[发明专利]用于在辐照期间控制剂量施用的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在用能量束、特别是利用用来扫描(abrastern)目标体积的针样细离子束辐照身体内的运动目标体积期间控制剂量施用的方法，以及相应的辐照装置。

背景技术

在处理肿瘤时通常使用手术切除、放疗或化疗，或者使用这些方法的组合。在放疗时，治疗的目的是实现高的肿瘤局部剂量并尽可能最小化正常组织周围的负担。对此，辐照的能量或剂量沉积尽可能地与肿瘤适配。最近，使用离子代替光子进行辐照实现了好的疗效，这是因为能量或剂量沉积作为入射深度的函数具有尖锐的最大值(所谓的布拉格峰)。一种已知的方法是被动辐照应用，在该方法中通过特定适配的准直管形成射束。或者，还可以精确地聚焦离子束并且用针状细束(所谓的“笔形束”)三维扫描肿瘤(光栅扫描方法，点扫描方法，连续扫描方法)。在光栅扫描方法中，射束在栅格位置上保持一定的时间，并且在改变至下一个栅格位置时保持接通。与此相反，在点扫描方法中，射束在栅格位置之间是关闭的。在连续扫描方法中，射束在栅格位置上不静态停留，而是连续移动经过栅格位置。

目前除了质子之外还使用其他离子，特别是碳离子。部分也使用氖离子。使用这些离子的特征是，在细胞失活的情况下，比光子更高的相对生物有效性(RBW)。由于其对剂量水平、组织类型和主要是粒子种类和粒子能量的依赖，位于较深肿瘤区域的RBW基本上高于入口通道区域的RBW，并且因此带来额外的治疗利用。

近年来的较大临床成就是由本发明的申请人与海德尔堡大学、德国癌症研究中心和德累斯顿/罗森多夫研究中心共同研究在光栅扫描方法中使用碳离子和专用的辐照计划进行辐照所实现的。与被动辐照应用，特别是邻近肿瘤的被动辐照应用相比，这种方法的优点是基本上放弃吸收材料从而避免产生二次离子以及主要是所产生的剂量分布的良好顺应性。

开始时，主要治疗在颅底区域中以及沿着脊柱的肿瘤，可以通过立体定向固定将该肿瘤的运动减少到可忽略不计的最小值。在多种治疗中心使用所计划的光栅扫描方法的扩展临床应用还按照光栅扫描方法使用离子束、特别是碳离子束辐照其他肿瘤。而在身体躯干区域中的肿瘤会经历更剧烈的运动，例如由于患者的呼吸，此时，整个胸腔和腹部的一部分运动并发生变形，可能甚至通过患者心脏跳动。在使用扫描方法治疗运动的肿瘤或一般而言运动的目标体积时，面临的挑战是这种运动可能不利地影响能量沉积的均匀性。使用模型的试验已经显示，在应用扫描的射束时在目标体积中会发生过剂量和欠剂量，使得简单扩大围绕运动范围的目标体积，如在被动辐照应用中使用的那样，不能确保最佳治疗。

为了校正在扫描的辐照施用中运动的影响，目前研究了在使用安全余量的情况下的常常经细分的辐照、多重扫描(所谓的“rescanning”)、根据中断运动阶段的辐照（所谓的“门控”）、使用主动射束追踪(所谓的“tracking”)的运动补偿的辐照，或者上述方法的组合，并且将其用于临床前研究。在使用主动射束追踪(Tracking)的运动补偿的辐照中，辐照位置一直配合肿瘤运动。在此，将辐照方位侧面地与辐照方向并且将粒子有效范围连续地与肿瘤运动配合。对此可以参见S.O.的学位论文“Volume Conformal Irradiation of Moving Target Volumes with scanned ion beams”,TU Darmstadt,2004和C.Bert的“Bestrahlulngsplanung für bewegte Zielvolumina in der Tumortherapie mit gescanntem Kohlenstoffstrahl”,TU Darmstdt,2006，在此通过引用合并于此。在任何情况下，运动补偿的光栅扫描离子束应用对于粒子束-肿瘤治疗领域的技术人员而言原则上都是已知的。