專(zhuān)利名稱(chēng)：探測(cè)器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測(cè)器裝置、照射裝置和用于確定在目標(biāo)體積中施加的粒子束的入射深度的方法。
背景技術(shù)：
利用離子束或粒子束對(duì)物體的照射體積中的目標(biāo)體積的照射涉及對(duì)材料、特別是無(wú)機(jī)、有機(jī)和生物材料的照射，并且在研究、工業(yè)和醫(yī)療技術(shù)的不同領(lǐng)域被采用。目標(biāo)體積在此特別包括其中為修改被照射的材料而要沉積預(yù)先給出的劑量的區(qū)域；照射體積特別還包括材料的由射線(xiàn)穿透的那些區(qū)域，其中在目標(biāo)體積中然后施加期望的劑量。粒子束或離子束特別被理解為由帶電的(geladenen)微?；蛑行晕⒘＝M成的高能射線(xiàn)，其中帶電的微粒是指例如質(zhì)子、碳離子或其他元素的離子、η介子，中性微粒是指例如中子。在以下的描述中同義地使用離子束、粒子束以及微粒束的概念。高能特別理解為在幾個(gè)MeV/amu直到幾個(gè)GeV/amu(amu 原子的質(zhì)量單位)范圍中的粒子的能量。適于照射的照射裝置一般具有產(chǎn)生并形成離子束的加速裝置，其中，為了照射，離子束經(jīng)過(guò)射線(xiàn)傳輸系統(tǒng)被傳輸?shù)狡渲胁贾昧苏丈潴w積的區(qū)域中。此外照射裝置包括射線(xiàn)修改裝置，其可以將離子束的參數(shù)與目標(biāo)體積的位置和大小匹配。射線(xiàn)修改裝置特別地還稱(chēng)為應(yīng)用系統(tǒng)，其這樣地預(yù)先給出離子束的能量、方向和流密度(Fluenz)或劑量，使得劑量分布大概相應(yīng)于目標(biāo)體積的位置和大小。照射體積例如可以通過(guò)用于驗(yàn)證照射場(chǎng)的探測(cè)裝置來(lái)模擬。照射體積一般包括照射場(chǎng)，其是在側(cè)邊方向并且垂直于離子束的方向具有最大伸展的場(chǎng)、一般是在X和y方向上。探測(cè)裝置在此可以由驗(yàn)證場(chǎng)或由所謂的具有多個(gè)先后布置的側(cè)邊伸展的驗(yàn)證場(chǎng)的堆組成。為此，在放射性劑量測(cè)定法領(lǐng)域中例如使用具有照相的感光乳膠的薄膜。此外在照射場(chǎng)中采用用于測(cè)量流密度分布的核粒子徑跡探測(cè)器。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中利用對(duì)生物組織的照射來(lái)研究粒子束的作用，以便能夠估計(jì)在宇宙空間中的宇宙射線(xiàn)的射線(xiàn)暴露的效應(yīng)。最后，照射體積中的目標(biāo)體積還可以是患者中的腫瘤的體積。通常在此照射體積由治療的醫(yī)生確定，并且包括實(shí)際的目標(biāo)體積，即腫瘤體積，以及圍繞可見(jiàn)的腫瘤體積的安全邊緣。在此使用離子束來(lái)摧毀在照射體積中的腫瘤組織。在腫瘤治療中，離子束的特別的特性允許在將腫瘤組織暴露于非常高的劑量的情況下，最小限度地?fù)p害周?chē)】到M織。這點(diǎn)主要取決于離子束的有利的深度劑量分布。在高能離子束入射到材料中時(shí)，該高能射線(xiàn)首先沉積少量能量。隨著速度增加，特定的能量沉積也在增加，在被稱(chēng)為布拉格峰值的分布曲線(xiàn)的范圍中達(dá)到其最大值，然后陡峭地下降。由此，即使在腫瘤位于較深處時(shí)，也能夠在腫瘤組織中沉積比在周?chē)慕】到M織中更多的能量。此外，對(duì)于例如碳離子的重離子，其生物功效上升到布拉格峰值的最大值?！銇?lái)說(shuō)，通過(guò)在目標(biāo)體積上方的ζ方向上移動(dòng)或者掃描布拉格峰值，從而在粒子束的方向(ζ方向)上逐片地或逐層地掃描目標(biāo)體積。布拉格峰值的該移動(dòng)通常通過(guò)改變粒子束的能量來(lái)進(jìn)行。目標(biāo)體積在此劃分為所謂的等能量層，其中不同的等能量層分別
4具有不同粒子束能量。對(duì)目標(biāo)體積的側(cè)邊的掃描一般通過(guò)由粒子束優(yōu)選逐點(diǎn)地掃描在x、y平面中的等能量層來(lái)進(jìn)行。χ-y平面在此基本上垂直于各個(gè)等能量層。掃描點(diǎn)一般被稱(chēng)為矩陣點(diǎn)，從而把目標(biāo)體積劃分為矩陣點(diǎn)，每個(gè)矩陣點(diǎn)都帶有χ-、y-> ζ-坐標(biāo)點(diǎn)，它們優(yōu)選相繼被游歷(angefahren)并且在其中能夠施加粒子束的特定劑量。在此待照射的身體(特別是位于待照射的身體內(nèi)部的待照射的體積區(qū)域)可以靜態(tài)地/不動(dòng)地或運(yùn)動(dòng)地呈現(xiàn)。在待照射的物體中的照射體積或其部分，特別是待照射的目標(biāo)體積可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)不僅可以平移地相對(duì)于外部的坐標(biāo)系進(jìn)行，而且也可以以待照射的身體的不同區(qū)域相對(duì)彼此的偏移(包括扭轉(zhuǎn)和變形)來(lái)進(jìn)行。為了能夠照射運(yùn)動(dòng)的身體，使用所謂的四維照射方法。在此最后涉及到具有時(shí)間變量(其中時(shí)間作為第四維)的三維照射方法。對(duì)于這樣的材料處理方法的例子存在于在制造高能組件(特別是微處理器和存儲(chǔ)器芯片)中以及在制造微結(jié)構(gòu)的和納米結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝置中的材料科學(xué)領(lǐng)域?？梢圆捎脪呙璺椒?。特別地討論三個(gè)特殊的方法。在此涉及到所謂的再掃描方法(Rescanning-Verfahren)、門(mén)控方法(Gating-Verfahren)以及跟蹤方法(Tracking-Verfahren)。在再掃描方法中，對(duì)待照射的身體進(jìn)行大量先后發(fā)生的照射過(guò)程。由此按照統(tǒng)計(jì)學(xué)的平均，在運(yùn)動(dòng)的身體(以及待照射的目標(biāo)區(qū)域的)的周期地重復(fù)的運(yùn)動(dòng)模式下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體積的足夠強(qiáng)的照射。然而問(wèn)題是，對(duì)目標(biāo)身體的不要照射的部分區(qū)域幾乎不可避免地產(chǎn)生相對(duì)高的輻射負(fù)擔(dān)。此外再掃描方法由于其原理而主要適用于相對(duì)快發(fā)生的、周期重復(fù)的運(yùn)動(dòng)。在門(mén)控方法中，僅當(dāng)待照射的體積區(qū)域處于相對(duì)窄地限制的、定義的區(qū)域中時(shí)，才進(jìn)行對(duì)目標(biāo)身體的主動(dòng)照射。相反在其他時(shí)刻不進(jìn)行照射(通常通過(guò)斷開(kāi)微粒束)。原則上門(mén)控方法提供好的照射結(jié)果。然而缺陷是，照射時(shí)間更長(zhǎng)，這除了別的之外導(dǎo)致更高成本。跟蹤方法提供了一個(gè)非常有前途的方案。在此將射線(xiàn)在其中發(fā)生作用的區(qū)域相應(yīng)地跟蹤(nachgefilhrt)目標(biāo)身體的待照射的體積區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。跟蹤方法將精確的、目標(biāo)準(zhǔn)確的治療的優(yōu)點(diǎn)和相對(duì)短的照射時(shí)間集于一身?；谡丈淠繕?biāo)體積(也就是腫瘤)的腫瘤治療的成功，最大程度地取決于離子束的有效部分能夠以何種程度只集中于目標(biāo)體積。因此期望在照射期間盡可能精確地識(shí)別物體的目標(biāo)體積中的離子束的精確位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于確定在目標(biāo)體積中施加的粒子束的位置的方法和探測(cè)器裝置。此外本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)具有這樣的探測(cè)器裝置的照射裝置。本發(fā)明通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決上述技術(shù)問(wèn)題。優(yōu)選的擴(kuò)展分別由從屬權(quán)利要求的特征中得出。按照本發(fā)明的用于探測(cè)在目標(biāo)體積中施加的粒子束的入射深度的探測(cè)器裝置具有至少一個(gè)探測(cè)部件，該探測(cè)部件被構(gòu)造并且設(shè)計(jì)用于采集在目標(biāo)體積中形成的光子、特別是伽馬量子。由此探測(cè)通過(guò)粒子、特別是離子在目標(biāo)體積中減速(Abbremsimg)而產(chǎn)生的瞬發(fā)伽馬射線(xiàn)(prompter! Gammas)。這些瞬發(fā)伽馬射線(xiàn)是具有幾個(gè)MeV的能量分布的光子，并且優(yōu)選具有在大約3和IOMeV之間連續(xù)的能量分布。這些瞬發(fā)伽馬射線(xiàn)基本上各向同性地圍繞目標(biāo)體積被發(fā)射。由此在任何角度方向至少可以布置一個(gè)探測(cè)部件、特別是徑向圍繞目標(biāo)體積布置。優(yōu)選地，從離子束的射線(xiàn)方向上看，探測(cè)部件布置在目標(biāo)體積的側(cè)面和/或之下或之后。優(yōu)選地可以在利用粒子束照射目標(biāo)體積的時(shí)刻來(lái)測(cè)量伽馬量子，因?yàn)橘ゑR量子是在離子在目標(biāo)體積中的減速過(guò)程(Abbremsprozess)中產(chǎn)生的。由此可以與照射同時(shí)地采集光子，在該照射中分別可以在目標(biāo)體積的一個(gè)或多個(gè)矩陣點(diǎn)施加粒子束。換言之，在目標(biāo)體積中施加粒子束的時(shí)刻采集光子。獲得的信息優(yōu)選可以在繼續(xù)進(jìn)行照射時(shí)并且特別是為了控制繼續(xù)的照射過(guò)程而被使用。因?yàn)榇_定了入射深度，在此例如可以進(jìn)行粒子束的能量校正。此外例如當(dāng)應(yīng)用了跟蹤方法時(shí)，利用從探測(cè)部件獲得的信息可以進(jìn)行粒子束的能量的跟蹤(NachfUhrimg)。如果涉及到采用了再掃描的照射，則可以將借助探測(cè)部件獲得的入射深度的信息用于繼續(xù)進(jìn)行照射過(guò)程，特別是再掃描參數(shù)。在探測(cè)器裝置的優(yōu)選構(gòu)造中，設(shè)置另一個(gè)探測(cè)部件，其中該另一個(gè)探測(cè)部件是第一探測(cè)部件并且所述至少一個(gè)探測(cè)部件是第二探測(cè)部件，其中，在粒子束的射線(xiàn)方向上觀察，第二探測(cè)部件布置在第一探測(cè)部件的后面。由此可以借助第一和第二探測(cè)部件相對(duì)彼此的布置來(lái)測(cè)量粒子束的分布、特別是空間的分布和/或在目標(biāo)體積中的其劑量沉積?？梢詫?duì)通過(guò)利用粒子束照射目標(biāo)體積而形成的特別是高能的光子或瞬發(fā)的伽馬量子進(jìn)行尤其是三維的方向分辨的探測(cè)。優(yōu)選設(shè)置第一探測(cè)部件用于測(cè)量表示粒子束射線(xiàn)特征的第一參數(shù)并且第二探測(cè)部件用于測(cè)量表示微粒束的特征的第二參數(shù)。在此可以在第二探測(cè)部件中優(yōu)選對(duì)光子計(jì)數(shù)，并且由此確定在離子束中微粒的流密度。但是也可以進(jìn)行光子的類(lèi)似測(cè)量。優(yōu)選利用第一探測(cè)部件可以測(cè)量粒子束的方向，并且利用第二探測(cè)部件測(cè)量在目標(biāo)體積中形成的光子的強(qiáng)度。在此第一探測(cè)部件優(yōu)選這樣布置，使得其由粒子束穿透或者橫穿，然后粒子束擊中目標(biāo)體積，并優(yōu)選在該目標(biāo)體積中減速而且由此被沉積。由此特別可以從第一探測(cè)部件的測(cè)量中確定粒子束的分布，特別是在X和/或y方向上相對(duì)于目標(biāo)體積的位置情況(Ortslage)。借助第二探測(cè)部件，可以確定在ζ方向上的目標(biāo)體積中的位置和由此離子束的入射深度。因?yàn)榈诙綔y(cè)部件優(yōu)選可以探測(cè)擊中該探測(cè)部件的光子，所以可以確定，在目標(biāo)體積的哪個(gè)等能量層中沉積了特定的劑量。這點(diǎn)可以通過(guò)確定特別是計(jì)數(shù)產(chǎn)生的伽馬量子的多少來(lái)進(jìn)行。從中例如可以通過(guò)對(duì)計(jì)數(shù)的粒子進(jìn)行積分來(lái)確定在目標(biāo)體積中已經(jīng)沉積的粒子的劑量。優(yōu)選可以同時(shí)進(jìn)行利用第一探測(cè)部件的測(cè)量和利用第二探測(cè)部件的測(cè)量。特別地可以基本上在光子的形成時(shí)刻確定劑量的測(cè)量。在此優(yōu)選的是，借助前面描述的探測(cè)器裝置，非侵入地并且重要地是同時(shí)地測(cè)量粒子束的局部分布及其在物體、特別是患者的目標(biāo)體積中的劑量沉積。在照射(即施加微粒束)期間確定的劑量分布可以用于控制照射，特別是用于控制施加。這點(diǎn)特別是對(duì)于主動(dòng)的射線(xiàn)施加，例如再掃描和/或跟蹤方法來(lái)說(shuō)是重要的，此外，在該方法中目標(biāo)體積的連續(xù)的單個(gè)小的部分體積被照射。在探測(cè)器裝置的優(yōu)選構(gòu)造中，第一探測(cè)部件這樣構(gòu)造和設(shè)計(jì)，使得借助第一探測(cè)部件可以確定在至少一個(gè)側(cè)邊的維中的粒子束的方向。第一探測(cè)部件可以是第一探測(cè)器，
6其優(yōu)選是傳輸探測(cè)器(Transmissionsdetektor)并且基本上不改變粒子束。第一探測(cè)部件特別可以是位置分辨的探測(cè)器，例如第一探測(cè)部件可以是絲室(Drahtkammer)或像素電離室(Pixel-Ionisationskammer)。優(yōu)選地，第一探測(cè)部件是具有低水平的面密度的探測(cè)器。在優(yōu)選的構(gòu)造中，這樣構(gòu)造并設(shè)計(jì)探測(cè)器裝置的第一探測(cè)部件，使得至少在與第一側(cè)邊維不同的第二側(cè)邊維上，借助第一探測(cè)部件可以確定粒子束的方向。由此確定在目標(biāo)體積中擊在特定的被稱(chēng)為矩陣點(diǎn)或像素的目標(biāo)照射點(diǎn)上的粒子束的χ和/或y坐標(biāo)。通過(guò)確定粒子束的方向，由此基本上可以確定目標(biāo)空間中粒子束的地點(diǎn)(Ort)或位置(Position)。特別地，結(jié)合射束導(dǎo)向(StrahlfUhrung)的參數(shù)，可以通過(guò)確定在第一探測(cè)部件中側(cè)邊的(x、y)位置，從而確定目標(biāo)體積中粒子束的方向。目標(biāo)體積中粒子束的位置同時(shí)可以是高能光子的產(chǎn)生的地點(diǎn)。探測(cè)器裝置的第二探測(cè)部件優(yōu)選構(gòu)造和設(shè)計(jì)為借助對(duì)目標(biāo)體積中形成的光子的、優(yōu)選是在低于幾個(gè)MeV并且直到幾個(gè)MeV的能量范圍中的高能光子的位置分辨的測(cè)量，來(lái)確定目標(biāo)體積中粒子束的入射深度。因?yàn)槟繕?biāo)體積中(特別是布拉格峰值中)粒子束的目標(biāo)位置是形成高能光子的地點(diǎn)，所以可以利用對(duì)形成光子的地點(diǎn)的確定來(lái)測(cè)量目標(biāo)體積中施加的微粒束的布拉格峰值的位置(Lage)以及粒子束在目標(biāo)體積中的入射深度。在此形成光子的地點(diǎn)可以借助第二探測(cè)部件來(lái)確定，特別地通過(guò)位置分辨地探測(cè)在目標(biāo)體積外部的光子來(lái)確定。離開(kāi)目標(biāo)體積的光子的位置分布優(yōu)選是各向同性的。優(yōu)選地，第二探測(cè)部件布置在目標(biāo)體積側(cè)面并且在粒子束的射線(xiàn)軸外部。特別優(yōu)選地，第二探測(cè)部件優(yōu)選徑向圍繞粒子束的射線(xiàn)軸布置，特別是布置在徑向地從目標(biāo)體積指向外部的軸上。在此可以采用至少一個(gè)位置分辨地測(cè)量的伽馬探測(cè)器作為第二探測(cè)部件。優(yōu)選地，片狀地(lamellenartig)構(gòu)造探測(cè)器裝置的第二探測(cè)部件。優(yōu)選以薄片的前端面垂直于粒子射線(xiàn)軸布置第二探測(cè)部件的薄片。在此第二探測(cè)部件還可以由平板構(gòu)造，其中平板互相平行地布置。平板形成所謂的平板堆。平板的窄面可以在目標(biāo)體積的方向上對(duì)齊。平板堆在射線(xiàn)軸方向上的長(zhǎng)度優(yōu)選可以大于或等于目標(biāo)體積的長(zhǎng)度。平板堆的前端面優(yōu)選地基本上平行于射線(xiàn)軸布置。各個(gè)平板的前端面在此可以平行于射線(xiàn)方向?qū)R。由此，從目標(biāo)體積中出來(lái)的光子可以擊中各個(gè)平板的前端面。根據(jù)目標(biāo)體積中地點(diǎn)的不同，光子按照不同的角度擊中不同的平板。光子將其能量分別輸出給一個(gè)平板或多個(gè)平板，或者將其能量沉積在其穿過(guò)的平板中。在此通過(guò)不同的過(guò)程、例如康普頓散射、光效應(yīng)和對(duì)偶形成O^arbildimg)產(chǎn)生電子。因?yàn)槠桨寤虮∑瑑?yōu)選是薄的，所以足夠好地分離目標(biāo)體積中不同的光子的形成地點(diǎn)，以及由此好的位置分辨率是可能的。由于動(dòng)量守恒定律(Impulserhaltungssatze)，產(chǎn)生的電子在各自的平板中向前散射。由此它們?cè)诔跏籍a(chǎn)生的光子的前進(jìn)或傳播方向上散射。由此，僅垂直地?fù)糁心骋粋€(gè)平板或薄片的電子在這一個(gè)探測(cè)器平板或薄片中給出其全部能量。傾斜擊中的電子具有很小的機(jī)會(huì)來(lái)將其全部能量在一個(gè)平板中給出，而是在兩個(gè)或多個(gè)平板中被測(cè)量。對(duì)于這些電子，每個(gè)平板所測(cè)量的能量比將其能量在一個(gè)平板中給出的電子的更小。由此可以從在每個(gè)平板中測(cè)量的給出的能量確定光子的方向，并且由此確定在目標(biāo)體積中的形成地點(diǎn)。因此可以位置分辨地探測(cè)在目標(biāo)體積中形成的光子、特別是伽馬量子。優(yōu)選地，探測(cè)器裝置的特征在于，第二探測(cè)部件構(gòu)造為停止探測(cè)器，其中在射線(xiàn)方向上看，第二探測(cè)部件優(yōu)選布置在目標(biāo)體積后面。優(yōu)選地，第二探測(cè)部件布置在射線(xiàn)軸上或者至少相對(duì)于射線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)。在此可以采用所有公知的塑料探測(cè)器作為停止探測(cè)器。還可以考慮采用金剛石探測(cè)器、特別是多晶的金剛石探測(cè)器。停止探測(cè)器優(yōu)選布置在目標(biāo)體積的遠(yuǎn)端，特別是在粒子束的射線(xiàn)方向上看布置在目標(biāo)體積的后面。特別地，停止探測(cè)器具有一個(gè)固定的位置。從該位置(也就是說(shuō)，從目標(biāo)體積到第二探測(cè)部件的距離)和測(cè)量的渡越時(shí)間(Flugzeit)可以確定特別是在光子(尤其是瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn))的ζ方向上的形成地點(diǎn)。在此可以采用激光脈沖作為對(duì)于渡越時(shí)間測(cè)量的起始信號(hào)，其啟動(dòng)形成微粒束。從中又可以確定在各個(gè)矩陣點(diǎn)或像素中的粒子束的位置。還可以設(shè)置其他停止探測(cè)器。特別地，其他停止探測(cè)器可以以關(guān)于粒子射線(xiàn)軸的不同的角度布置。從中可以通過(guò)計(jì)算算法重建在目標(biāo)體積中形成的部分射線(xiàn)的位置。上述技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)一種用于照射物體中的目標(biāo)體積的照射裝置解決，所述照射裝置具有至少一個(gè)加速器裝置，所述加速器裝置具有射線(xiàn)產(chǎn)生部件、射線(xiàn)形成部件、用于控制粒子束的控制部件以及至少一個(gè)按照本發(fā)明的探測(cè)器裝置。該加速器裝置可以是本身公知的加速器，例如同步加速器或回旋加速器，利用其能夠產(chǎn)生在從幾百M(fèi)eV到幾十GeV范圍中的粒子束。但是加速器裝置優(yōu)選還可以是激光誘發(fā)的加速器。在此有利的是，利用一個(gè)用作停止探測(cè)器的第二探測(cè)部件，激光束可以作為對(duì)于探測(cè)器裝置的起始信號(hào)工作。在激光誘發(fā)的加速器中，具有非常高的功率的激光束(Peta-Watt激光)擊中薄膜。此外，在此產(chǎn)生帶電微粒，由這些微?？梢孕纬闪Ｗ邮?。該粒子束然后可以擊中目標(biāo)體積并且在那里沉積，其中粒子還沉積在布拉格峰值中并且通過(guò)減速形成瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)。在照射裝置的優(yōu)選構(gòu)造中，探測(cè)器裝置這樣構(gòu)造和設(shè)計(jì)，使得其產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)可以被饋入到照射裝置的控制部件中。借助控制部件可以對(duì)照射進(jìn)行控制，特別是在線(xiàn)地控制，所述控制優(yōu)選地與照射同時(shí)進(jìn)行。特別地可以使用涉及粒子束的入射深度的來(lái)自探測(cè)器裝置的控制信號(hào)，以便掃描(abscarmen)或游歷(abfahren)目標(biāo)體積的連續(xù)的矩陣點(diǎn)。優(yōu)選地，照射裝置的特征在于，探測(cè)器裝置具有至少一個(gè)用于探測(cè)光子、特別是高能伽馬量子的探測(cè)部件。優(yōu)選地，設(shè)置第一和/或至少一個(gè)第二探測(cè)部件，其中第一探測(cè)部件和至少一個(gè)第二探測(cè)部件布置在相對(duì)于目標(biāo)體積的至少兩個(gè)不同的位置上、優(yōu)選布置在兩個(gè)互相垂直的位置。優(yōu)選地，至少所述第二探測(cè)部件分別布置在目標(biāo)體積側(cè)面。第二探測(cè)部件特別地可以布置在徑向圍繞目標(biāo)體積的位置上。在此它們可以測(cè)地學(xué)地布置在目標(biāo)體積的平面中或目標(biāo)體積下面。上述技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)一種用于確定物體中、特別是在物體的目標(biāo)體積中粒子束的入射深度的方法解決，其中借助至少一個(gè)探測(cè)器裝置、特別是按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置采集通過(guò)粒子束在物體中的相互作用產(chǎn)生的光子、特別是伽馬量子。優(yōu)選采集、特別是利用位置分辨的探測(cè)部件采集粒子束的方向、特別是目標(biāo)體積中粒子束的側(cè)邊地點(diǎn)。在此，探測(cè)部件確定目標(biāo)體積中的粒子束的地點(diǎn)，作為至少一個(gè)光子的形成地點(diǎn)。這點(diǎn)可以通過(guò)測(cè)量在探測(cè)部件中被測(cè)的光子的或從該光子形成的電子的能量來(lái)完成。優(yōu)選地，在該方法中，可以在粒子射線(xiàn)軸外部的多個(gè)位置上互相獨(dú)立地采集光子、特別是伽馬量子。由此可以采用具有薄的片厚的片狀探測(cè)部件。優(yōu)選地，所述方法構(gòu)造為借助對(duì)光子從目標(biāo)體積中的形成地點(diǎn)到探測(cè)部件的渡越時(shí)間的測(cè)量，來(lái)確定光子在利用粒子束照射的物體的目標(biāo)體積中的形成地點(diǎn)。探測(cè)部件在此優(yōu)選是伽馬探測(cè)器。渡越時(shí)間測(cè)量在此優(yōu)選由來(lái)自于產(chǎn)生微粒束的激光的信號(hào)來(lái)啟動(dòng)。由此該方法適合于確定在目標(biāo)體積中施加的粒子束的地點(diǎn)，其中采集在目標(biāo)體積中形成的光子的地點(diǎn)。在此特別地確定粒子束在身體中的入射深度，其中特別地可以采集通過(guò)粒子束在目標(biāo)體積中的相互作用產(chǎn)生的伽馬量子的渡越時(shí)間。結(jié)合地描述和討論前面描述的裝置和方法的特別的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)。在此裝置的特征和優(yōu)點(diǎn)可以應(yīng)用于方法并且對(duì)于方法是成立的，反之亦然。


以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例并且借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。相同的或類(lèi)似的內(nèi)容在此利用相同的附圖標(biāo)記表示。其中，圖1示出了具有第一探測(cè)部件和第二探測(cè)部件的探測(cè)器裝置；圖2示出了片狀的第二探測(cè)部件；圖3a，北，3c，3d示出了第二探測(cè)部件的測(cè)量的圖計(jì)數(shù)率作為能量的函數(shù)；圖4示出了在激光射線(xiàn)穿通薄膜進(jìn)入情況下的處理；圖5示出了具有用于渡越時(shí)間測(cè)量的裝置的探測(cè)器裝置；圖6示出了其中記錄了光子的計(jì)數(shù)率作為光子能量的函數(shù)的圖；圖7示出了按照本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了具有第一探測(cè)部件20和第二探測(cè)部件25的探測(cè)器裝置100。在表示粒子束22的方向的并且用箭頭102表示的射線(xiàn)方向102上看，第一探測(cè)部件20布置在第二探測(cè)部件25之前。粒子束22在此可以是離子束，特別是由質(zhì)子、氦離子、碳離子、氖離子或氧離子組成的射線(xiàn)。射線(xiàn)22還可以具有π介子或μ介子(Myonen)，以及由兩種或多種提到的粒子的混合。離子束22可以在加速器裝置中利用離子源產(chǎn)生(未示出)，或者在激光束驅(qū)動(dòng)的加速器裝置中。粒子束22的產(chǎn)生在此對(duì)于探測(cè)器裝置100的工作方式來(lái)說(shuō)是不重要的。粒子束22的能量典型地為lOMeV/amu直到幾個(gè)GeV/amu。在此，粒子束22的能量選擇為使得粒子束22適合于照射物體M中的、例如患者M(jìn)中的目標(biāo)體積23。物體對(duì)、特別是患者M(jìn)在此示意性地被表示為橢圓對(duì)。但是物體M還可以是模體，并且用于在照射患者之前或之后驗(yàn)證照射參數(shù)。在此，能量典型地選擇為使得粒子束22入射物體M中幾厘米深并且在目標(biāo)體積23中停止。粒子束22的能量損耗在此典型地符合布拉格分布。在目標(biāo)體積23中產(chǎn)生光子，其利用波浪形的箭頭101表示。產(chǎn)生的光子的能量分布將結(jié)合圖6來(lái)詳細(xì)解釋。光子從目標(biāo)體積23中出來(lái)并且能夠在目標(biāo)體積23外部被探測(cè)到。出來(lái)的光子的角度分布典型地是各向同性的。光子可以在徑向圍繞射線(xiàn)軸布置的一個(gè)或多個(gè)探測(cè)部件中被探測(cè)。產(chǎn)生的光子也稱(chēng)為瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)。第二探測(cè)部件25構(gòu)造為片狀的探測(cè)器，并且具有平板或薄片1、2、3、4、5、6、7、8、9
和10。平板1至10或薄片1至10的數(shù)量純粹是示例性地用于理解而不是限制性的。探測(cè)
9部件25的工作方式精確按照對(duì)圖2和3的描述進(jìn)行。以?xún)A斜的俯視圖示出第二探測(cè)部件25。第二探測(cè)部件25具有前端面104，其面向目標(biāo)體積23。此外其具有背向目標(biāo)體積23的背面以及第一和第二側(cè)面110和112以及上表面106。第一探測(cè)部件20優(yōu)選地是位置分辨的探測(cè)器或位置分辨的用于測(cè)量的探測(cè)器，其可以采集粒子束通過(guò)該探測(cè)器的流出地點(diǎn)。探測(cè)部件20的面密度在此選擇為使得探測(cè)部件20是傳輸探測(cè)器。特別地，第一探測(cè)部件20可以是具有1812X 1707像素的分辨率的電離室，絲室或像素電離室。但是也可以采用具有更小像素值的像素電離室。典型地可以達(dá)到小于3mm的分辨率。分辨率典型地位于ym范圍，特別是小于或大概等于ΙΟΟμπι。第一探測(cè)部件20的典型的幾何尺寸可以為大約40X40cm。圖2示出了圖1的具有平板或薄片1至10的第二探測(cè)部件25的縱剖面。縱剖面平行于第二探測(cè)部件25的前端面104延伸。利用箭頭114和116表示光子和通過(guò)它們產(chǎn)生的電子的軌跡，其垂直地?fù)糁星岸嗣?04并且由此沿著平行于平板的走向“延伸”。電子可以將其全部能量沉積在一個(gè)平板中，前提條件是該平板足夠長(zhǎng)。箭頭118和120表示光子和通過(guò)它們產(chǎn)生的電子的軌跡，其以角度Q1擊中第二探測(cè)部件25的前端面104。角度Ci1在此優(yōu)選為在零度(0° )和角度之間。箭頭122至1 示出了以角度Ci2擊中前端面104的軌跡，其中Ci2大于α lt)與利用箭頭130表示的平板方向傾斜延伸的電子由此具有更小的機(jī)會(huì)來(lái)將其能量在僅一個(gè)平板中給出。其穿過(guò)多個(gè)平板并且將其能量在多個(gè)平板中給出。由此可以在多個(gè)平板中測(cè)量能量信號(hào)，其中該能量信號(hào)示出更小沉積的能量。在圖3中示出了這樣的能量譜。從這些信號(hào)中可以確定在目標(biāo)體積23中粒子束22的射程，即，在產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電子的目標(biāo)體積23中光子的產(chǎn)生地點(diǎn)。為此將平板1至10單個(gè)地并且互相獨(dú)立地布置。對(duì)此的譜在圖3中示出。在平板1至10具有典型地小于5mm的板厚的情況下，深度分辨率低于5mm。對(duì)于在腫瘤治療中的應(yīng)用，即，為了確定在目標(biāo)體積23中粒子束22的臨床相關(guān)的射程，可以利用相應(yīng)的布置和板厚實(shí)現(xiàn)典型地Imm的分辨率。為此優(yōu)選將第二探測(cè)部件25布置在目標(biāo)體積23側(cè)面，并且將具有大約相同的構(gòu)造的另一個(gè)探測(cè)部件(未示出)布置在帶有目標(biāo)體積23的患者M(jìn)的下面。當(dāng)多個(gè)探測(cè)部件25、25’、25”等布置在目標(biāo)體積23的側(cè)面和下面時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)更小的分辨率。探測(cè)部件25原則上可以布置在圍繞射線(xiàn)軸102的圓上的任何位置上。探測(cè)部件25的構(gòu)造在W02008/009528，特別地在第23至27頁(yè)上和所參考的圖3、4、5中有詳細(xì)解釋?zhuān)渲刑綔y(cè)部件25是方向敏感的。圖3示出了光子的或產(chǎn)生的電子的在探測(cè)部件25中沉積的能量的測(cè)量的能量譜。計(jì)數(shù)率N作為以MeV為單位的能量的函數(shù)被記錄。在此能量?jī)?yōu)選是在探測(cè)部件的一個(gè)平板中沉積的電子的能量。由于動(dòng)量守恒定律，在第二探測(cè)部件25的平板中從光子中通過(guò)康普頓或光子散射或?qū)ε夹纬啥a(chǎn)生的電子向前對(duì)齊，即，在初始形成的光子的傳播方向上對(duì)齊。圖3a示出了對(duì)于如下情況的能量譜，即，光子平行于探測(cè)部件25的平板1至10的布置擊中它。圖北示出了對(duì)于α =30°的角度α的能量譜。可以看出，計(jì)數(shù)的或者說(shuō)記錄的光子或電子的數(shù)量N在3MeV能量的情況下更小。與圖3a的譜中大概N =觀00相比，N大概為2000。圖3c示出對(duì)于α =60°的情況的能量譜，其中計(jì)數(shù)率N在3MeV能量的情況下示出小于2000的結(jié)果。圖3d示出了對(duì)于在α =90°角度下對(duì)光子或電子記錄
10的能量譜。在此記錄的具有3MeV能量的結(jié)果的數(shù)量N更小。圖3a、3b、3c、3d中的譜是各個(gè)平板的譜并且是示例性地理解的。從它們中可以看出，傾斜地?fù)糁懈髯缘钠桨宓墓庾踊螂娮?，在高能部?例如在大約3MeV情況下)可以具有較少份額，或者，在各自的平板中記錄更少事件。這些平板通常是探測(cè)部件25的平板，它們位于目標(biāo)體積23中的離子的射程的另一面。由此光子可以不垂直地?fù)糁衅桨宓那岸嗣?04。典型地這些平板是具有編號(hào)4，5,6,7,8的那些平板，光子垂直于前端面104擊中這些平板。具有編號(hào)9和10以及1至3的平板僅看見(jiàn)傾斜進(jìn)入的光子。擊中平板1至3和9、10的這些光子在平板中給出較少能量。由于幾何環(huán)境，光子不能夠平行地?fù)糁刑綔y(cè)部件25的平板1至3和9、10。圖4示出了過(guò)程的原理圖，該過(guò)程在激光驅(qū)動(dòng)的加速器的技術(shù)中起作用。通過(guò)短時(shí)脈沖激光，在飛秒(Femtosekimden)的時(shí)間窗中產(chǎn)生具有非常高的強(qiáng)度(優(yōu)選在Peta-Watt范圍中)的光子脈沖并且擊中碳薄膜140。然后在薄膜中首先從碳膜140的原子結(jié)合中釋放電子(用“_”表示)，其形成等離子體142，其中剩余的離子(用“ + ”表示)通過(guò)大約1012特斯拉每米的場(chǎng)強(qiáng)在少于一毫米的非常短的加速路徑中可以被加速到幾個(gè)MeV0這些加速的離子可以形成粒子束，該粒子束形狀可以為例如在圖1和5中利用附圖編號(hào)22表示的粒子束。該粒子束22用于照射目標(biāo)體積23。該粒子束22或者離子束在圖4中沒(méi)有示出。圖5以示意圖示出了探測(cè)器裝置150。探測(cè)器裝置150優(yōu)選在具有非常短的脈沖持續(xù)時(shí)間的激光驅(qū)動(dòng)的加速器上對(duì)于離子束22被采用。探測(cè)器裝置150具有第一探測(cè)部件20。其例如可以是多絲室(Vieldrahtkammer)。借助探測(cè)部件20可以確定粒子束的方向，或其在χ和y方向上的側(cè)邊位置。此外探測(cè)器裝置150還具有第二探測(cè)部件152。在粒子束22的射線(xiàn)方向上看，第二探測(cè)部件152布置在目標(biāo)體積23的后面，并且用作停止探測(cè)器。在第二探測(cè)部件152中記錄在目標(biāo)體積23中產(chǎn)生的光子、特別是伽馬量子。所述光子可以在第二探測(cè)部件152中視其厚度和材料而定被停止。第二探測(cè)部件152優(yōu)選是公知的塑料探測(cè)器或者公知的金剛石探測(cè)器，優(yōu)選由多晶的金剛石構(gòu)成的金剛石探測(cè)器。從停止探測(cè)器152的位置、或在目標(biāo)體積23和探測(cè)部件152之間的距離中得出的飛行路徑160、和測(cè)量的渡越時(shí)間中，可以確定在目標(biāo)體積23中產(chǎn)生的伽馬射線(xiàn)154的精確位置。由此，可以確定在目標(biāo)體積23中施加的粒子束22的入射深度。除了第二探測(cè)部件152之外還可以以相對(duì)于粒子束22的不同角度布置其他停止探測(cè)器(未示出)。以下一般性地解釋激光驅(qū)動(dòng)的微粒加速器的特點(diǎn)和與探測(cè)在目標(biāo)體積23中的入射深度的關(guān)系。在激光驅(qū)動(dòng)的微粒加速器中，微粒束的時(shí)間精度(Zeitscharfe )基本上取決于產(chǎn)生的微粒脈沖的能量精度(Energiescharfe),并且已經(jīng)達(dá)到了在將來(lái)應(yīng)用該加速技術(shù)時(shí)所需的較小百分?jǐn)?shù)的數(shù)值。迄今為止激光加速的加速器還在試驗(yàn)階段。切合實(shí)際地可以假定時(shí)間精度在幾個(gè)皮秒范圍。由此可以確定，相應(yīng)產(chǎn)生的粒子脈沖或粒子束22何時(shí)被入射到身體或患者對(duì)。在患者M(jìn)中在直到可以是腫瘤組織的目標(biāo)體積23的減速路徑中，確定的瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)的能量散射和由此時(shí)間上的散射僅以幾個(gè)百分比擴(kuò)散。也就是可以假定，瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)同樣以皮秒精度被產(chǎn)生。在伽馬量子產(chǎn)生的地點(diǎn)和瞬發(fā)的伽馬探測(cè)之間的距離可以被換算成渡越時(shí)間。光具有0.3mm/皮秒的速度。這意味著，通過(guò)在探測(cè)部件52中，也就是說(shuō)，在身體M外部的計(jì)數(shù)器中測(cè)量確定的伽馬量子的渡越時(shí)間，可以精確到毫米地確定至光子的形成地點(diǎn)的距離。因此探測(cè)方法可以是TOF方法(TOF =Time of Flight,飛行時(shí)間)，借助該方法可以測(cè)量在患者M(jìn)中(粒子)束的入射深度。瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)的形成時(shí)間-如前面描述的通過(guò)激光脈沖產(chǎn)生-已知為精確到皮秒。該信號(hào)可以用作起始信號(hào)。在患者M(jìn)外部的快速探測(cè)器(布置在射線(xiàn)軸102上的第二探測(cè)部件5 中，測(cè)量伽馬量子的擊中，并且通過(guò)渡越時(shí)間確定至用作停止探測(cè)器的第二探測(cè)部件52的距離。從所有產(chǎn)生的伽馬量子得到的測(cè)量的信號(hào)獨(dú)立于能量，因?yàn)楣馑俨蝗Q于能量。為了測(cè)量入射深度，停止探測(cè)器(第二探測(cè)部件5 可以布置在射線(xiàn)方向上光子形成地點(diǎn)的遠(yuǎn)側(cè)?？梢允褂霉乃芰咸綔y(cè)器作為停止探測(cè)器，或者還可以使用例如多晶的金剛石探測(cè)器。從對(duì)同步產(chǎn)生的光子的渡越時(shí)間的測(cè)量中，然后得到伽馬射線(xiàn)的源地點(diǎn)/起源的精確位置，即例如患者的目標(biāo)體積23中的離子束的地點(diǎn)。通過(guò)以相對(duì)于主射線(xiàn)(輸出粒子束的軸)不同角度的其他停止探測(cè)器，然后可以利用合適的程序來(lái)重建患者M(jìn)中的每個(gè)部分射線(xiàn)(Teil-Strahl)的位置(Lage)。圖6示出了一個(gè)圖，該圖示出，在利用質(zhì)子轟擊水目標(biāo)(Wassertarget)時(shí)產(chǎn)生光子。在圖中在y軸上記錄了形成的光子的數(shù)量，作為在χ軸上記錄的其能量的函數(shù)。在此對(duì)于轟擊水目標(biāo)的上百個(gè)質(zhì)子確定形成的光子的數(shù)量。形成的光子的強(qiáng)度基本上位于3至IOMeV之間。這點(diǎn)大概相應(yīng)于當(dāng)質(zhì)子的粒子束擊中了人組織時(shí)形成的光子的數(shù)量和能量。由此從該圖中可以獲悉，在將粒子束沉積在人組織中時(shí)，形成具有大約3至IOMeV的能量的光子。這些光子也被稱(chēng)為伽馬量子，并且由此具有直到幾個(gè)MeV的連續(xù)能量譜，而且各向同性地圍繞目標(biāo)體積中沉積的粒子束被發(fā)送。在離子在患者中的減速過(guò)程期間，形成具有直到幾個(gè)MeV能量的這樣的高能伽馬量子。這些量子基本上離開(kāi)患者并且可以從外部被探測(cè)。數(shù)量取決于沉積的粒子的數(shù)量。借助將由第二探測(cè)部件25和52探測(cè)的光子可以確定該能量分布。由此探測(cè)部件25和/或52構(gòu)造為使得能夠探測(cè)在大約3至IOMeV之間的能量范圍中的這些光子。由此，可以探測(cè)該所謂的瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)的，即探測(cè)在減速過(guò)程期間發(fā)射的電磁射線(xiàn)，用于探測(cè)粒子束22的粒子在目標(biāo)體積23中的沉積地點(diǎn)。由此通過(guò)組合第一探測(cè)部件20和第二探測(cè)部件25實(shí)現(xiàn)了方向分辨的探測(cè)，利用該探測(cè)可以定位伽馬射線(xiàn)的起源。通過(guò)對(duì)瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)的測(cè)量，在此可以確定粒子束22在目標(biāo)體積23中的入射深度。在此，根據(jù)粒子束有所不同地構(gòu)造探測(cè)器裝置。在連續(xù)的射線(xiàn)的情況下，如具有同步加速器或回旋加速器的加速器裝置，可以采用在患者M(jìn)之前的對(duì)于微粒束22的位置分辨的微粒探測(cè)器(探測(cè)部件20)與平行于治療射線(xiàn)安裝在患者旁的片狀的射程伽馬探測(cè)器(第二探測(cè)部件25)的組合。為此可以采用在W02008/009528中描述的探測(cè)器元件(參見(jiàn)圖1)。在位置分辨的微粒傳輸探測(cè)器中(例如絲室、像素電離室或小的面密度的其他位置分辨的傳輸計(jì)數(shù)器)對(duì)于每個(gè)體素元件的微粒束確定側(cè)邊(x_y)的坐標(biāo)。通過(guò)給出的在患者或身體之前的射束導(dǎo)向(StrahlfUhrung)由此也給出患者或身體中的射束方向。如結(jié)合圖1和2的描述中已經(jīng)解釋的，利用片狀的伽馬探測(cè)器(探測(cè)部件25)來(lái)進(jìn)行入射深度的測(cè)量，如特別是在圖1和2中以及W02008/009528的第19頁(yè)第21行至第21頁(yè)第14行中描述的。在此，可以無(wú)需使用準(zhǔn)直器并且由此高效率地確定該深度對(duì)于高能的光子/伽馬量子由于沖量守恒定律，副產(chǎn)品(R)Igeprodukte)，即在探測(cè)器中產(chǎn)生的康普頓或光子或?qū)ε夹纬呻娮?，向前、即在初始的光子的傳播方向上散射。因?yàn)樘綔y(cè)部件由單個(gè)的尤其是薄的片(即平板)組成或構(gòu)造，所以?xún)H平行于平板對(duì)齊地入射的(參見(jiàn)圖2)電子具有將其全部能量在探測(cè)部件25上給出的機(jī)會(huì)。傾斜于平板對(duì)齊地入射(einlaufen)的電子將其能量在一個(gè)平板中沉積的機(jī)會(huì)較小。這在W02008/009528中已經(jīng)解釋了，特別地參考關(guān)于其中圖3、4和5的第23頁(yè)第觀行至第27頁(yè)第32行，在此對(duì)其進(jìn)行引用。類(lèi)似于在W02008/009528中已經(jīng)描述的用于搜尋地雷的探測(cè)系統(tǒng)中，這種探測(cè)器是方向敏感的。與W02008/009528的對(duì)源的方向進(jìn)行定位的地雷探測(cè)器不同，利用探測(cè)部件25可以測(cè)量射程。因此探測(cè)器材料區(qū)域(由探測(cè)器材料構(gòu)成的平板)可以單個(gè)地即互相獨(dú)立地被讀出。位于患者中離子的射程的另一面的探測(cè)器，僅由不再能平行地入射的伽馬量子到達(dá)，并且由此在能量譜的高能部分具有較少份額。對(duì)在目標(biāo)體積中形成的光子的直接探測(cè)提供相對(duì)于其他方法的優(yōu)點(diǎn)，這將在以下解釋如果要實(shí)現(xiàn)盡可能符合目標(biāo)的(zielkonforme)照射，則進(jìn)行主動(dòng)匹配，所謂的質(zhì)子調(diào)強(qiáng)放療(IMPT)，其中目標(biāo)體積劃分為20000-50000個(gè)小的單個(gè)體積(體素)，這些單個(gè)體積然后先后在幾分鐘之內(nèi)被照射。對(duì)于IMPT，開(kāi)發(fā)了對(duì)在患者中產(chǎn)生的同位素IOC和IlC的正電子衰減的同時(shí)測(cè)量法，即所謂的in-beam PET，作為質(zhì)量保證并且應(yīng)用在達(dá)姆施塔特重離子治療中。利用該技術(shù)可以根據(jù)每個(gè)照射部分(Bestrahlimgsfraktion)確定在患者中射線(xiàn)的射程分布，而且識(shí)別并校正在百分之幾的患者中的不一致之處(Umstimmigkeiten)。然而借助PET的分析只有在照射之后才能進(jìn)行，因?yàn)檫@兩個(gè)基本的PET同位素ltlC和11C分別具有10秒以及20秒的壽命。對(duì)于質(zhì)子治療，也提出了并且試驗(yàn)了對(duì)于患者中劑量沉積的質(zhì)量保證的類(lèi)似分析，其中首先分析了正電子發(fā)射物15OOiWZ 2分鐘)。因此在公知的方法中缺陷是，該P(yáng)ET分析雖然在其他離子發(fā)射(Ionenprojektilen)情況下是可能的，然而由于各自的半衰期(Halbwertszeiten)，總是在每個(gè)部分(Fraktion)之后僅僅進(jìn)行死后的(posthume)分析。由此不能進(jìn)行對(duì)在患者中的射線(xiàn)的同時(shí)觀察。目前除了如在GSI亥姆霍茲重離子研究中心采用的h-beam PET之外，沒(méi)有可以用于分析瞬發(fā)的伽馬射線(xiàn)的，S卩，可臨床用于患者中的射線(xiàn)的定位的標(biāo)準(zhǔn)方法。物理中通常的分辨能量的分光計(jì)也不適合于此，因?yàn)槠湓?jīng)提供錯(cuò)誤信息能量而不是地點(diǎn)，因?yàn)槠溥€具有低效率(僅在百分率范圍的響應(yīng)概率(Ansprechwahrscheinlichkeit)),并且因?yàn)樵撔室话汶S著伽馬能量而降低并且對(duì)于MeV范圍來(lái)說(shuō)很小。閃爍伽馬探測(cè)器如NaJ或塑料閃爍器，或其他伽馬探測(cè)器(硅(Si)或鍺(Ge)半導(dǎo)體)本身不具有方向分辨率。該方向分辨率可以通過(guò)前面連接的準(zhǔn)直器來(lái)達(dá)到，但是仍?xún)H以效率為代價(jià)。無(wú)準(zhǔn)直器的康普頓探測(cè)器裝置也不能被有意義的采用，在該裝置中在第一散射薄膜中為了發(fā)射電子而將光子從薄膜中帶出并且然后從整個(gè)動(dòng)力學(xué)的分析中確定形成地點(diǎn)或初始的光子/伽馬量子的方向。之所以這樣，是因?yàn)榭灯疹D計(jì)數(shù)器也具有小的百分?jǐn)?shù)的小效率并且由此幾乎不適合臨床需要。因此測(cè)量瞬態(tài)發(fā)射的伽馬量子的按照本發(fā)明的探測(cè)器裝置和方法是具有優(yōu)勢(shì)的。伽馬量子在此具有另一種時(shí)間結(jié)構(gòu)，根據(jù)治療射線(xiàn)的時(shí)間結(jié)構(gòu)，即根據(jù)離子束是否是如在同步加速器中那樣連續(xù)的(或準(zhǔn)連續(xù)的)，或者射線(xiàn)是否以如在目前開(kāi)發(fā)的激光驅(qū)動(dòng)的加
13速器中發(fā)射的微脈沖。(具有其時(shí)間結(jié)構(gòu)的回旋加速器近似于加脈沖的加速器類(lèi)型)。圖7示出了一種方法，利用該方法可以確定粒子束22在物體M的待照射的目標(biāo)體積23中的入射深度。在方法步驟200中確定粒子束的方向。這點(diǎn)優(yōu)選利用確定粒子束22的至少一個(gè)側(cè)邊位置的第一探測(cè)部件20進(jìn)行。在第二方法步驟210中利用位置分辨的探測(cè)部件確定通過(guò)粒子束22在目標(biāo)體積23中形成的光子的ζ位置。在方法步驟220中將目標(biāo)體積23中粒子束22的確定的χ/或y位置和確定的ζ位置組合，并且確定在目標(biāo)體積中照射的矩陣點(diǎn)。在方法步驟225中可以輸出控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)可以被饋入到用于控制照射裝置和/或加速器裝置的控制裝置中。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，方法步驟210可以替換地通過(guò)測(cè)量向前、即在射線(xiàn)方向上看發(fā)射的光子的渡越時(shí)間來(lái)進(jìn)行。在作為用于光子的停止探測(cè)器的第二探測(cè)部件和目標(biāo)體積中光子通過(guò)粒子束的產(chǎn)生地點(diǎn)之間的距離在此通過(guò)對(duì)光子的渡越時(shí)間的測(cè)量來(lái)確定。由此可以確定在目標(biāo)體積中光子的精確的產(chǎn)生地點(diǎn)。第二探測(cè)部件52在此基本上以零度、優(yōu)選在射線(xiàn)軸102上布置。由此可以確定粒子束22在目標(biāo)體積23中的入射深度。
權(quán)利要求
1.一種用于探測(cè)在目標(biāo)體積中施加的粒子束0 的入射深度的探測(cè)器裝置，具有至少一個(gè)探測(cè)部件05，52)，其被構(gòu)造并且設(shè)計(jì)用來(lái)采集在目標(biāo)體積形成中的光子、特別是伽馬量子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，設(shè)置另一個(gè)探測(cè)部件(20)，其中，該另一個(gè)探測(cè)部件OO)是第一探測(cè)部件并且所述至少一個(gè)探測(cè)部件(25,5 是第二探測(cè)部件05，52)，其中，所述至少第二探測(cè)部件(25,5 在粒子束0 的射線(xiàn)方向上看被布置在第一探測(cè)部件OO)的后面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述第一探測(cè)部件OO)被這樣構(gòu)造和設(shè)計(jì)，使得借助所述第一探測(cè)部件OO)能夠確定在至少一個(gè)側(cè)邊的維中的粒子束02)的方向。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述第一探測(cè)部件OO)被這樣構(gòu)造并設(shè)計(jì)，使得借助所述第一探測(cè)部件OO)能夠確定在至少一個(gè)與第一側(cè)邊維不同的第二側(cè)邊維上的粒子束0 的方向。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述第一探測(cè)部件OO)是電離室或絲室。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述第二探測(cè)部件(25,5 被構(gòu)造并且設(shè)計(jì)用于位置分辨地探測(cè)在目標(biāo)體積中形成的光子、特別是伽馬量子。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述第二探測(cè)部件0 片狀地構(gòu)造。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述第二探測(cè)部件(25)的薄片以薄片(1，2，3，4，5，6，7，8，9，10)的前端面(104)垂直于粒子射線(xiàn)軸(102)布置。
9.一種用于照射物體04)中的目標(biāo)體積03)的照射裝置，具有加速器裝置、用于控制粒子束0 的控制部件和按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置(100，150)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照射裝置，其中，所述探測(cè)器裝置(100，150)被這樣構(gòu)造和設(shè)計(jì)，使得其產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)能夠被饋入到照射裝置的控制部件中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的照射裝置，其特征在于，所述探測(cè)器裝置(100，150)具有至少一個(gè)用于探測(cè)光子的探測(cè)部件05，52)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的照射裝置，其特征在于，設(shè)置第一探測(cè)部件(20)和/或第二探測(cè)部件05，52)，其中所述第一探測(cè)部件OO)和第二探測(cè)部件(25，52)被布置在相對(duì)于目標(biāo)體積的至少兩個(gè)不同的位置上、優(yōu)選地被布置在兩個(gè)互相垂直的位置。
13.一種用于確定物體04)中、特別是在物體04)的目標(biāo)體積03)中粒子束02)的入射深度的方法，其中，借助探測(cè)器裝置(100，150)，特別是按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的探測(cè)器裝置采集通過(guò)粒子束0 在物體04)中的相互作用產(chǎn)生的光子、特別是伽馬量子。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，采集，特別是利用位置分辨的探測(cè)部件OO)采集粒子束02)的方向、特別是目標(biāo)體積03)中粒子束02)的側(cè)邊地點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，在粒子射線(xiàn)軸(10 外部的多個(gè)位置上互相獨(dú)立地采集光子、特別是伽馬量子。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助對(duì)光子的從目標(biāo)體積中的形成地點(diǎn)到探測(cè)部件(5 的渡越時(shí)間的測(cè)量來(lái)確定光子的在利用粒子束02)照射的物體04)的目標(biāo)體積03)中的形成地點(diǎn)。
全文摘要
提出了一種用于探測(cè)在目標(biāo)體積(23)中施加的粒子束(22)的入射深度的探測(cè)器裝置，具有至少一個(gè)探測(cè)部件(25，52)。探測(cè)部件(100，150)被構(gòu)造并且設(shè)計(jì)用來(lái)采集在目標(biāo)體積形成中的光子、特別是伽馬量子。此外提出了一種用于確定物體(24)中，特別是在物體(24)的目標(biāo)體積(23)中粒子束(22)的入射深度的方法，其中，采集通過(guò)粒子束(22)在物體(24)中的相互作用產(chǎn)生的光子、特別是伽馬量子。
文檔編號(hào)G01T1/169GK102369457SQ201080015525
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者G.克拉夫特 申請(qǐng)人:Gsi亥姆霍茲重離子研究中心有限責(zé)任公司