[发明专利]在运动的目标体积中没有运动补偿地建立照射计划的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于建立用于利用优选运动的粒子束照射在对象中至少局部地运动的目标体积区域的照射计划的方法，其中利用映射函数确定各自的、通过借助优选运动的粒子束对照射点的施加而导致的在至少一个目标点体积中的剂量输入。本发明此外还涉及一种用于执行这样的方法的合适的装置。

背景技术

用于施加、加工待加工的工件的不同种类和能量的辐射的应用或待处理的工件的材料特征的改变，目前在现有技术中对于不同的应用领域已经被采用。

作为辐射种类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、红外光等)，而且还考虑特别是粒子束。粒子在此基本上可以是任意的(其中粒子在此意义上特别地被理解为具有(即使可能极度小的)静止质量的粒子)。纯示例地提到强子和轻子，特别是还有中微子、电子、正电子、π-介子、介子、质子、中子、原子核(例如He核)、原子或分子以及离子(特别是还有诸如氧离子、氦离子、氖离子或碳离子的重离子)。

在此对所有的照射种类共同的是，利用辐射在利用辐射施加的物体中沉积特定的能量。然而如何沉积该能量的方式部分地强烈不同。例如在光子辐射情况下在宽的能量区域中的能量损失与穿透的材料近似线性，而粒子束，在此特别是强子粒子(具体地是质子、离子和重离子)，具有突出的所谓的布拉格峰(Bragg-Peak)。也就是粒子在穿透材料的情况下在其路径上首先损失比较少的能量。但是在接近粒子“卡住(stecken bleiben)”之前，能量的大部分被输出到利用辐射施加的材料中。通过该布拉格峰，不仅实现了二维结构化的剂量施加，而且特别是还实现了三维结构化的剂量施加(也就是在被照射的对象的不同深度中不同沉积的辐射剂量)。

不仅使用的辐射的种类，而且利用辐射施加的对象的种类都是多种多样的。为了提到仅几个技术的应用领域，例如结合利用光子的施加想到在制造结构化的半导体(例如存储器组件、微处理器等)时利用掩模和材料去除或材料涂覆的结构化方法。光子也可以被用于切割和/或用于焊接工件(特别是当光子辐射以高能激光束形式呈现时)。

用于电子束的应用例子是所谓的电子束焊接，利用其例如可以将两个金属工件互相焊接。当然也可以考虑分离或结构化过程。

在医学或兽医学中为治疗目的应用辐射。例如公知用于建立X射线图像(包括通过所谓的CT方法的三维图像；CT代表计算机断层造影)的X射线辐射。电子束自数十年以来也在医学中被使用，例如用于治疗癌症肿瘤。目前在医学中建立了作为固定的参量利用质子和离子(特别是重离子)对肿瘤的治疗。由于已经描述的在质子/离子/重离子情况下的布拉格峰，可以通过相应控制粒子束(例如在扫描过程的范畴内)有针对地对患者中三维受限并且结构化的区域(也就是特别是肿瘤)施加辐射，而周围的组织被最大程度地保护。目前可以实现在毫米范围的精度。在此使用部分地扩张的粒子束，其例如通过具有不同厚度的石蜡盘关于其能量(和由此其到组织中的入射深度)位置分辨地结构化。但是目前通常使用大多所谓的扫描方法，在所述扫描方法中通常较细(铅笔细)的粒子束通过合适的偏转磁体和合适的能量变化(导致关于入射深度的变化)连续地“驶过”待照射对象的要利用剂量施加的不同的体积区域。

为了能够执行在身体中的三维体积区域的处理(也就是特别是患者中的癌症治疗)，通常需要建立所谓的照射计划。在此仿真特定的照射模式(也就是具有粒子束的不同的x-y偏转的流程以及粒子束的合适的能量变化)并且在此取决于位置地计算在利用辐射施加的身体中由此分别引起的剂量输入。因为虽然在被照射的对象中沉积的剂量集中于布拉格峰的区域上，尽管如此，特别是在沿着粒子束的区域接近照射点沉积特定的剂量。在照射规划的范畴内现在试图建立照射计划，利用所述照射计划在期望的待照射的目标体积内部安全地超过一定的最小剂量(从而例如安全地摧毁癌细胞)，然而尽可能保护周围的组织，也就是不超过一定的最大剂量。此处待设置的最大剂量在此可以强烈由透射的对象区域改变。例如当在医学应用中存在特别生命重要的和/或辐射敏感的组织区域时，则必须最大地保护这些区域。在此上下文中通常称之为OAR(OAR代表Organ at Risk，风险组织)。对于各自的应用特别合适的照射计划在此可以通过进行对粒子束的不同的控制和/或通过进行粒子束从多个不同的方向(可能也多个不同的方向，包括至少暂时连续的摆动)的入射。