本发明专利技术涉及一种用于建立用于利用运动的粒子束来照射在对象(10)中至少局部地运动的目标体积区域(11，13)的照射计划的方法(15)。利用映射函数(1)确定各自的、通过借助优选运动的粒子束对照射点(Bi)的施加而导致的在至少一个目标点体积(Vj)中的剂量输入。在此映射函数(1)附加地取决于运动的目标体积区域(11，13)的运动状态(k)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。本专利技术此外还涉及一种用于执行这样的方法的合适的装置。
技术介绍
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、H-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χ-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(0AR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。当待照射的对象(的部分区域)运动时出现特别的问题。运动在此不仅包括平移运动，而且包括扭转运动和/或压缩和/或伸展。特别地与扫描方法相结合，当采用不合适的对策时，在此对象的和粒子束的运动可能互相“干涉”并且导致比较差的照射结果。为了能够照射运动的目标区域，现有技术中建议了不同的解决方案。第一解决方案例如在于，通过粒子束的相应跟踪(所谓的“Tracking”)补偿对象中目标体积区域的运动。但是在该方法中问题是强烈提高的设备开销以及如下问题，即，在预先照射规划的范畴内不能预测在被有效照射的照射点外部的对象区域中的剂量沉积效应。由此需要确定的、相对麻烦的检查和补偿方法。在实际的照射范畴中目标区域的实际的运动的确定也证明通常是有问题或实际上是不可能的。特别地在医学中不能或只能很难对一定的运动种类进行这样的“Tracking”。另一种建议在于，在照射规划时将全部可能的运动状态事先确定(例如通过CT方法)，并且在照射的范畴内将被照射的区域足够大和合适地选择，使得待照射的区域在每种情况下利用一定的最小剂量施加。在此慎重地考虑对周围组织的一定的(不期望的)损害(或甚至在所谓的“安全余量”的范畴内在规划中一起慎重地考虑)。规划时的问题是，特别是在医学应用中患者中的目标体积区域的(内部)运动不仅导致了相应的体积区域的几何位置的改变，而且特别是通过伸展和压缩效应和由此伴随的密度改变对组织中的粒子束的穿透长度有附加的效应。用于考虑这样的效应的方法例如在德国专利文献DE 10 2007 014 723 Al中描述。在此确定规划目标体积，其方式是首先确定与身体中的最小目标体积等效的、虚拟的均匀的身体中的 目标体积。等效的目标体积被扩展一个安全余量，以便确定规划目标体积。在那里建议的方法中的问题是，到虚拟的均匀的身体中的换算强烈取决于粒子束的入射方向。其中进行来自于两个或多个不同的方向的射线输入的照射计划的建立/优化，利用在那里建议的方法是不可能的。但是具有不同的射线输入方向的这样的方法是所期望的，以便根据可能性来减小周围组织(特别是OAR组织)的负担。即使已经考虑通过合适的变换和反变换算法对那里描述的方法进行了确定的改善，公知的方法一如既往地还是有问题。特别是当目标体积区域的运动与不同的入射方向相结合时，在公知的方法中局部地发生与待沉积的额定剂量的偏差(所谓的误差剂量)。然而特别是在被照射的区域中的“缝隙”(局部的低剂量)是最不期望的，因为由此癌细胞可能存活并且由此强烈危害治疗效果。
技术实现思路
由此一如既往地存在对用于建立照射计划的方法的需求，所述方法相对于在现有技术中公知的方法被改进。同样存在对用于建立照射计划的装置的需求，所述装置相对于在现有技术中公开的装置被改进。本专利技术解决该任务。建议，将用于建立用于利用优选运动的粒子束来照射对象中的至少局部地运动的目标体积区域的照射计划的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于建立用于利用优选运动的粒子束来照射在对象(10)中至少局部地运动的目标体积区域(11，13)的照射计划的方法(15)，其中，利用映射函数(1)确定各自的、通过借助优选运动的粒子束对照射点(Bi)的施加而导致的在至少一个目标点体积(Vj)中的剂量输入，其特征在于，所述映射函数(1)附加地取决于运动的目标体积区域(11，13)的运动状态(k)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.13 DE 102011056339.31.一种用于建立用于利用优选运动的粒子束来照射在对象(10)中至少局部地运动的目标体积区域(11，13)的照射计划的方法(15)，其中，利用映射函数(1)确定各自的、通过借助优选运动的粒子束对照射点(Bi)的施加而导致的在至少一个目标点体积(VP中的剂量输入，其特征在于，所述映射函数(1)附加地取决于运动的目标体积区域(11，13)的运动状态(k)。2.根据权利要求1所述的方法(15)，其特征在于，所述映射函数(1)至少考虑优选运动的粒子束的有效范围改变，特别是优选运动的粒子束的、通过在粒子束方向上的密度改变、特别是X射线摄影的密度改变所导致的有效范围改变。3.根据权利要求1或2所述的方法(15)，其特征在于，所述映射函数(1)附加地取决于优选运动的粒子束的入射方向。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(15)，其特征在于，到至少一个目标点体积(Vj)中的剂量输入至少暂时地和/或至少部分地对于不同的运动状态(k)和/或对于不同的入射方向互相可区别地被确定。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(15)，其特征在于，将所述目标点体积(Vj)至少部分地分类为待照射的目标点体积(vp和/或不待照射的目标点体积(Vj)。6.根据上述权利要求中任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：C伯特，C格雷夫，
申请(专利权)人：GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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