[發明專利]用于確定輸入待輻照的對象中的劑量的方法

有效

• 申請號: 201280062359.0
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN103998097B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: C.伯特;R.魯克騰伯格
• 申請（專利權）人: GSI亥姆霍茲重離子研究中心有限責任公司
• 主分類號: A61B6/10
• 分類號: A61B6/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 熊雪梅

技術領域

本發明涉及一種用于確定在施加射線期間在利用能量粒子束輻照的對象中的劑量輸入的方法，其中至少短時地和/或至少部分地確定位于在分別由能量粒子束輻照的目標體積區域之外的體積區域內的劑量輸入。本發明還涉及一種具有至少一個監控裝置的治療監控系統。此外，本發明涉及一種輻照系統。

背景技術

用于施加、加工待加工的工件或用于改變待加工的工件的材料性能的不同類型和能量的輻射的應用在此期間按照現有技術對于不同的應用領域已經得以實現。

作為輻射類型在此不僅考慮光子輻射(也就是特別是光施加、利用X射線輻射的施加、UV光、紅外線等)，而且尤其也考慮粒子輻射。粒子在此基本上可以是任意的(其中粒子在此尤其被理解為具有必要時也盡可能小的靜止質量的粒子)。純示例性地提及強子和輕子，特別地也提及微中子、電子、正電子、π-介子、介子、質子、中子、原子核(例如氦核)、原子或分子以及離子(特別是重離子，諸如氧離子、氦離子、氖離子或碳離子)。

在此所有輻照方式共同的是，通過輻射在利用輻射施加的對象中淀積特定的能量。然而，怎樣淀積該能量的方式部分地強烈不同。而例如在光子輻射的情況下在寬的能量區域中的能量損失相對于穿透的物質是近似指數的，粒子束，在此特別是強子粒子(具體是光子、離子和重離子)具有突出的、所謂的布拉格尖峰(Bragg-Peak)。也就是，粒子在穿透物質時在其路徑上首先失去相對小的能量。在粒子“卡住”之前一點向利用輻射施加的物質輸出最大部分的能量。通過該布拉格尖峰不僅可以實現二維構造的劑量施加，而且尤其也可以實現三維構造的劑量施加(即在輻照的對象的不同深度中不同淀積的輻射劑量)。

不僅所使用的輻射的類型是多種多樣的，而且利用輻射施加的對象的類型也是多種多樣的。為了僅列舉幾個技術的應用領域，例如結合利用光子的施加可以考慮在建立結構化的半導體部件(例如存儲組件、微處理器等)的情況下利用掩模和材料損壞或材料涂覆的結構化方法。光子也可以用于剪切和/或用于焊接工件(特別是當光子輻射以高能激光射線的形式存在時)。

對于電子射束的一種應用示例是所謂的電子束焊接，利用其例如可以將兩個金屬工件彼此焊接。當然也可以考慮分離或結構化過程。

在醫學或獸醫學中輻射用于治療目的。例如使用X射線輻射來建立X射線圖像(包括通過所謂的CT方法的三維圖像；CT表示計算機斷層造影)是公知的。電子射線也已經在醫學中應用了數十年，例如用于治療癌癥腫瘤。在此期間利用光子和離子(特別是重離子)治療腫瘤也已經建立為醫學中的固定參數。基于已經描述的布拉格尖峰在光子/離子/重離子的情況下可能的是，通過相應地控制粒子束(例如在掃描過程的范圍內)有針對性地向患者中的三維限制的且結構化的區域(即特別是腫瘤)施加輻射，而盡可能保護周圍的組織。在此期間可以實現毫米范圍內的精確性。

在掃描方法的情況下通常也應用細的粒子束(通常也稱為鉛筆細的粒子束)，其可以通過合適的偏轉磁體來在側向方向上(x-y平面)偏轉并且通過合適的能量變化來控制其入射深度。通過相應地改變偏轉和能量可能的是，“掃過”待輻照的對象的不同的利用劑量待施加的體積區域。通常在使用所謂的輻照計劃(輻照規劃)的條件下進行輻照。在此計算地仿真特定的輻照樣本(也就是具有粒子束的不同的x-y偏轉以及粒子束的合適的粒子能量的過程)，并且取決于位置地計算在利用輻射施加的身體中的由此分別引起的劑量輸入。雖然在輻照的對象中淀積的劑量集中在布拉格尖峰的區域上，但是(尤其在沿著粒子束接近輻照點的區域中)淀積特定的劑量。在輻照規劃的范疇內這樣優化粒子束導向，使得在對象的待治療的區域(通常稱為CTV＝Clinical Target Volume，臨床目標體積)內施加一定的最小劑量。相反，周圍的物質(組織)應當置于盡可能小的劑量。

特別在問題出現在待輻照的對象(的部分區域)運動時。運動在此不僅可以包括平移運動，而且也可以包括扭轉運動和/或壓縮運動或拉伸運動。特別地結合掃描方法，對象和粒子束的運動在此可以彼此“干涉”，并且當采用不合適的對策時導致相對差的輻照結果。