的方法的效率。此外相对于“经典的”跟踪方法 特别可以部分地明显提高精度。这特别地涉及位于当前照射的目标点体素外部 的体积区域。当压缩和伸展效应和/或组织旋转起到较大作用时，该改进变得特 别明显。具有分别一个（必要时也可以是多个）与之相关的框架参数的多个辐 射位置也可以被看作为一种具有多个门控时间窗的门控方法。在此，例如为每 个运动阶段（在运动的待辐射身体的情况下）分配一个本身的门控窗。总体上 各个门控窗在此可以相加，从而结果总辐射时间的相对大的分量可以进行到待 辐射身体中的辐射输入。在第一试验中得到，在此可以有效利用辐射时间的 20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%（以及更多）分量。此外，可 以这样计算辐射规划，使得在单个门控窗内/在出现特定的框架参数或在出现特 定的框架参数间隔以进一步改进辐射规划的情况下设置一种（“经典的”）跟踪 方法，并且相应地计算和存储相应的设备参数。然而第一试验已经表明，（特别 是在更大数量的框架参数值/框架参数间隔/门控窗的情况下）通常可以弃用这样 的跟踪（特别是在呈现“规则的”运行条件的情况下），因为通过跟踪可以引起 的不精确性部分地使得利用所建议的方法（或所建议的辐射规划）可以实现的 精度甚至变差。所建议的方法的除了已经提到的优点（特别是提高的精度和/或 更小的数值开销）之外的另一个优点是，待存储的或待处理的数据量降低。此 外具有优势的是，在建立辐射规划时考虑，在结果地使用辐射规划进行的辐射 情况下可以这样进行辐射流程的变化，使得实际上出现的框架参数和在建立辐 射规划的范围内对特定的辐射位置作为相关而假定的框架参数至少基本上（可 以）互相一致和/或（可以）跟踪。
此外也可以（并且通常也是具有优势）的是，已经在建立辐射规划的范围 内确定的至少一个框架参数的框架参数范围和/或在至少一个框架参数和至少一 个辐射位置之间的确定的相关性至少暂时地和/或至少局部地被排除。该排除特 别地可以如下进行，即，在后面的时刻，特别是在应用辐射规划的范围内，该 框架参数范围以及这样的相关性不出现或者说不应用。例如，可以将特定的呼 吸阶段（例如其中预计在风险器官中更高剂量输入的这样的阶段）完全或部分 地（例如对于特定的能量层）从辐射规划中排除。这一点例如可以通过如下进 行，即，在这样的情况下“暂停”粒子射线和/或控制下一个“有意义的”辐射 体积。
具有优势的是，在该方法中，到各个辐射位置的划分和/或到辐射位置的组 的划分至少暂时地和/或至少部分地基于时间地和/或至少暂时地和/或至少部分 地取决于框架参数地进行。基于时间的划分通常是特别简单并且快速完成的。 相反，利用取决于框架参数的划分必要时有意义地考虑已经存在的知识。一个 例子是，在待辐射的目标体积区域的周期运动的情况下到辐射位置或到辐射位 置组的划分根据目标体积区域的运动进行，特别是根据目标体积区域的运动阶 段进行。例如将与其中目标体积区域仅缓慢运动（例如已吸气或已呼气状态） 的运动阶段相关的辐射位置或辐射位置组相对大地选择（特别是关于其通过其 覆盖的时间窗）。在其中目标体积快速运动（例如在吸气期间或在呼气期间）的 时刻，相反辐射位置或辐射位置的组可以相对小。该“大的”或“小的”特别 地可以涉及时间轴，从而，特别是在所描述的例子中，位置分辨率可以保持基 本上恒定。
同样有意义的是，在建立辐射规划时由至少一个辐射产生装置产生的辐射 的时间上改变的剂量功率至少暂时地和/或至少部分地被考虑，和/或在建立辐射 规划时考虑安全余量。已经表明，特别是在不连续工作的或在间歇工作的粒子 加速器的情况下粒子的数量不一定保持恒定（在同步加速器的情况下例如所谓 的粒子溢出的取决于时间的走向）。但是粒子溢出的形式对于不同的粒子溢出来 看可以是相对恒定的。如果这一点在辐射规划时被考虑，则结果进行的辐射的 质量必要时被再次改进。特别地当在建立辐射规划的情况下考虑安全余量时， 可以在实际的辐射期间通常特别有利地均衡（在实践中不能完全避免的）在假 定的框架参数序列和实际的框架参数序列之间的波动。由此特别地可以至少部 分地明显改进结果进行的辐射的质量。
虽然由于统计的或其他的考虑可以在建立辐射规划时考虑框架参数，但是 通常有意义的是，这样执行该方法，使得将至少一个框架参数至少暂时地和/或 至少部分地在使用优选通过测量获得的数据的条件下包括到辐射规划中。例如 可以，在使用诊断装置（例如成像的诊断装置，诸如计算机断层造影方法和/或 核自旋共振断层造影方法）的条件下在建立辐射规划之前检查患者。在此例如 也可以获得关于对于各自的患者来说典型的运动模式（例如典型的呼吸周期） 的数据（四维采集）。这些数据在此有意义地被包括到辐射规划的建立中。特别 地在此可以将获得的时间特性用于实现在运动阶段和辐射点之间的特别有利的 相关。如果在此考虑有意义的安全余量，则典型地这样跟踪结果进行的辐射， 使得在后面的辐射期间可以均衡快速的或缓慢的运动顺序。
特别有利的是，这样进行该方法，使得辐射规划的建立至少暂时地和/或至 少局部地在多个步骤中进行。特别地，可以进行辐射规划的至少一个建立步骤 和/或对于至少一个辐射位置的至少一个子辐射规划的至少一个建立步骤和/或 辐射规划的至少一个优化步骤和/或对于至少一个辐射位置的至少一个子辐射规 划的至少一个优化步骤。以这种方式通常可以，能够节省计算时间（特别地在 特定的关键时刻），而无需在此（过分）降低辐射规划的质量。也就是已经表明， “初始辐射规划”的初始建立是计算上特别麻烦的。该步骤优选应当仅执行唯 一一次。与初始建立的“初始辐射规划”的或多或少的偏差相反通常可以通过 优化方法来进行。但是优化通常在数值上是不麻烦的，（例如通过必须进行更少 数量的迭代步骤），从而在此可以节省计算时间。必要时也可以在已经固定的患 者的情况下直接在辐射之前进行再优化（当已经呈现关于辐射产生装置的“当 天特性”的数据和/或实际上的框架参数序列（例如当天的运动顺序，诸如特别 是患者的当天的呼吸运动）等时）。
附加地或替换地建议，在使用至少一个辐射产生装置的条件下这样执行一 种用于将位置分辨的辐射剂量施加到至少一个辐射位置中的方法，使得通过至 少一个辐射产生装置输入到至少一个辐射位置中的剂量功率至少暂时地和/或至 少部分地与至少一个在应用出现的框架参数的时刻相关地改变。作为辐射产生 装置优选可以使用射线产生装置，特别优选地使用粒子射线产生装置，因为（带 电的）粒子通常具有或强或不强突出的布拉格峰，从而在纵向方向上的粒子射 线的“运动”是可能的。此外可以，辐射产生装置具有时间上波动的输出强度。 此外在实践中表明，特别地在生物系统中实际地总是设置一定的变化。虽然例 如呼吸周期在各个人来说对于不同的周期通常相对类似。尽管如此，例如由于 温度影响、紧张程度等发生所述周期的缩短或延长。两个效应导致，在使用扫 描法的情况下发生在辐射位置（待辐射的目标体积的方位）和运动阶段（在所 述运动阶段中进行到该辐射位置的辐射输入）之间的随机相关性。如上所述由 此虽然一如既往地可以，尽管有运动，但是剂量实际上被输入到当前待辐射的 发生位置。但是本身不期望的却是不能避免的到周围组织（特别是在粒子射线 方向上位于辐射位置近侧的组织区域）中的剂量输入不能（精确）预先确定。 这迄今被看成是固有的没有解决的问题。特别地，将患者的呼吸与射线产生装 置的特征进行匹配的一些已经进行的试验是失败的。当使用（例如要求患者， 以特定的方式呼吸）“软（weiche）”方法时，这一点特别地成立。部分地，在此， 也已经执行“刚性”方法，诸如在麻醉下的强制呼吸，但是其相应是开销大的 并且对于患者来说是一种负担并且相应地受到批评。换言之本发明由此建议， 在执行辐射时与（部分地变化的）在辐射过程中出现（例如患者的呼吸）的框 架参数的匹配通过如下进行，即，再调节辐射产生装置（特别是其剂量功率或 辐射暂停的长度）。由此可以，在运动阶段和辐射位置之间的“名义上的”关系 （至少很好近似）可以得到保持，并且具体来说即使在框架参数（例如运动） 的情况下发生一定的波动时也可以得到保持。通过保持在辐射位置和框架参数 之间的“名义上的”关系（也就是其相关性），现在也可以“预测地”在辐射规 划时考虑例如在当前的辐射位置外部的辐射输入。由此通常可以明显提高辐射 的精度。
特别有利的是，这样进行用于施加位置分辨的辐射剂量的方法，使得位置 分辨的辐射剂量的施加至少暂时地和/或至少部分地和/或至少局部地在使用至 少一个辐射规划的条件下进行。特别地，在此可以使用前面描述的类型的辐射 规划。就是当在建立辐射规划时作出有利的（例如通过前面的测量确定的）关 于在实际的辐射期间出现的框架参数（包括其时间上的演变）的假定，并且优 选在建立辐射规划时考虑了合适的安全余量时，然后可以进行特别精确的辐射， 在所述辐射情况下特别地也可以特别精确地事先确定到位于当前的辐射位置外 部的体积区域中的剂量输入和由此也可以确定结果产生的积累的剂量分布。
特别地建议，这样进行该方法，使得至少一个框架参数表示至少一个辐射 位置的运动、特别是至少一个辐射位置的至少暂时地和/或至少部分地周期地进 行的运动和/或至少一个辐射产生装置的剂量功率、特别是至少一个辐射产生装 置的时间上变化的最大剂量功率和/或由辐射产生装置产生的剂量功率的时间上 的变化。第一试验已经得出，所建议的方法（单独地以及组合地）是特别有效 的，当框架参数表示至少一个辐射位置的运动和/或辐射产生装置的剂量功率时。 在至少一个辐射位置的（或者说目标体积区域的）运动的情况下（特别地关于 待执行的计算的数量的减小）特别有利的是，所述运动至少部分地循环地和/或 周期地进行。在此可以特别有利地将总循环或总周期划分到各个子片段。至少 一个辐射产生装置的剂量功率的波动特别地可以是至少一个辐射产生装置的时 间上变化的最大剂量功率。这例如可以是在所谓的粒子溢出期间在粒子同步加 速器中自由设置的每个单位时间粒子量。
特别有利的是，当至少一个辐射位置的运动至少暂时地和/或至少局部地是 平移、旋转、相对彼此移动、压缩和/或拉伸运动和/或是按照密度的改变时使用 该方法。正是在这样的运动情况下迄今为止公知的方法通常具有更大问题，从 而借助本发明可以实现特别明显的改进。
此外有利的是，至少一个辐射产生装置至少暂时和/或至少部分地产生粒子 射线，特别是至少暂时和/或至少部分地产生强子射线，优选至少暂时和/或至少 部分地产生质子射线，氦离子射线、碳离子射线、氖离子射线、氧离子射线、 π介子射线、介子射线和/或重离子射线。粒子射线、特别是所提到种类的粒子 射线，在过去在治疗肿瘤方面已经被证明为特别有效的。这一点特别地位于粒 子射线、特别是所提到的粒子射线的特别突出的布拉格峰处。但是所建议的粒 子射线此外也具有对于肿瘤细胞的通常特别大的毁坏性作用。
此外有利的是，输入的剂量功率的改变至少暂时和/或至少部分地通过改变 由辐射产生装置所产生的剂量功率和/或通过至少暂时和/或至少部分地中断剂 量功率来进行。所建议的用于匹配剂量功率的方法已经被证明是特别有效的或 可相对简单实现的。
有利的是，在该方法中在标准条件下输入比最大可能的剂量功率小的剂量 功率。一般地，剂量功率的匹配通过不同强度地“去除”粒子或通过不同强地 不施加粒子而相对简单地在技术上实现。（例如可以将射线的施加短时地中 断。）利用该方法的建议的扩展，借助现在存在的缓冲器，可以利用所述缓冲器 也来执行在“更高剂量功率”的方向上的变化。这可以再次提高该方法的灵活 性和/或精度。当然安全余量的大小不应当选择为太大，因为其将治疗的持续时 间相应于其大小延长。在第一试验中相对于最大的剂量功率降低10%至20%被证 明是有利的值。
此外建议，在至少一个辐射位置和至少一个框架参数之间进行相关，特别 是在至少一个辐射位置和至少一个辐射位置的至少一个运动阶段之间的相关。 试验已经得出，特别地通过这样的相关可以消除、至少也明显减小特别大的否 则通常出现的误差。
此外特别有利的是，以扫描法、特别是格栅扫描法的形式进行辐射。这一 点结合所建议的方法被证明是特别有利的。但是特别地也可以进行所谓的点扫 描法以及连续扫描法。
此外，可以在用于施加辐射剂量的该方法的范围内建议一种临时的紧急断 开。例如当患者进行“非常规”运动时，可以保护患者不受错误辐射。可以在 治疗患者的肺癌的情况下监视呼吸（例如胸廓等的运动）。如果患者咳嗽，则可 以（短时地）断开粒子射线。这一点之所以是特别有利的，是因为对于这样的 非常规运动（例如特别快的运动）通常不能建立有意义的辐射规划。事实上也 不可以对于非常规的运动建立在框架参数和辐射位置之间的有意义的相关性。 在这样的短时辐射中断之后通常有意义的是，使得辐射一直静止，直到当前的 呼吸阶段又相应于在检查之前达到的。附加地或替换地，当至少一个框架参数 （例如患者的呼吸运动）取在辐射规划中没有设置的值时，也使用这样的暂时 的辐射中断。当相应的值在在建立辐射规划的范围内进行的测量时没有出现时， 则可能出现这样的情况。因此并非不通常的是，例如患者在实际的治疗期间至 少暂时地以比在建立辐射规划的范围内的预检查时更大的振幅（“特别深的呼吸 串”）呼吸。在相反情况下，在所述情况中呼吸轨迹根本不达到特定的运动阶段 （或者说其余的框架参数不取特定的值），对于这些阶段必要时援用一种“紧急 跟踪”。这些阶段然后例如可以在使用合适的跟踪参数的条件下在优选相邻的运 动阶段（框架参数阶段）期间被辐射。
此外，建议一种用于建立辐射规划的装置，其构造和装备为执行按照前面 描述的方法。用于建立辐射规划的装置于是以类似方式具有在前面已经描述的 优点和特征。
此外，建议一种用于控制至少一个辐射产生装置的装置，和/或一种具有至 少一个用于控制辐射产生装置的装置的辐射产生装置，其构造和装备为，结果 的辐射产生装置至少暂时和/或至少部分地执行前面描述的类型的方法。用于控 制至少一个辐射产生装置的装置和/或辐射产生装置于是以类似的方式具有前面 描述的优点和特征。
即使迄今为止基本上针对（人）患者，但是当然也可以将所述建议应用于 动物、生物试验（例如细胞结构）、患者模体、人体模型和/或机械工件。
附图说明
以下结合优选的实施例并且借助附图更详细地解释本发明。其中，
图1以示意性流程图形式示出了用于建立辐射规划的所建议的方法；
图2以示意性流程图形式示出了用于应用辐射规划来辐射运动的目标体积 的方法；
图3以示意性透视图示出了用于执行辐射的装置；
图4示出了通过改变暂停时间来匹配辐射速度的方法；
图5示出了通过改变辐射功率来匹配辐射速度的方法。
具体实施方式
图1示出用于建立辐射规划的所建议的方法1的示意图。所建议的方法1 典型地在实际的治疗（实际的辐射方法2）之前并且通常在另一个位置进行。典 型地，所建议的方法1在实际的辐射方法2（参见图2）的多天之前进行。
在所建议的方法1中首先在检查步骤3中确定一次待治疗的组织的精确方 位和大小。在检查步骤3的范围内例如使用成像的方法，诸如特别是计算机断 层造影方法和/或核自旋断层造影方法。在该示出的实施例中此外时间分辨地（也 就是例如通过四维计算机断层造影方法或通过四维核自旋断层造影方法）进行 规划数据的拍摄。此外有利的是，同时拍摄对于运动代用物（例如对于围绕患 者22的胸廓布置的拉伸测量带）的数据。
将这样获得的数据在数字化步骤4中转变为对于数值地建立辐射规划来说 合适的数据格式。在此例如是模拟数据的数字化。即使当已经呈现数字的数据 时，也可以需要用于换算到为了建立辐射规划而合适的数据格式的（部分麻烦 的）计算。例如对于建立辐射规划来说需要的或有意义的是，确定组织过渡。 为此可以使用数值的方法，但是必要时也可以附加地或替换地需要人（必要时 也交互）的输入。
与此平行地（图1中未示出）也可以由医生使用在方法步骤3中获得的检 查结果，以便开出在实际的辐射方法2（参见图2）期间应当施加的剂量。
在考虑由医生开出的剂量的条件下在接下来的方法步骤5中使用在数字化 步骤4中所获得的数据，以便建立初始的辐射规划（初始辐射规划）。初始辐射 规划的建立在步骤5中例如在使用本身公知的方法的条件下进行。例如可以在 采取参考位置的条件下建立“经典的”跟踪辐射规划。
在然后的方法步骤6中，基于在步骤5中建立的初始辐射规划，产生一组 “子辐射规划”。划分的方式以及“子辐射规划”的数量在此基于在具体的情况 中呈现的框架条件。各个“子辐射规划”在此分别涉及一定数量的辐射位置33 （必要时也涉及单个辐射位置33）。在此特别有利的是，在将初始辐射规划划分 为多个子辐射规划的情况下考虑在检查步骤3中所确定的测量值。如果例如辐 射位于患者22的肺部区域中的肿瘤，则在建立一组子辐射规划时特别地考虑患 者的呼吸运动29。优选地，在本身运动的肿瘤的情况下在考虑肿瘤的或周围组 织的运动模式的条件下进行初始辐射规划到子辐射规划的“划分”。可以在例如 分别2mm的肿瘤运动之后设置新的子辐射规划。由此肿瘤运动的各自的速度可 以间接地在子辐射规划的建立中被考虑。子辐射规划由此通常在时间上不等距。 仅示例性地，与患者22的吸气完成状态（小的肿瘤速度）相关的子辐射规划涉 及比与患者22的如下运动状态30相关的子辐射规划更大数量的辐射位置，在 该运动状态中该患者当前吸气（大的肿瘤速度）。
但是也可以的是，在一些框架条件下子辐射规划的（至少暂时）时间上等 距的间隔证明是有意义的。
优选地，在子辐射规划（和由此在最终的辐射规划）的建立中考虑辐射设 备14的辐射速度。该辐射速度例如可以是足够精确地已知，或者，如果波动的 话，按照足够的时间上接近实际的治疗来确定。
此外，在此这样构造各个子辐射规划的时间顺序，使得按照前面计算的形 式特别地在相对于辐射设备14的最大剂量功率减小的剂量功率的情况下可以执 行从各个子辐射规划中所建立的总辐射规划。典型的值是，可以进行在10-20% 减小的剂量功率的情况下的辐射规划。通过该“安全裕度”可以补偿一方面患 者22的（例如通过紧张不安引起的）快速的呼吸运动29，以及辐射设备14本 身的时间上改变的剂量功率。当然当辐射设备具有更高的剂量功率时，也可以 执行利用这样的“安全裕度”设置的辐射规划（例如可以按照相应的量和/或以 合适的间隔长度插入其中不施加射线的暂停间隔）。通过该措施可以在后面要进 行的辐射2的情况下也保持在辐射规划中“被假定的”、在肿瘤的运动阶段30 和各自的辐射位置之间的相关性。
对于在步骤6中子辐射规划的各自的计算，可以根据具体的要求来使用优 化算法（从在步骤5中建立的初始辐射规划出发）。这样的工作方式通常可以在 没有明显的质量损失的情况下实现数值开销的明显减小。但是在特定的框架条 件下证明也是有意义的是，分别计算一个完整的新的子辐射规划（例如使用在 步骤5中在建立初始辐射规划时所使用的方法）。由此所需的附加的时间需求虽 然提高了开销，但是对于患者来说该提高的时间开销通常是可以忽略的，因为 在前面的方法1和实际的辐射方法2之间本来就典型地存在数天并且由此提供 用于执行全面计算的足够时间。
可以在优化步骤6中全部、仅部分地或甚至根本不考虑跟踪规划的适配参 数（例如粒子射线的横向和/或纵向位移）。不考虑例如深度调制（粒子射线的纵 向位移）的优点例如可以具有如下优点，即，在辐射期间不需要技术上开销大 地适配粒子能量。由于在辐射点（当前辐射的目标体积）和运动阶段之间的已 知相关性，结果应用的剂量分布的质量却可以足够高。
仅为了完整性起见要指出的是，在使用合适的算法的情况下也可以直接建 立最终的辐射规划（而无需利用附加的优化算法进行方法步骤6）。
最后存储7所获得的数据（也就是特别地是初始辐射规划以及各个子辐射 规划）。对此可以使用任意的、特别是本身公知的存储介质，诸如硬盘、CD、 DVD、蓝光盘、固态存储器（例如USB棒）等。为了建立辐射规划本身，此外 可以使用通常的计算机（PC、工作站等）。当然也可以对于辐射规划的至少部分 的建立也使用特殊的硬件。
在图2中，同样以示意性流程图的形式，示出实际的辐射方法2。
在辐射方法2开始时首先进行准备的措施8。因此将患者22固定在实际的 治疗位置21处并且将在前置的方法1中计算的辐射规划读入到辐射装置14中。 此外，在该示出的实施例中对于该方法的其他流程再次再测量待辐射的目标体 积区域的当前运动特性（例如在治疗位于肺部区域中的肿瘤的情况下是呼吸运 动29）和加速器14的提取过程（辐射速度）。利用该措施可以确定一方面肿瘤 运动的和另一方面辐射设备14的（特别地是重离子加速器15的）当天的或治 疗循环当前的状态。特别地，这两个影响参数主要确定在各自的辐射点33和运 动阶段30之间的相关性。就此而论，特别地超出各个粒子溢出考虑必要时时间 可变的剂量功率。特别地，对于其特性是足够精确或可重复的重离子加速器15 和其肿瘤轨迹29是足够可重复的患者22，必要时也可以省去该步骤。为了提高 精度，可选地也可以将设置的在前置方法1中计算的辐射规划为了测试的目的 包括到空的洞穴（例如患者体模和/或人体模型）中。另一个可选的方法步骤在 于，再次进行患者22的完整的时间分辨的测量（例如以四维计算机断层造影图 等等的形式）。在此必要时可以再次提高后面治疗的精度。但是由于与之相关的 更多开销，这样的再次完整的测量通常被限制到例外情况。
现在，在辐射方法2的该示出的实施例中在接下来的方法步骤9中进行在 前置方法1中建立的辐射规划的再优化。该再优化9以在图2中详细描述的多 个子步骤的形式进行。关于是否进行再优化9的决定特别地也可以取决于呈现 的框架参数（诸如特别地取决于患者22的解剖结构、患者22的当前呼吸和/或 当前的加速器状态）来作出。
首先基于在准备的措施8期间所获得的数据和测量结果（特别是关于患者 22的当天的运动模式29以及重离子加速器15的或辐射设备14的其他部分的当 天的特性）对于运动阶段顺序30确定10当天的时间间隔31、32。在此还进行 辐射规划的再优化9以及到各个运动阶段30的划分10，使得特别地在辐射设备 14的减小的剂量功率的情况下可以应用在后面要再优化9的辐射规划。在该示 出的辐射方法2中通过在辐射规划中插入暂停阶段32（参考图4）特别地对每 个运动间隔30插入至少一个暂停阶段32，进行辐射速度的匹配。这一点例如可 以这样来进行，即，在具有持续时间tB,i的各个运动阶段30i期间要辐射的点33 可以在减去安全余量的时间段tB,i-tsafety中被辐射。在实际的辐射期间可以通过改 变暂停阶段32tsafety来这样进行辐射，使得在必要时出现的波动情况下也可以辐 射在运动阶段30i中要辐射的格栅点33。由此虽然各自的运动阶段的持续时间 通常与在辐射规划中假定的持续时间有偏差，但是（在辐射规划中假定的）在 格栅点33和运动阶段30之间的相关性可以（在实践中通常以很好的直到杰出 的近似）得到保持。
作为匹配辐射速度的附加或替换，可以以修改的最大剂量功率（其位于辐 射设备14的最大剂量功率以下）来规划，如果使用可以用来将剂量功率在治疗 期间实时地（作为足够快地）与肿瘤运动的改变匹配（参考图5）的辐射设备 14的话。
在方法步骤10之后确定，哪个格栅点33在哪个与之对应的运动阶段30中 被辐射。此外确保，对每个单个时间间隔（门控窗；长度tB,i-tsafety）仅呈现一个 单个运动阶段30（在使用暂停阶段适配的情况下）。
随后，基于在前置方法1中所确定的四维辐射规划（由各个子辐射规划构 成的组）进行当前的辐射规划的建立（步骤11）。当前的辐射规划的建立在此可 以在第一步骤中通过重新分类已经在前置方法1中获得的数据和然后对于以这 种方式重新分类的辐射规划进行的优化步骤来进行。在此进行当前的辐射规划 的再优化9，包括非线性效应、诸如生物效应的非线性影响（RBW=relative biologische Wirksamkeit）。用于建立当前的辐射规划的步骤11虽然在数值上是 高要求的，但是在其范围内还如下被限制，使得可以在固定患者22的情况下执 行再优化方法9。这一点特别地之所以是可以的，是因为在前置方法1的范围内 已经实现了初始数据基础，其在再优化步骤9中的优化比在前置方法1期间的 初次建立极大减少了开销。
为了进一步提高辐射安全性，在（没有特别示出的）测试方式步骤中，基 于实际的患者数据（包括当前测量的身体运动）以及粒子加速器数据，在模体 中执行在步骤9中再优化的辐射规划。
现在随之的实际的治疗辐射12或者说治疗近似作为门控的（gegatete）辐 射来进行，但是其中不使用对于整个运动循环的唯一一个门控窗（正如在“经 典的”门控方法中那样），而是使用多个门控窗31a、31b、…，它们是分别对于 患者22的不同的运动阶段30成立的（此外，也应当将必要时进行的测试辐射 优选作为多个门控的辐射来进行）。如上所述，通过匹配门控暂停32的长度确 保格栅点33－运动阶段30相关性的保持。总之，由此以相对于“经典的”门控 辐射来说通常减小的时间损失得到最大程度上连续的辐射。（在附加地和/或替 换地使用剂量功率调制的情况下相应地类似成立。）
在步骤12中当然这样进行患者的辐射，使得全部重要的辐射参数被一起记 录，从而在辐射12之后可以修复实际上沉积的剂量。该知识可以被包括到对于 必要时其他的在将来（例如在第二天）进行的辐射循环的辐射规划中。由此可 以再次提高通过多个辐射循环进行的总辐射的品质。
这样一起记录的数据在然后的方法步骤13中被存储（例如存储到CD、 DVD、硬盘、固态存储器等）。
在实际的辐射12期间可能发生，患者进行非常规的运动，例如因为他咳嗽 和/或特别深地吸气。对于这样的快速或特别“宽的”运动，通常不存在子辐射 规划，因为所述运动通常是不稳定的并且此外是非常少见的。如果记录到这样 的非常规运动，则通过快速的断开机构来短时中断治疗。虽然这一点导致该方 法的微小的时间延长，但是避免了在健康组织中不期望的剂量沉积。
图4和5中再次示出了用于将前面计算的（具有安全余量的）辐射规划与 在施加辐射的时刻的偏差的框架条件匹配的原理。在此作为例子使用患者22的 呼吸29。但是原理也可以应用于其他种类的框架参数。
图4以及图5中分别示出了沿着横坐标27的往前的时间。沿着纵坐标28分 别示出患者22的呼吸运动29。部分图a（图4a、5a）在此分别示出在预检查（例 如在前置方法1期间的检查步骤3）的范围内确定的运动顺序。在部分图b（图 4b、5b）中分别示出了当在实际的辐射期间（参见辐射方法2）患者22发生较 缓慢的呼吸29时得到的情形。相反地，部分图c（图4c、5c）分别示出了当患 者22在实际的辐射2期间比在前置的方法1期间更快速的呼吸时的情形。
在图4中示出了，在使用暂停间隔32的条件下如何（基本上）保持在辐射 点和辐射阶段30之间的关系。相反地在图5中示出了，在使用不同的剂量功率 的条件下如何保持在辐射点33和辐射阶段30之间的相关性。这两种方法在此 不仅单独地而且特别地也可以组合地应用。在实践中既可以在使用单个方法的 情况下也可以在组合两种方法的情况下通常以很好的直到突出的近似保持该相 关性。
在图4a中可以看出，呼吸运动29可以如何划分为多个运动间隔30a,30b… 30f（在运动间隔30f之后以运动间隔30a重新开始呼吸循环29）。在建立辐射 规划时必须考虑，完全可能的是，患者22在实际的辐射期间（直到一定的程度） 比在预检查期间确定的更快地呼吸。在此为了具有足够的“余地”，在各个运动 间隔30的情况下分别在初始设置辐射阶段31，在该辐射阶段期间辐射特定数量 的点。例如在第一运动间隔30a中辐射31a点331至N。每个辐射阶段32之后 跟随一个暂停阶段32。各自的暂停阶段32的时间长度优选在与之对应的运动阶 段30的时间长度上测量（bemisst）（例如一定的百分比诸如其10%或20%），其 中优选设置一定的最小长度。在暂停阶段32期间不进行辐射。在该图4中出于 解释的原因没有按照比例画出间隔长度。
在每个单个运动阶段30（例如运动阶段30a）之后跟随另一个运动阶段30 （例如运动阶段30b），其以运动阶段31开始（例如31b）并且以另一个暂停阶 段32（例如32b）结束。在该接下来的间隔30中例如辐射具有编号N+1至P 的辐射点33。
如果患者22在实际的辐射2期间比初始“假定的”（比较图4a与4c）更快 地呼吸，则该更快的呼吸运动（直到一定程度）通过缩短暂停阶段32来均衡。 通过暂停间隔32的该缩短，尽管患者22的呼吸29改变，仍可以保持在辐射点 33和辐射阶段30之间的相关性。具体地来说例如此外在第一运动间隔30a中辐 射辐射点331至N，而在第二运动间隔30b期间辐射辐射点N+1至P。辐射进 展与实际的呼吸运动的该匹配具有大的优点，即，可以的是，能够“预测”到 围绕分别激活的辐射点33的组织中的辐射输入。
当然也可以的是，患者在实际的辐射期间比在建立辐射规划的范围内假定 的更缓慢地呼吸。为了均衡与额定值的这样的偏差，合适地延长各自的暂停阶 段32。
在图5中示出了，在“假定的”和“实际的”辐射速度之间的匹配如何可 以通过改变辐射强度来进行。在这种情况下，可以必要时完全弃用暂停阶段32 的使用。取而代之，在相对于在辐射规划的范围内“假定的”呼吸速度（图5a） 来说更快的呼吸的情况下（图5c）合适地提高辐射强度，而在患者22更慢的呼 吸速度的情况下降低（参见图5b）。
为了特别地在更快呼吸的情况下（图5c）也能够实现匹配，对于建立辐射 规划而使用的修改的最大剂量功率（参见图5a）必须小于使用的辐射设备14的 最大剂量功率。对此10%至20%的安全余量被证明是合适的值。当然，使用在 图5中解释的方法的前提条件是足够快速可调节的辐射设备14。
图3中示出了辐射设备14的示意性透视图，利用所述辐射设备有利地执行 辐射方法2（必要时还有前置方法1）。辐射设备14构造为本身公知的重离子加 速器15。重离子加速器15具有离子源16。由离子源16产生的离子17首先在 直线加速器18中被加速并且被入射到同步加速器环19中。在同步加速器环19 中将离子17进一步加速到期望的高目标能量。如果达到期望的目标能量，则位 于同步加速器环19中的粒子通过提取隔板20被提取。对于提取循环（所谓的 粒子溢出）的典型的持续时间位于2和10秒之间。通过提取隔板20提取的离 子17被进一步传输到患者22所位于其中的治疗室21中。粒子（离子17）的施 加在此在该示出的实施例中在使用扫描过程、特别是所谓的光栅扫描过程的条 件下进行。为此，逐行地、逐列地和逐片地这样引导尖细的粒子射线17，使得 辐射期望的三维体积。根据在各自的格栅点中要引入的单剂量有多大，粒子射 线17不同长时间地在各自的位置上保持。
粒子射线的位置在此在侧边方向上通过偏转线圈对23被偏转。在纵向方向 上（离子17的布拉格峰的方位改变）目前通过合适控制无源的能量调制器24 进行改变。在该能量调制器中按照本身公知的方式将两个由吸收能量的材料组 成的楔形的块（也可以考虑不同数量的楔子）这样移动，使得粒子射线17必须 经历通过吸收能量的材料的不同路段。由此从穿过无源的能量调制器24而进入 的离子17中剥夺不同多的能量。但是也可以，通过同步加速器环19的有效匹 配进行（更缓慢的）能量匹配。在目前可用的同步加速器环19中可以进行从一 个粒子溢出到下一个的能量匹配。
辐射设备14的各个组件通过数据线25与控制单元26相连。控制单元26 可以由单个计算机、或者由更多数量的计算机组成。作为计算机，不仅可以考 虑经典的计算机，而且同步地也可以（部分地）考虑单板机（Einplatinen）等。 在控制单元26中进行所需的计算（例如在辐射方法2的范围内要进行的计算）。 此外，在控制单元26中产生对于各自的组件16、18、19、20、23、24的控制 信号。此外由控制单元26接收并合适地处理由合适的传感器或测量设备（图3 中未示出）所采集的测量和控制信号。
参考标记列表：
1.前置方法
2.辐射方法
3.检查步骤
4.数字化
5.建立初始辐射规划
6.建立辐射规划
7.存储
8.分散的措施
9.再优化步骤
10.门控划分步骤
11.建立当前的辐射规划
12.辐射
13.存储
14.辐射设备
15.重离子加速器
16.离子源
17.离子
18.直线加速器
19.同步加速器环
20.提取隔板
21.治疗室
22.患者
23.扫描磁体
24.无源的能量调制器
25.数据线
26.控制单元
27.横坐标
28.纵坐标
29.呼吸运动
30.a,30b…运动间隔
31.a,31b…辐射阶段
32.a,32b…暂停阶段
33.辐射位置