[发明专利]用于确定辐照规划的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定对辐照对象进行辐照的辐照规划的方法以及一种相应的装置。本发明尤其涉及一种用于确定辐照规划的方法，以用于在粒子治疗或微粒治疗、所谓的多束粒子治疗的范围内通过多个射束辐照患者。

背景技术

在也称为多场辐照的多射束粒子治疗中，由具有不同入射角度的多个射束提供的辐射相加为在目标体积上适合的剂量分布。射束的粒子注量轮廓(Teilchenfluenzprofil)通常由自动的最优化方法来确定，该最优化方法基于由人作为用户定义的医疗目标工作。该目标通常作为关于产生的剂量分布的条件来表达。目前，有以下两种原理方案来详细说明剂量条件：或者用户分开地规定每个射束的期望的部分剂量，例如这样，使得其关于目标是均匀的(英语：“Single-Beam-Optimization”SBO，单射束最优化)，或者用户规定期望的关于目标的所有射束的总和剂量(Intensity-Modulated Particle Therapy，IMPT，强度调制粒子治疗)。在IMPT中，对于单个的辐射剂量不设置条件，并且因此单个的辐射剂量可以是极不均匀的。SBO和IMPT这两种方法都具有其优点和缺点，这些优点和缺点随后在参考图1-8的情况下说明。

图1示出了所谓的剂量一体积直方图，其中在x轴上描绘按照灰度(Gray，Gy)的辐射剂量并且在y轴上以百分比描绘组织体积份额。曲线1-3对于组织区域分别给出，各个组织的百分之几(y轴)得到按照x轴上的值的辐射剂量，或者更多。这样的剂量-体积直方图(DVH)例如可以在辐照之前通过在预先给定的辐照参数的情况下进行仿真来确定。在图1中曲线1和2示出了例如对于敏感组织区域或器官的剂量-体积直方图，也就是对于在辐照时位于辐照路径上，但应当尽可能少地辐照的组织区域或器官，因为其不是辐照的目标区域。因此目的在于，使得这些曲线在剂量-体积直方图中尽可能位于最左边，也就是说，总体上得到尽可能少量的辐射并且得到尽可能小的最大辐射。而曲线3示出了对于目标区域，例如肿瘤区域的剂量-体积直方图，该肿瘤区域也被称为规划靶体积(Planning Target Volume，PTV)。为了实现目标区域的均匀并且高的辐照，在目标区域的剂量-体积直方图中的曲线3应当尽可能阶跃地在期望的目标剂量中从100％下降到0％。在理想阶跃的情况下这意味着100％的目标区域得到期望的辐射剂量。在图1的剂量-体积直方图中曲线3稍微与理想的阶跃函数不同，也就是说，部分目标体积以比期望的1Gy辐射剂量更少的辐射剂量来辐照，并且另一个相对小的份额的目标体积负担了较高的辐射剂量。

图1示出了基于IMPT方法建立的剂量-体积直方图。用户预先给定作为对于目标区域所期望的1Gy的辐射剂量。在示出的示例中，用于目标区域的总剂量由例如从相反方向作用于目标区域的两个射束组成。图2示出了在辐照区域上的总剂量，其中在x轴上描绘了在待辐照对象或患者中的线段并且在y轴上描绘在那里实现的按照灰度(Gy)的辐射剂量。在期望的例如60mm-120mm的目标区域(PTV)中实现良好的1Gy的相对均匀的总剂量。图3和图4示出了怎样由两个射束组成图2的总剂量。图3示出了基于第一射束的辐射剂量，并且图4示出了基于第二射束的辐射剂量。在此，可以看出在目标区域(PTV)中各个射束的强烈不均匀性。第一射束在100和120mm之间的区域中产生极高的辐射剂量，并且第二射束在60至80mm的区域中产生极高的辐射剂量。然而这种基于各个射束的强烈不同的辐射剂量，也就是高的射束不均匀性是不期望的，因为存在如下的危险，即如果辐照对象在通过第一射束辐照与通过第二射束辐照之间移位并且因此不能足够精确地定位，则总体上导致对目标区域不均匀地辐照。在治疗期间改变位置仅是可能的错误源。在粒子辐照中，全局的错误定位也可以相对彼此引起剂量分布的偏移。另一个错误源在于，患者几何形状在规划与治疗之间(例如由于重量减小)改变。此外，还存在如下的危险，即应当被尽可能小地辐照的敏感组织得到不期望高的辐射剂量，特别是在辐照对象的不足够精确定位的移位之后。由此，常规的IMPT方法虽然原则上实现了对目标区域进行良好并均匀地辐照，如从图1和图2显而易见的那样，并且在此保护了敏感健康的组织，但是相对于在辐照期间的定位错误和患者移动是非常缺乏抵抗力的。