[发明专利]多重的有效深度调制器

说明书

技术领域

用于匹配一个粒子射束的有效深度的装置和方法。

本发明涉及一种在权利要求1中给出的装置和一种在权利要求6中给出的方法，用于匹配一种粒子射束治疗设备的一个粒子射束的有效深度。

背景技术

总的来说一种用于治疗肿瘤疾病的医学治疗方法被称作射束治疗。在此，将高能的光子射线（x射线、γ射线）或粒子射线（电子、质子、离子）对准一个病人的待治疗的身体区域。优选将粒子射束治疗设备用于治疗肿瘤。这些粒子射束治疗设备具有的优点是，在照射一个目标对象（靶）时，粒子射束的绝大部分能量被传到靶上，而只有很少的能量传到健康的组织上。因此可以将较高的放射剂量用于治疗病人。

利用一种加速设备产生高能的离子射线用于粒子射束治疗。加速到高能量的粒子形成一个粒子射束并紧接着对准待照射的组织。粒子侵入待照射的组织并在那里在一个限定的区域内放出其能量。粒子射束的侵入深度尤其取决于粒子射束的能量。粒子射束的能量越高，粒子侵入待照射的组织越深。与利用x射束和电子射束工作的传统的放射方法相比，该粒子射束治疗的特征在于，粒子的能量在一个限定的和可界定的区域内放出。借此可以更精确地对例如一个肿瘤进行照射并且可以更好地保护周围的组织。

为了能够针对性地控制一个目标体积或肿瘤的各个体积单元并且能够为体积单元优化地匹配一个射束剂量，开发了一种用于粒子射束的网格扫描装置。利用该网格扫描装置将目标体积分为一些相同微粒有效深度的层并且网格形地经由各个层引导一个由粒子构成的细的、强度受控的铅笔射束。因此与通过一个粒子加速器的有效的能量变化一起，可以在每一任意的目标体积的三个维度中达到一个准确的照明。但在不变地预定粒子射束的动能情况下，一种精确的3D剂量使用只有在目标体积的位置在时间上不改变时才会出现。在头部的区域内这可以借助单个制成的头部面具通过固定达到。但在内部的器官中这是不可能的，这些器官例如由于呼吸而运动，像例如肺或在胸腔区域内的器官。例如在胸部区域内目标体积的运动特别是有问题的，因为在一根肋骨的阴影区域内的目标体积可能运动。

由现有技术已知一些用于匹配粒子射束的有效深度的侵入深度的装置，该侵入深度亦即优选在目标体积运动时，在照射的组织中的布喇格氏（Bragg）最大值的位置。在此，布喇格氏最大值说明最大的能量损失继而也说明最大的伤害。而借助网格扫描磁铁的快速的控制可以补偿沿射束方向看目标体积的侧向位移，但沿射束方向的位移需要粒子的比能量的快速匹配继而在组织的深度中的布喇格氏最大值的位置的快速匹配。

这借助一种所谓有效深度调制来达到。一个高能量的细的粒子射束，如它有些由一个同步加速器或一个回旋加速器提供，在通过一块同质材料时遭受无疑地确定的能量损失。通过改变这种无源的有效深度调制器的厚度（有效深度调制器也称为“范围移动器（Range shifter）”），可以调节粒子的起始速度继而调节其在组织中的有效深度。通过有效深度调制器的一个楔形的、阶梯形的或弯曲的结构达到厚度的变化。

由文件DE 199 07 098 A1已知一种这样的解决方案。在那里描述的设置中，有效深度调制器包括一个双楔系统，其中两个安装在每个直线电机上的有机玻璃楔装置（包括多个楔）通过改变其相互相对位置继而改变在各楔的重叠区域内的材料厚度来调制射束能量和射束有效深度。

在检测目标体积的侧向位移时，需要一个比在目标体积的纵向位移时更大的重叠区域（约20×20cm²）。这可以通过使用更大尺寸的双楔系统达到。双楔系统的重量在这样的尺寸时可能限制调制速度继而限制最大的扫描速度。

发明内容

本发明的任务是克服这些缺点并且给出一种改进的用于匹配一种粒子射束治疗设备的粒子射束的有效深度的装置。

按照本发明，所提出的任务利用独立权利要求1的用于匹配一种粒子射束治疗设备的一个粒子射束的有效深度的装置、独立权利要求5的粒子射束治疗设备和独立权利要求6的用于匹配一种粒子射束治疗设备的一个粒子射束的有效深度的方法得以解决。

本发明要求一种用于匹配一种粒子射束治疗设备的一个粒子射束的有效深度的装置。粒子射束治疗设备包括至少两个接连设置的有效深度匹配机构，在这些有效深度匹配机构中，粒子射束在横穿时遭受能量损失。对此有利的是，可以由此更快和更精确地匹配一个粒子射束的有效深度。

优选的是，在粒子射束治疗设备中，有效深度匹配机构可以设置在一个最后的偏转磁铁之后。