[发明专利]照射方法和执行所述方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于照射物体的设备的控制方法，其中物体具有至少一个待照射的目标体积以及至少一个待保护的体积。本发明此外涉及用于控制用于照射物体的照射设备的控制设备，以及用于照射物体的照射设备。

背景技术

目前在不同的技术领域中执行物体的照射。根据具体使用要求，在此也使用不同的照射方法以及不同的照射类型。

因此，在许多技术领域中要求平面地且尽可能均匀地照射物体。

在另外的技术领域中则要求将待照射物体的一定的部分以一定的、通常特别高的剂量照射，而将物体的剩余部分应仅很少照射或不照射。对此，其例子例如为通过使用电磁辐射（部分地直至X光范围内）以及成像掩膜进行的微处理器的结构化。

在另一个技术领域中，照射的剂量分配并非仅在二维平面内被结构化，而是在所有三个空间维度上都被结构化。如需要，也可使三维结构化的照射时变地进行（所谓的四维结构化照射）。以此照射方法，可在位于待照射的物体内的一定的体积区域内引入一定的相对高的剂量。物体的包围了待照射的目标体积的区域则可施加以相对低的剂量。对于此类物体处理的示例例如是材料科学中的高度集成部件（特别是微处理器和存储器芯片）的制造以及纳米结构机械的制造。

其中使用此类三维或四维照射方法的另外的技术领域是医疗技术领域。在医疗技术领域中，也要求以尽可能高的剂量照射体内的一定的体积区域，例如肿瘤，而其周围的物质应被尽可能低剂量地照射或优选地根本不被照射。如果周围组织是这样的组织，诸如一个或多个危及器官（专业术语称为危及器官，OAR“Organ at risk”），这一点在特别的程度上成立。此类危及组织例如可能是脊髓、主血管（例如主动脉）或神经节。

在待照射物体的“深度内”的此类希望的选择性照射例如可通过如下方式实现，即使得照射从不同的方向进行，其中来自不同方向的全部射线在待照射的物体的一定的点或一定的目标区域内相交。为此，在指向不同的射线的相交点中出现了高的总剂量，而在此相交点之外，则剂量相对低。

为在物体的“深度内”实现此类选择性照射的另一个做法是选择一定的照射类型，该照射类型在通过材料时具有能量损失特征，所述能量损失特征具有尽可能独特的峰值。在此，特别提到的是质子、离子和重离子。它们在通过材料时最初具有相对低的每长度单位能量损失，使得在此处沉积的射线剂量相对低。射线能量的主要部分分布在所谓的布拉格（Bragg）峰内，使得在该处引入到待照射的物体中的剂量很高。以此，可在待照射的物体的“中间”实现相对清晰描绘的目标点。此类目标点的尺寸（或一定的体积元，专业术语称为所谓“体素”）例如可位于仅1mm³的区域内。带有一定的轮廓的待照射的目标体积例如可通过扫描方法，优选地通过所谓的栅格扫描方法而被选择地照射。在此，目标体积可分为所谓的栅格点。粒子束（考虑到布拉格峰）在此相继地在待照射的目标体积上被引导。在XY平面内（所谓的等能面）内的偏转可通过能够使粒子束侧向偏转的扫描磁体执行。深度的变化通过改变粒子束的能量执行，且因此通过布拉格峰的再定位实现。在“经典”扫描方法中，粒子束基本上连续地在目标体积上驶过，而在栅格扫描方法中，粒子束分别偏转到栅格点或体素，在所述栅格点或体素处粒子束保持一定的时间。只要在所述及的体素内已引入一定的剂量，则控制到下一个体素。

即使在使用重离子时可将引入到物体内的剂量相当好地限制在一定的体积区域内，在此也不可避免使得特别地沿粒子束位于目标点之前或之后的且本身不应被照射的材料受到一定的剂量。特别是对于位于待照射的目标区域之前的区域是这样。

目前可使用的照射方法在照射方案中通常包括风险器官的保护。但在照射期间出现的运动的影响经常只能被不充分地预测。在运动影响的情况下对于在目标体积内和/或特别地在风险器官内的实际的剂量沉积的评估因此通常仅可在事后实现。干预仅可关于可能的下一个部分进行。但这是有问题的，特别是如果肿瘤位于危及组织区域内（例如，位于诸如肺或心脏的器官内），或危及组织紧靠肿瘤附近时。因为虽然在“正常”组织情况下可以考虑一定的不需要的组织破坏，而在此类危及组织（OAR）的情况中应尽可能避免对于危及组织的损伤。在过去这经常导致使得此类处在危及组织内或附近的肿瘤不能被处理或，在最好的情况下可被处理但带有强的副作用。