(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポジトロン断層撮影器（４）による、治療用照射中に照射装置（２）のマイクロパルス状粒子ビーム（３）の付与をコントロールするための方法であって、
前記方法は、前記照射装置（２）と前記ポジトロン断層撮影器（４）とデータ処理システム（１）とを有する装置によって実行され、
前記方法は、前記データ処理システム（１）が、前記断層撮影器（４）の異なる複数の検出器における２つの光子の衝突の許容される時間差（２Ｔ）によって定められるコインシデンス時間窓（２Ｔ）と、プロンプト窓と、真のコインシデンスの無い遅延窓との間の時間差（ｔｄ）とを用いて、真のコインシデンスを求める、ステップを含み、
ここで、前記コインシデンス時間窓（２Ｔ）も、プロンプト窓と遅延窓との間の前記時間差（ｔｄ）も、前記照射装置（２）の高周波加速器（５）の、前記粒子ビーム（３）の粒子を加速する交流電圧の周波数によって定まる、前記粒子ビーム（３）のマイクロパルス周期の持続時間（ｔｃ）の整数倍である、
ことを特徴とする、ポジトロン断層撮影器（４）による、治療用照射中に照射装置（２）のマイクロパルス状粒子ビーム（３）の付与をコントロールするための方法。
【請求項２】
前記データ処理システム（１）が、患者（７）の照射中に求められた、真のコインシデンスを表すデータを、時間および／または人物に関連させて、格納する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
治療用照射中に照射装置（２）のマイクロパルス状粒子ビーム（３）の付与をコントロールするための装置であって、当該装置は、
前記照射装置（２）と、
インビームポジトロン断層撮影器（４）と、
データ処理システム（１）とを有しており、
前記データ処理システム（１）は、前記断層撮影器（４）の異なる複数の検出器における２つの光子の衝突の許容される時間差（２Ｔ）によって定められるコインシデンス時間窓（２Ｔ）と、プロンプト窓と、真のコインシデンスの無い遅延窓との間の差（ｔｄ）とを用いて、真のコインシデンスを求めるデータ処理システム（１）であって、
ここで、前記コインシデンス時間窓（２Ｔ）も、プロンプト窓と遅延窓との間の前記時間差（ｔｄ）も、前記照射装置（２）の高周波加速器（５）の、前記粒子ビーム（３）の粒子を加速する交流電圧の周波数によって定まる、前記粒子ビーム（３）のマイクロパルス周期の持続時間（ｔｃ）の整数倍である、
ことを特徴とする、治療用照射中に照射装置（２）のマイクロパルス状粒子ビーム（３）の付与をコントロールするための装置。
【請求項４】
前記データ処理システム（１）は、いわゆる「Ｄｅｌａｙｅｄ  ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」方法によって、プロンプトコインシデンスタイミング回路および遅延コインシデンスタイミング回路を用いて、偶発コインシデンスを訂正するデータ処理システム（１）である、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記コインシデンス時間窓の持続時間と、プロンプト窓と遅延窓との間の遅延の持続時間は、可変に、または、固定的に、前記データ処理システム（１）に実装されている、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記断層撮影器（４）の前記検出器の場所情報が求められるように、前記データ処理システム（１）が前記断層撮影器（４）と接続されている、請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記データ処理システム（１）は、前記断層撮影器（４）および前記照射装置（２）の制御装置（８）および／または粒子検出器と接続されている、請求項３記載の装置。
【請求項８】
前記照射装置（２）の前記加速器（５）の後に、前記粒子ビーム（３）内に、前記粒子ビーム（３）のビーム領域を成形する装置（６）が位置している、請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポジトロン断層撮影器を用いた、ビーム照射装置によるマイクロパルス状粒子の治療用照射をコントロールするための方法および装置に関する。
【０００２】
独国特許出願公開第１０２００４００９７８４号明細書から、インビームポジトロン断層法（ＰＥＴ）を用いた放射線療法治療の監視時に得られる測定値の修正方法が公知である。ここでＰＥＴデータ収集部は、加速器のマイクロパルス化部と結合されている。この場合に、生じる誤り率は、統計的な信頼性を高めることによって低下する。しかし、このような方法の使用には、加速交流電圧またはビーム路内に存在する検出器（通常は、ホドスコープと称される）と、ＰＥＴスキャナーのデータ処理システムとの、コストが極めて高い同期化が必要である。
【０００３】
用語「インビームポジトロン断層法（ｉｎ−ｂｅａｍ  ＰＥＴ）」は、粒子ビームを用いた放射線治療をコントロールするためにポジトロン断層法（ＰＥＴ）を利用することを表している。イオン源、加速器システムおよびイオンビーム搬送システムを有するイオン放射線治療システムは、特に、文献、欧州特許第０９８６０７０号明細書から公知である。
【０００４】
核医学診断におけるＰＥＴトレーサーイメージングとは異なり、インビームＰＥＴでは、β＋放射能が、放射性トレーサ物質の形態で患者に与えられない。放射性核種は、むしろ、治療用放射線の粒子と照射された組織の原子核との核相互作用によって生じる、または、放射性ビームそのものに由来する。用語「粒子」はここで、プロトンまたは軽イオンを表している。被照射体におけるβ＋放射能の空間分布は、線量分布と関連しており、従って、照射計画に応じた粒子ビームによる線量分布の正しい付与を検査するのに用いられる。腫瘍照射中のインビームＰＥＴ測定は公知のように、シンクロトロンをベースにした装置で行われる。シンクロトロンは、パルス状ビームを供給する高周波加速器である。パルス持続時間と、順次連続するパルスの間の休止時間は典型的に、数秒である。このような様式のパルス化は、以降で、マクロパルス化と称される。
【０００５】
ＰＥＴデータ収集部は、加速器の制御ユニットと次のように結合されている。すなわち、ＰＥＴスキャナーによるビームのパルス状採取の間に記録されたコインシデンスイベントと、マクロパルス間の休止時間中に記録されたコインシデンスイベントとを区別することが可能であるように結合されている。公知のように、放射線付与中に検出される多数の偶発コインシデンスイベントによって、著しい画像アーチファクトが生じてしまう。今のところ唯一の、これを回避する方法は、ビームのマクロパルスの間に検出されるコインシデンスを完全に却下することである。これに関しては文献、Ｅｎｇｈａｒｄｔ，Ｗ．、Ｃｒｅｓｐｏ，Ｐ．、Ｆｉｅｄｌｅｒ，Ｆ．、Ｈｉｎｚ，Ｒ．、Ｐａｒｏｄｉ，Ｋ．、Ｐａｗｅｌｋｅ，Ｊ．およびＰｏｅｎｉｓｃｈ，Ｆ．著「Ｃｈａｒｇｅｄ  ｈａｄｒｏｎ  ｔｕｍｏｕｒ  ｔｈｅｒａｐｙ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｂｙ  ｍｅａｎｓ  ｏｆ  ＰＥＴ（Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ａ，２００４，５２５，２８４−２８）」を参照されたい。
【０００６】
連続波加速器をベースにした装置での上述した公知の方法の使用は、不可能である。なぜなら、このような加速器、特に、イソクロナスサイクロトロンは、マイクロパルス構造のみを有している準連続粒子ビームを生成するからである。この装置では、これまで、治療後の照射コントロールしか可能ではなかった。これに関しては文献、Ｎｉｓｈｉｏ，Ｔ、Ｍｉｙａｔａｋｅ，Ａ．、Ｏｇｉｎｏ，Ｔ．、Ｎａｋａｇａｗａ，Ｋ．、Ｓａｉｊｏ，Ｎ．およびＥｓｕｍｉ，Ｈ．著「Ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｕｓｅ  ｏｆ  ａ  Ｂｅａｍ  ＯＮ−ＬＩＮＥ  ＰＥＴ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  ｏｎ  ａ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｇａｎｔｒｙ  Ｐｏｒｔ  ｉｎ  Ｐｒｏｔｏｎ  Ｔｈｅｒａｐｙ（Ｉｎｔ  Ｊ  Ｒａｄｉａｎｔ  Ｏｎｃｏｌ  Ｂｉｏｌ  Ｐｈｙｓ，２０１０，７６，２７７−２８６）」を参照されたい。
【０００７】
文献、独国特許出願公開第１０２００４００９７８４号明細書に記載されている技術的な解決方法は、技術的なコストが高いために、これまで装置に実装されていない。
【０００８】
択一的に、この課題は、加速器の付加的なマクロパルス化によって解決される。これによって、シンクロトロンで試された技術的な解決方法が、連続波加速器にも使用可能になる。この技術的な解決方法には複数の欠点が伴う。放射時間が長く、粒子治療設備の効率的な利用の観点において、および、医学的な理由から、合理的でない。さらに、放射時間が長いことによって、ポジトロン放射器の元来の分布が生物学的なプロセス（いわゆるウォッシュアウト）によって変えられてしまい、照射計画の推測が、制限されてしか可能でなくなってしまう。なぜなら、ウォッシュアウトは、モデルによって十分に良好に表すことができないからである。さらに、ビームゲーティングを用いて、動いている目的体を照射する場合には、呼吸周期と類似した持続時間のパルス周期を有するパルス状ビームは、加速器のマクロパルス周波数と患者の呼吸周波数と間にうなりが生じる可能性があるので、問題である。
【０００９】
請求項１および３に記載されている、本発明の課題は、照射装置によるマイクロパルス状粒子ビームの照射を、照射中、コントロールすることである。
【００１０】
上述の課題は、請求項１および３の特徴部分に記載されている構成によって解決される。
【００１１】
この方法および装置は、特に、次のような特徴を有する。すなわち、ポジトロン断層撮影器を用いた、照射装置によるマイクロパルス状粒子ビームの治療用照射が、照射中、コントロール可能である、という特徴を有する。
【００１２】
このために、真のコインシデンスが、
・断層撮影器の異なる複数の検出器における２つの光子の衝突の許容される時間差２Ｔによって定められたコインシデンス時間窓と、
・プロンプト窓と、真のコインシデンスの無い遅延窓との間の差と、
を用いて求められる。
【００１３】
ここで、コインシデンス時間窓２Ｔも、プロンプト窓と遅延窓との間の時間差ｔｄも、高周波加速器の加速交流電圧の周波数によって定まる、粒子ビームのマイクロパルス周期の持続時間ｔｃの整数倍である。マイクロパルス周期は、マイクロパルスと、マイクロパルス間の休止時間とによって規定される。
【００１４】
このような持続時間は、粒子ビームの粒子を加速する交流電圧の周波数によって得られ、これによって選択される。
【００１５】
従って、高周波加速器において加速され、マイクロパルス状ビームを表す粒子による放射線治療の場合に、インビームポジトロン断層法（ＰＥＴ）が、臨床上、使用可能である。ここで、マイクロパルス状ビームでのβ＋放射器の空間分布の測定が可能になり、必然的に発生する、偶発コインシデンスの数が、正しく検出され、訂正される。
【００１６】
ポジトロン断層法自体は、ポジトロンおよび電子の対消滅（Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）時に生じる光子の検出に基づいている。これらの光子は、共直線的に送出され、それぞれ、５１１ｋｅＶのエネルギーを有している。
【００１７】
コインシデンスは、公知のように、複数のイベントの同時発生を表している。ポジトロン断層法の場合には、コインシデンスは、ポジトロン断層撮影器の２つの検出器における光子検出の同時発生を表している。実際のビーム検出器の時間的な分解能のために、それが幅２Ｔのコインシデンス時間窓内で生じる場合には、この同時発生は、事実とみなされる。ビーム測定技術では、用語「コインシデンス」はさらに、次のように定められる。
・異なる複数の検出器によって記録されたビーム成分間に、因果関係が生じている場合に、真のコインシデンスが記録される。
・偶発コインシデンスは、異なる検出器における、因果関係の無い、複数の放射イベントの検出の同時発生に基づいて生じる。ここで偶発コインシデンスは、ポジトロン断層法における、基盤の重要な要素であり、真のコインシデンスと、偶発コインシデンスとは、測定技術的に相互に区別可能ではない。
・プロンプトコインシデンスは、時差０±Ｔで複数のイベントの同時発生が生じる、という特徴を有している。ポジトロン断層法では、プロンプトコインシデンスは、真のコインシデンスでも、偶発コインシデンスでもある。
・放射イベントの検出が時差を伴って行われ、時点０で１つの検出器が光子を検出し、第２の検出器が、光子を、時間ｔｄ±Ｔだけ遅延した窓で記録すると、遅延コインシデンスが記録される、という特徴を遅延コインシデンスは有している。
【００１８】
真のコインシデンスは、定義に従うと、対消滅イベントにのみ由来する。ここで生じる複数の光子は、５１１ｋｅＶのエネルギーを伴って、同時に現れる。
【００１９】
プロンプト時間窓および遅延時間窓におけるコインシデンスの数を比較する公知の方法「Ｄｅｌａｙｅｄ  ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」によって、偶発コインシデンスの数の程度が見出される。検出器の信号を遅延させる意図は、真のコインシデンスを取り除く、というものである。すなわち、遅延時間窓において記録されたコインシデンスは、真のコインシデンスではあり得ない。すなわち、誘引する光子は、同一の消滅イベントから生じない。従って、遅延窓には偶発コインシデンスのみが残り、偶発コインシデンスの数に対して、見込み数を得る。次に、この見込み数を、プロンプト窓におけるコインシデンスの数から減算すると、真のコインシデンスの数が得られる。このような時間スケール（１０ｎｓ〜１００ｎｓ）上で、各検出器での単独計数率が変化しない、または、無視できる程度にしか変化しない場合に限り、このアプローチは正しい。
【００２０】
しかしマイクロパルス状ビームによる治療用照射時には、この時間スケール上で、各検出器での単独計数率は変化する。検出器の単独計数率は、典型的に、係数１０３〜１０４だけ変動する。この変動は、粒子の到着後、ｆｓ範囲からｐｓ範囲で生じるプロンプト核反応によって生じる。ここで生じる光子も、プロンプト窓内で、２つの検出器に入射し、プロンプトコインシデンスを生成するが、真のコインシデンスは生成しない。励起された状態の、極めて短い寿命によって、プロンプト光子の放出と、同様に、加速交流電圧の周波数によって特定されるビームのマイクロパルス構造とが関連付けされる。この周波数は、時間窓２Ｔおよびｔｄの時間スケール上にある。時間窓を任意に設定すると、検出されるコインシデンスの数は、ビームの位相に対して相対的に、時間窓の位置に依存する。この結果、偶発コインシデンスの数が正しく見積もられず、明確なアーチフェクトが、偶発コインシデンスの作用によって、画像内に生じてしまう。
【００２１】
本発明では、コインシデンス時間窓２Ｔも、プロンプト窓と遅延窓との間の差ｔｄも、これらの時間が、２つのマイクロパルスの間の差ｔｃの整数倍であるように選択される。すなわち、
２Ｔ＝ｎ・ｔｃ、ここでｎ＝１，２，３，．．．である（１）
および
ｔｄ＝ｍ・ｔｃ、ここでｍ＞ｎであり、ｎ，ｍは自然数である整数である（２）
【００２２】
時間窓の幅によって、まずは、常に、等しい数のマイクロパルスが積分され、次に、常に、各全周期が積分される。このような条件を遵守することによって、整数倍のマイクロパルス周期にわたって平均化された、プロンプトコインシデンスまたは遅延コインシデンスの数が検出される。従って、マイクロパルス周期内のコインシデンス率の時間依存性は、関連しない。
【００２３】
加速交流電圧の可変周波数を有する加速器の場合には、時間窓２Ｔおよびｔｄを相応に選択するだけでよい。文献、独国特許出願公開第１０２００４００９７８４号明細書に記載されている方法において必要な、マイクロパルス状ビームの位相位置と、ＰＥＴスキャナーのデータ処理システムとのコストのかかる同期化は省かれる。
【００２４】
従って、本発明の方法は、雑音の増大、ひいては、画質の低下を生じさせる偶発コインシデンスを訂正するという、特徴を有している。有利には、これによって、患者への照射中に直接的にデータ収集を行うことができる。
【００２５】
時間に依存した核種の活動性の構築は、流れ込む粒子の流束密度の係数と、相互作用横断面の係数と、被照射体内に存在するターゲットコアの数の係数と、消滅定数のマイナスからの、１から指数関数を引いたものからの係数と時間との積である。消滅定数は、半減期によって除算された、数２の自然対数から生じる。
【００２６】
イオンビームの照射中に生じ、ポジトロン断層法に使用可能である核種は、公知のように、特に、１０Ｃ（Ｔ１／２＝１９．３１秒），１１Ｃ（Ｔ１／２＝２０．３３分），１３Ｎ（Ｔ１／２＝９．９７分）および１５Ｏ（Ｔ１／２＝１２２．２４秒）であり得る。ここで括弧内には、各半減期（Ｔ１／２）が記載されている。括弧内に記載されている半減期と、粒子ビームのマイクロパルス化の周期持続時間と比較して、平均的な活動性の構築は遅延に行われるので、これを、核医学的な使用のケースにおいて次第に弱まる場合のように、無視することができる。
【００２７】
従って、この方法および装置は、連続波またはパルス状ビームを出力する照射装置での使用のために構想されている。このビームは、高周波加速器によって生じるマイクロパルス化を有している。この種の加速器は、このために、公知のサイクロトロン、シンクロトロンまたは線形加速器であり得る。
【００２８】
高周波加速器は、加速交流電圧の周期によって得られるマイクロパルス構造を有するビームを生成する。パルス周期、すなわち、パルス持続時間と２つのパルス持続時間の間の休止時間との合計は、ここで、加速電圧の周期の整数倍に相当する。結果として生じるマイクロパルス化の周波数は、通常、ＭＨｚ領域またはＧＨｚ領域にある。連続波（ｃｗ）加速器では、加速交流電圧は、中断されずに印加される。ｃｗビームが生じる。これとは異なり、加速交流電圧が周期的に中断される場合には、ビームは、上述したマイクロパルス化の他に、マクロパルス化を得る。このビームはこの場合、もはや、ｃｗビームとは称されず、パルス状ビームと称される。従って、この方法および装置は、（マクロ）パルス状加速器にも使用される。なぜなら、このビームは、マクロパルスの間、ｃｗビームと見なされるからである。
【００２９】
連続波粒子ビームを伴う加速装置の実現は、パルス状粒子ビームを伴う照射装置と比べて、より経済的である。ここで特に、加速装置であるイソクロナスサイクロトロンは構造的にコンパクトであり、特別な信頼性とビーム安定性とを特徴とする。本発明の方法は、医療的な実務に対して、連続波加速器での照射中のコントロールのために、ポジトロン断層法を使用することを初めて可能にした。
【００３０】
さらに、ポジトロン断層法の測定時には、照射中、活動性分布に対する代謝の影響は、照射後の測定時と比べて格段に少ない。これに関しては、文献、Ｆｉｅｄｌｅｒ，Ｆ．，Ｐｒｉｅｇｎｉｔｚ，Ｍ．，Ｊｕｅｌｉｃｈ，Ｒ．，Ｐａｗｅｌｋｅ，Ｊ．，Ｃｒｅｓｐｏ，Ｐ．，Ｐａｒｏｄｉ，Ｋ．，Ｐｏｅｎｉｓｃｈ，ＦおよびＥｎｇｈａｒｄｔ，Ｗ．著「Ｉｎ−ｂｅａｍ  ＰＥＴ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｈａｌｆ−ｌｉｖｅｓ  ｏｆ  １２Ｃ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  β＋−ａｃｔｉｖｉｔｙ（Ａｃｔａ  Ｏｎｃｏｌｏｇｉｃａ，２００８，４７，１００７−１０８６）」およびＨｅｌｍｂｒｅｃｈｔ，Ｓ．，Ｅｎｇｈａｒｄｔ，Ｗ．，Ｐａｒｏｄｉ，Ｋ．，Ｄｉｄｉｎｇｅｒ，Ｂ．，Ｄｅｂｕｓ，Ｊ．，Ｋｕｎａｔｈ，Ｄ．，Ｐｒｉｅｇｎｉｔｚ，Ｍ．およびＦｉｅｄｌｅｒ，Ｆ．著「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  ｗａｓｈｏｕｔ  ｏｆ  ｐｏｓｉｔｒｏｎ  ｅｍｉｔｔｅｒｓ  ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｄｕｒｉｎｇ  ｃａｒｂｏｎ  ｉｏｎ  ｈｅａｄ  ａｎｄ  ｎｅｃｋ  ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（Ｍｅｄｉｃａｌ  ｐｈｙｓｉｃｓ．２０１３，４０，０９１９１８）」を参照されたい。
【００３１】
これに加えて、ビーム付与中の測定時に得ることができる計数率は格段に高い。これによって、より良好な画質並びに画像の高い診断価値が得られる。付与そのものの間に測定が行われるので、データ収集のための付加的な時間は必要無い。これは、診断に関する動作の流れに効果を有し、患者当たりの処理時間が低減される。これによって、患者数が上昇し、この方法のアクセプタンスが促進され、患者の個々の負荷が低減される。
【００３２】
本発明の有利な構成は、請求項２および４〜６に記載されている。
【００３３】
請求項２の発展形態によれば、患者の照射中に求められた、真のコインシデンスを表すデータは、時間および／または人物に関連して、データ処理システムに格納される。
【００３４】
請求項４の発展形態によれば、データ処理システムは、いわゆる、「Ｄｅｌａｙｅｄ  ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」方法を用いて、プロンプトコインシデンスタイミング回路および遅延コインシデンスタイミング回路を用いて、偶発コインシデンスを訂正するデータ処理システムである。
【００３５】
請求項５の発展形態によれば、コインシデンス時間窓の持続時間と、プロンプト窓と遅延窓との間の遅延の持続時間は、可変に、または、固定的に、データ処理システムに実装されている。
【００３６】
請求項６の発展形態によれば、データ処理システムは、断層撮影器と次のように接続されている。すなわち、断層撮影器の検出器によって求められた、衝突している光子の場所情報が検出されるように、接続されている。
【００３７】
請求項７の発展形態によれば、データ処理システムは、断層撮影器と、および、場合によっては、照射装置の加速器の制御装置と、および／または、付加的な粒子検出器と接続されている。従って、このデータ処理システムは、リアルタイムコントロールおよび同時コントロールを含む、患者の治療用照射を実行する中央制御装置である。
【００３８】
請求項８の発展形態によれば、粒子ビーム内には、照射装置の加速器の後に、粒子ビームのビーム領域を成形する装置が存在する。この装置はさらに、粒子ビームフォーカシング装置、粒子ビーム散乱装置または粒子ビーム成形装置であり得る。ここではこれは、単なる人体であってもよい。
【００３９】
本発明の実施例を、図面に、それぞれ概略的に示し、以降で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】治療用照射中のマイクロパルス状粒子ビームの付与をコントロールする装置
【図２】連続波加速器において加速されたビームが照射されている対象物でのポジトロン断層撮影器の計数率
【図３】マイクロパルス周期の持続時間の整数倍である、コインシデンス時間窓並びに遅延コインシデンス時間窓のための遅延の選択の図
【００４１】
後続の実施例では、治療用照射中の、マイクロパルス状粒子ビーム３の付与をコントロールするための方法と装置とが一緒に、詳細に説明される。
【００４２】
治療用照射中にマイクロパルス状粒子ビーム３の付与をコントロールするための装置は、実質的に、データ処理システム１から成る。このデータ処理システム１は、マイクロパルス状粒子ビーム３用の照射装置２、および、インビームポジトロン断層撮影器４の形態である、ポジトロン断層撮影器４と接続されている。
【００４３】
図１は、治療用照射中にマイクロパルス状粒子ビーム３の付与をコントロールするための装置を概略的に示している。
【００４４】
粒子ビーム３は、照射装置２において生成され、照射装置２の一部である加速器５において加速され、ビーム路内の装置６によって成形され、これに続いて患者７に付与される。加速器５および粒子ビーム３を成形する装置６は、制御装置８によって制御される。従って、照射装置２は、加速器５と、ビーム成形のための装置６と、制御装置８と、患者が横たわるための装置９とを有している。
【００４５】
インビームポジトロン断層撮影器４は、照射中のデータ収集が可能であるように、照射場所に位置付けされている。インビームポジトロン断層撮影器４のデータ処理システム１は、個々の検出器から形成された信号を処理する。インビームポジトロン断層撮影器４のデータ処理システム１と、加速器５の制御装置８との間のデータ線路は、粒子ビーム３の粒子を加速する交流電圧の周波数が可変である場合に、時間窓の設定のために用いられる。加速交流電圧の周波数が固定の場合には、このデータ線路は不必要である。
【００４６】
このデータ処理システム１は、断層撮影器４の異なる複数の検出器における２つの光子の衝突の許容される時間差２Ｔによって定められるコインシデンス時間窓２Ｔと、プロンプト窓と、真のコインシデンスの無い遅延窓との間の差ｔｄとを用いて真のコインシデンスを求めるデータ処理システム１である。ここで、このコインシデンス時間窓２Ｔも、プロンプト窓と遅延窓との間の時間差ｔｄも、加速器５の加速交流電圧の周波数によって定まる、粒子ビーム３の２つのマイクロパルスの間のマイクロパルス周期の持続時間ｔｃの整数倍である。
【００４７】
さらに、この時間ｔｃは、粒子ビーム３の粒子を加速する交流電圧の周波数によって定まる。加速交流電圧の周波数が可変である場合には、コインシデンス時間窓の持続時間およびプロンプト窓と遅延窓との間の遅延の持続時間は可変であり、この周波数が変化しない場合には、時間窓の持続時間は固定的に、または、可変に、データ処理システム１に実装されている。
【００４８】
さらに、図２は、連続波加速器での計数率を示し、図３は、マイクロパルス周期の持続時間の整数倍である、コインシデンス時間窓並びに遅延コインシデンス時間窓のための遅延の選択をそれぞれ概略的に示している。
【００４９】
照射装置２および／または患者７は相互に固定的に、または、相互に可動に配置可能である。さらに照射装置２は、結合された駆動機構を用いて、患者７の回りを回転することができる。従って、粒子ビーム３は種々の空間方向から送られる。これに対して、患者７は、例えばテーブルまたは椅子の形態の、１つまたは複数の自由度で可動な、患者７が横たわる装置上に位置しており、同じ作用が得られる。
【００５０】
照射は、ペンシルビーム（スキャニング）のアクティブな運動によって、または、幅の広い成形散乱ビーム（スキャッタリング）によって行われる。ここで粒子ビーム３内には、人体またはこれに相当した装置が搬入される。
【００５１】
照射装置２のマイクロパルス状粒子ビーム３用の加速器５は、例えば、公知のサイクロトロン、シンクロトロンまたは線形加速器である。
【００５２】
断層撮影器４は、公知のように、少なくとも２つの、対向して配置されている、対消滅光子を検出するのに適している検出器から成る。これらは、空間分解能を有していてもよい。これは例えば、シンチレータ、液体シンチレータ、半導体検出器または抵抗板チェンバ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｐｌａｔｅ  Ｃｈａｍｂｅｒ）、いわゆるＲＰＣである。シンチレータの光読み出しは、特に、二次電子増倍管（光電子増倍管：ＰＭＴ）または（ガイガー）フォトダイオードによって行われる。通常は、幾つかの検出器が１つのモジュールにまとめられ、この場合、このシステムはダブルヘッドカメラと称される。また、複数の検出器を完全なリングに配置することも、通常、行われる。ここで、照射中のデータ収集のための照射場所への組み込み時に、患者が横たわるシステムおよび放射線付与の自由度は、測定システムの空間的な設計に限定的に作用するということに留意されたい。
【００５３】
断層撮影器４または断層撮影器４の少なくとも１つの構成部分は、固定的に、または、１つまたは複数の自由度で可動に、構成可能である。さらに、断層撮影器４は、移動性のあるように、または、部分的に移動性のあるように構成すること、または、固定的に照射場所に設置することが可能である。このために、これは、レール、キャスターまたは支持アームによって設けられる。従って、これは場所が変えられるように配置されている。有利には、これが、少なくとも１つの駆動部に結合されてもよい。この駆動部は、制御のために、データ処理システム１および／または制御装置８と接続されていてよい。
【００５４】
データ処理システム１は、さらに、断層撮影器４を制御することができ、検出器に関する少なくとも１つの場所情報を供給し、測定された信号を処理する。ここで特に、偶発コインシデンスの数の修正が、治療用照射中、照射装置２のマイクロパルス状粒子ビーム３の付与をコントロールする、この方法に従って行われる。
【００５５】
このために、データ処理システム１は、照射を制御するためのシステム内に組み込まれる、または、このシステムとインタフェースによって接続される、または、このシステムに依存しない。さらに、データ処理システム１が、粒子ビーム３用の１つまたは複数の付加的な粒子検出器と接続されていてもよい。
【００５６】
さらに、データ処理システム１が公知のパーソナルコンピュータまたは公知のワークステーションであってよく、ここでは、相応するソフトウェアが実行される。さらに、特別に構築されたハードウェアが使用されてもよい。ここで、ハードウェアへの実装は特に、（アプリケーション）フィールドプログラマブル（ロジック）ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって行われる。離散した、複数のアナログモジュールおよび論理モジュールによる構築も可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  データ処理システム、  ２  照射装置、  ３  粒子ビーム、  ４  断層撮影器、  ５  加速器、  ６  ビーム成形装置、  ７  患者、  ８  制御装置、  ９  患者が横たわるための装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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