[发明专利]用于确定输入待辐照的对象中的剂量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定在施加射线期间在利用能量粒子束辐照的对象中的剂量输入的方法，其中至少短时地和/或至少部分地确定位于在分别由能量粒子束辐照的目标体积区域之外的体积区域内的剂量输入。本发明还涉及一种具有至少一个监控装置的治疗监控系统。此外，本发明涉及一种辐照系统。

背景技术

用于施加、加工待加工的工件或用于改变待加工的工件的材料性能的不同类型和能量的辐射的应用在此期间按照现有技术对于不同的应用领域已经得以实现。

作为辐射类型在此不仅考虑光子辐射(也就是特别是光施加、利用X射线辐射的施加、UV光、红外线等)，而且尤其也考虑粒子辐射。粒子在此基本上可以是任意的(其中粒子在此尤其被理解为具有必要时也尽可能小的静止质量的粒子)。纯示例性地提及强子和轻子，特别地也提及微中子、电子、正电子、π-介子、介子、质子、中子、原子核(例如氦核)、原子或分子以及离子(特别是重离子，诸如氧离子、氦离子、氖离子或碳离子)。

在此所有辐照方式共同的是，通过辐射在利用辐射施加的对象中淀积特定的能量。然而，怎样淀积该能量的方式部分地强烈不同。而例如在光子辐射的情况下在宽的能量区域中的能量损失相对于穿透的物质是近似指数的，粒子束，在此特别是强子粒子(具体是光子、离子和重离子)具有突出的、所谓的布拉格尖峰(Bragg-Peak)。也就是，粒子在穿透物质时在其路径上首先失去相对小的能量。在粒子“卡住”之前一点向利用辐射施加的物质输出最大部分的能量。通过该布拉格尖峰不仅可以实现二维构造的剂量施加，而且尤其也可以实现三维构造的剂量施加(即在辐照的对象的不同深度中不同淀积的辐射剂量)。

不仅所使用的辐射的类型是多种多样的，而且利用辐射施加的对象的类型也是多种多样的。为了仅列举几个技术的应用领域，例如结合利用光子的施加可以考虑在建立结构化的半导体部件(例如存储组件、微处理器等)的情况下利用掩模和材料损坏或材料涂覆的结构化方法。光子也可以用于剪切和/或用于焊接工件(特别是当光子辐射以高能激光射线的形式存在时)。

对于电子射束的一种应用示例是所谓的电子束焊接，利用其例如可以将两个金属工件彼此焊接。当然也可以考虑分离或结构化过程。

在医学或兽医学中辐射用于治疗目的。例如使用X射线辐射来建立X射线图像(包括通过所谓的CT方法的三维图像；CT表示计算机断层造影)是公知的。电子射线也已经在医学中应用了数十年，例如用于治疗癌症肿瘤。在此期间利用光子和离子(特别是重离子)治疗肿瘤也已经建立为医学中的固定参数。基于已经描述的布拉格尖峰在光子/离子/重离子的情况下可能的是，通过相应地控制粒子束(例如在扫描过程的范围内)有针对性地向患者中的三维限制的且结构化的区域(即特别是肿瘤)施加辐射，而尽可能保护周围的组织。在此期间可以实现毫米范围内的精确性。

在扫描方法的情况下通常也应用细的粒子束(通常也称为铅笔细的粒子束)，其可以通过合适的偏转磁体来在侧向方向上(x-y平面)偏转并且通过合适的能量变化来控制其入射深度。通过相应地改变偏转和能量可能的是，“扫过”待辐照的对象的不同的利用剂量待施加的体积区域。通常在使用所谓的辐照计划(辐照规划)的条件下进行辐照。在此计算地仿真特定的辐照样本(也就是具有粒子束的不同的x-y偏转以及粒子束的合适的粒子能量的过程)，并且取决于位置地计算在利用辐射施加的身体中的由此分别引起的剂量输入。虽然在辐照的对象中淀积的剂量集中在布拉格尖峰的区域上，但是(尤其在沿着粒子束接近辐照点的区域中)淀积特定的剂量。在辐照规划的范畴内这样优化粒子束导向，使得在对象的待治疗的区域(通常称为CTV＝Clinical Target Volume，临床目标体积)内施加一定的最小剂量。相反，周围的物质(组织)应当置于尽可能小的剂量。

特别在问题出现在待辐照的对象(的部分区域)运动时。运动在此不仅可以包括平移运动，而且也可以包括扭转运动和/或压缩运动或拉伸运动。特别地结合扫描方法，对象和粒子束的运动在此可以彼此“干涉”，并且当采用不合适的对策时导致相对差的辐照结果。