DE102011110615A1

DE102011110615A1 - Erzeugung einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve

Info

Publication number: DE102011110615A1
Application number: DE102011110615A
Authority: DE
Inventors: Frank Weigand
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-02-21
Also published as: BR112014003083B1; JP2014527439A; WO2013024086A1; BR112014003083A2; EP2745647B1; US20140233706A1; CN103703869A; CN103703869B; JP6267117B2; US9543107B2; EP2745647A1

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) zum Bestrahlen eines Substrats (1) bereitgestellt Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10) erzeugt und/oder bereitgestellt wird, indem wenigstens zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12), die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) unterschiedlich sind, ausgewählt werden und indem die definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10) anteilig aus den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) angepasst und/oder zusammengesetzt wird. Weiterhin wird in der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) zum Bestrahlen eines Substrats (1) bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve gemäß des Oberbegriffs von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve gemäß des Oberbegriffs von Patentanspruch 13.
Die Bestrahlung von Substraten erfolgt heutzutage auf allen technischen Gebieten. Ein weit verbreitetes Anwendungsgebiet ist beispielsweise in dem Medizinsektor zu finden. Hier stellt das Gebiet der Bestrahlung in Form von Strahlentherapien, insbesondere die Bestrahlung von Tumoren, ein weites Anwendungsgebiet dar.
Zur Bestrahlung werden vorwiegend Bestrahlungseinrichtungen verwendet, die insbesondere eine Strahlungsquelle zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer Strahlung aufweisen. Oftmals weisen die Bestrahlungseinrichtungen auch eine Abgabeeinrichtung zur Abgabe der erzeugten Strahlung auf.
Zur Bestrahlung wird oftmals beispielsweise ein Applikator verwendet. Dabei kann ein Applikator verschiedene Aufgaben übernehmen. Beispielsweise kann ein Applikator ein röhren-, düsen- oder stabförmiges Hilfsmittel zum Einbringen von Sonden oder Arzneimitteln in ein Substrat, beispielsweise einen Körper, sein. In den Applikator kann in einem solchen Fall eine Strahlungsquelle eingeführt werden. Die Strahlung, die von der Strahlungsquelle generiert wird, wird durch den Applikator an das zu bestrahlende Substrat abgegeben.
Die Bestrahlung eines Substrats erfolgt generell unter Verwendung einer Strahlung, beispielsweise einer Röntgegnstrahlung, wobei die Strahlung von einer Strahlungsquelle erzeugt und an das Substrat abgegeben wird. Die Strahlung breitet sich von der Strahlungsquelle ausgehend beispielsweise auf Kreisbahnen aus. Dafür werden an der Strahlungsquelle, beispielsweise einer Röntgenstrahlungsquelle eine Beschleunigungsspannung und/oder ein Strahlstrom angelegt.
Durch das Anlegen der Beschleunigungsspannung und/oder des Strahlstroms wird die Strahlung an der Strahlungsquelle realisiert. Dies erfolgt, indem von der Strahlungsquelle eine spezifische Strahlungsdosisleistung bereitgestellt wird.
Auf den Medizinsektor angewendet, kann ein Mediziner, sofern die Bestrahlung von Gewebe erfolgen soll, die erforderliche Strahlungsdosis bestimmen, die auf das bestimmte Gewebe in einem definierten Abstand zur Strahlungsquelle auftreffen soll. Anhand der Strahlungsdosisleistung, welche eine Leistungsfunktion der Bestrahlungseinrichtung darstellt und mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle abnimmt, kann der Mediziner die erforderliche Bestrahlungszeit für die zu bestrahlende Stelle ermitteln, so dass die erforderliche Strahlungsdosis auf das Substrat auftrifft oder an das Substrat abgegeben wird. Die Bestrahlung erfolgt über die ermittelte Bestrahlungszeit unter Verwendung der ermittelten beziehungsweise ausgewählten Strahlungsdosisleistung. Dadurch kann eine definierte Strahlungsdosis innerhalb des Substrats an einer definierten Stelle appliziert werden.
Da die Strahlung, die von der Strahlungsquelle abgestrahlt wird, das Substrat durchdringt, werden auch andere Stellen, als die Stelle, an der die definierte Strahlungsdosis appliziert werden soll, bestrahlt.
Dies wird durch die Veränderung der Strahlungsdosisleistungswerte ersichtlich. Da normalerweise die Strahlungsquelle auf die Oberfläche eines Substrats oder innerhalb eines Substrats platziert wird, und sich die Strahlung von der Strahlungsquelle auf sphärischen Bahnen ausbreitet, nimmt die Strahlungsdosis und somit die Strahlungsdosisleistung, die sich aus Strahlungsdosisleistung und Bestrahlungszeit zusammensetzt, mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle ab. Das heißt, dass die Strahlungsdosisleistungswerte mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle beziehungsweise dem Isozentrum der Strahlungsquelle abnehmen.
Das heißt, dass unmittelbar an der Strahlungsquelle ein höherer Strahlungsdosisleistungswert zur Verfügung steht, als in einem Abstand davon. Entsprechendes gilt für die auf das Substrat auftreffende oder an das Substrat abgegebene Strahlungsdosis.
Es kann von dem Anwender jedoch gewünscht sein, dass an einer Stelle, beispielsweise an der Substratoberfläche eine bestimmte Strahlungsdosis und an einer tiefersitzenden Stelle, beispielsweise innerhalb des Substrats eine andere bestimmte Strahlungsdosis appliziert wird. Sofern dies gewünscht ist, muss die Strahlungsquelle in der Lage sein, die entsprechenden Strahlungsdosisleistungswerte an den Stellen, beispielsweise Substratoberfläche und innerhalb des Substrats, zur Verfügung zu stellen.
Die Fähigkeit einer Strahlungsquelle solche Strahlungsdosisleistungswerte zur Verfügung zu stellen, wird ebenfalls durch die Strahlungsdosisleistungskurven beschrieben. Bei diesen Kurven wird die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlungsdosisleistungswerte für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle, also von dem Isozentrum der Strahlungsquelle, bestimmt. Die Verbindung der Punkte der Strahlungsdosisleistungswerte für unterschiedliche Abstände von der Strahlungsquelle ergibt die Strahlungsdosisleistungskurve. Anhand dieser Strahlungsdosisleistungskurve kann der Anwender ermitteln, welche Strahlungsdosis an welcher Stelle des Substrats appliziert wird.
Der Verlauf, also beispielsweise die Steigung einer solchen Strahlungsdosisleistungskurve ist unter anderem abhängig von der an die Strahlungsquelle angelegten Beschleunigungsspannung.
Den allgemein verfügbaren Bestrahlungseinrichtungen ist gemein, dass diese oftmals nur eine bestimmte beziehungsweise spezifische Strahlung beziehungsweise Strahlungsdosisleistung abgeben können, da nur eine Beschleunigungsspannung an die Strahlungsquelle beziehungsweise die Bestrahlungseinrichtung angelegt werden kann.
Da bei der Bestrahlung von Substraten, beispielsweise oder insbesondere von Geweben unterschiedliche Strahlungsdosisleistungen zum Applizieren von verschiedenen Strahlungsdosen an verschiedenen Stellen in dem Substrat gewünscht sind, ist es vereinzelt auch möglich, dass zwei oder mehr Strahlungsquellen verwendet werden können, an denen zwei oder mehr Beschleunigungsspannungen angelegt werden können, die in zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungskurven resultieren. Aber auch wenn dies möglich ist, kann es sein, dass die, vom Anwender geforderten Strahlungsdosen für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle nicht appliziert oder erzeugt oder bereitgestellt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung bereitzustellen, mit der für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle beliebig definierte Strahlungsdosen, insbesondere beliebige definierte Strahlungsdosiskurven und/oder Strahlungsdosisleistungskurven, zum Bestrahlen eines Substrats erzeugt und/oder bereitgestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve mit den Merkmalen gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie der Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve mit den Merkmalen gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 13. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bestrahlung von Substraten. insbesondere liegt die vorliegende Erfindung auf dem Gebiet der Strahlungstherapie, vorzugsweise im Zusammenhang mit der Bestrahlung von Gewebe, insbesondere von Tumoren und dergleichen.
Bevor das erfindungsgemäße Verfahren ausführlich beschrieben wird, sollen zunächst die Zusammenhänge der verwendeten Begrifflichkeiten beschrieben werden.
Allgemein gesprochen erfolgt das Bestrahlen eines Substrats, indem eine Strahlung an das Substrat abgegeben wird beziehungsweise auf dieses auftrifft. Bei einer Strahlung handelt es sich insbesondere um die Ausbreitung von Teilchen oder Wellen, wobei insbesondere Energie und Impulse transportiert werden. Beispielsweise kann es sich bei der Strahlung um Röntgenstrahlung handeln.
Da bei Abgabe einer Strahlung, die als allgemeingültiger Oberbegriff angesehen werden kann, sich die Strahlung von einer Strahlungsquelle ausgehend im Allgemeinen auf sphärischen Bahnen ausbreitet, ist die Strahlung in unterschiedlichen Abständen von der Strahlungsquelle zu messen. Vereinfacht kann gesagt werden, dass die Intensität der Strahlung mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle abnimmt. Bei einer Strahlungsquelle handelt es sich insbesondere um eine Einrichtung, mittels derer eine Strahlungsdosis für ein zu bestrahlendes Substrat erzeugt und/oder bereitgestellt und/oder abgegeben werden kann. Eine Strahlungsquelle, bei der es sich beispielsweise um eine Röntgenstrahlungsquelle handeln kann, hat eine bestimmte Strahlungsleistung.
Sofern ein Substrat, beispielsweise ein Gewebe bestrahlt werden soll, kann dies folgendermaßen beschrieben werden. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise auf die Oberfläche des Substrats oder innerhalb des Substrats platziert werden. Durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung an beispielsweise der Strahlungsquelle wird von der Strahlungsquelle eine Strahlung ausgestrahlt beziehungsweise generiert. Die Strahlung breitet sich von der Strahlungsquelle ausgehend im Allgemeinen auf sphärischen Bahnen aus, dass heißt, die Strahlung ist in verschiedenen Abständen von der Strahlungsquelle vorhanden.
Beispielsweise kann die Strahlung im Isozentrum der Strahlungsquelle abgegeben werden. Beim Isozentrum handelt es sich insbesondere um das Zentrum, von dem die Strahlung ausgeht. Bei Bestrahlungsgeräten handelt es sich beim Isozentrum insbesondere um den Mittelpunkt der kleinsten Kugel, durch die der Zentralstrahl bei allen Winkeln, Größen, Strahlenarten und Nennenergien verläuft. Der Zentralstrahl ist insbesondere der vom Mittelpunkt des Brennflecks einer Strahlerzeugungseinrichtung, etwa einer Röntgenröhre, durch die Mitte des Strahlaustrittsfensters verlaufende Strahl.
Dadurch, dass die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlung in verschiedenen Abständen von der Strahlungsquelle vorhanden ist beziehungsweise auftrifft, wird über die Bestrahlungszeit an jeder dieser Stellen eine Strahlungsdosis an das Substrat abgegeben beziehungsweise von dem Substrat aufgenommen. Die Strahlungsdosis stellt dabei insbesondere die Aufnahme von, insbesondere ionisierter, Strahlung in Materie, insbesondere in Gewebe, dar.
Die Strahlungsdosis ist somit für verschiedene Stellen beziehungsweise für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle unterschiedlich
Physikalisch wird zwischen Ionendosis, Energiedosis und Kerma unterschieden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Formen von Strahlungsdosis oder dergleichen beschränkt. Bevorzugt liegt die vorliegende Erfindung auf Strahlungsdosen in Form von Energiedosis und/oder Kerma. Die physikalische Einheit dieser Strahlungsdosen wird mit Gray [Gy] bezeichnet, wobei die Einheit Gray der SI-Einheit Joule pro Kilogramm [J/kg] entspricht.
Es kann somit von verschiedenen Strahlungsdosiswerten für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle gesprochen werden. Die Intensität der Strahlungsdosisleistung wird mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle geringer. Bei der Strahlungsdosisleistung handelt es sich insbesondere um die pro Zeiteinheit aufgenommene Strahlungsdosis.
Ein Strahlungsdosisleistungswert liegt bei Abgabe einer Strahlungsdosisleistung an einer Strahlungsquelle an.
Eine Strahlungsdosisleistung stellt allgemein gesprochen eine Leistung in Form einer Strahlungsintensität dar, die von beispielsweise der Strahlungsquelle abgegeben wird und auf das Substrat auftrifft beziehungsweise eintrifft. Die physikalische Einheit der Strahlungsdosisleistung wird im Allgemeinen mit Gray pro Minute [Gy/min] angegeben.
Die Strahlungsdosisleistung, die von einer Strahlungsquelle abgegeben wird, kann auch als Intensität der Strahlung bezeichnet werden.
Der Abfall der Strahlungsdosisleistung wird ersichtlich durch die Werte der Strahlungsdosisleistung, also durch die Strahlungsdosisleistungswerte. Damit ergibt sich, dass eine Strahlungsdosisleistungskurve aus mehreren Strahlungsdosisleistungswerten zusammengesetzt wird und dass die Strahlungsdosisleistung eine Art Oberbegriff darstellt.
Bei einer Strahlungsdosisleistungskurve handelt es sich insbesondere um den Verlauf der Strahlungsdosis beziehungsweise der Strahlungsdosisleistung in der Tiefe. Ursprung ist dabei die Strahlungsquelle, insbesondere das Isozentrum der Strahlungsquelle. Bei der Strahlungsdosisleistungskurve kann es sich beispielsweise um eine Wasserenergie-Tiefendosisleistungskurve handeln, die im weiteren Verlauf der Beschreibung noch näher erläutert wird.
Die spezifische Strahlungsdosisleistung ist an der Strahlungsquelle beziehungsweise dem Isozentrum der Strahlungsquelle maximal. Das heißt, dass der Wert der Strahlungsdosisleistung an der Strahlungsquelle also am höchsten ist.
Die Werte der Strahlungsdosisleistung, die auch als Strahlungsdosisleistungswerte bezeichnet werden können, nehmen mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle ab. Dies kann beispielsweise aufgrund von Absorption der Strahlung durch das zu bestrahlende Substrat erfolgen. Die Strahlungsdosisleistungswerte verringern sich also mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle. Von der Strahlungsquelle wird aber eine konstante Strahlungsdosisleistung abgegeben beziehungsweise erzeugt.
Durch die verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerte kann eine Strahlungsdosisleistungskurve erstellt werden. Das heißt, dass die Strahlungsdosisleistungskurve die Verbindung von verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerten darstellt. Die Strahlungsdosisleistung wird dabei, wie oben bereits geschildert, insbesondere durch Anliegen einer bestimmten Beschleunigungsspannung und/oder eines Strahlstroms erzeugt.
Da sich die Strahlungsdosisleistungswerte über den Abstand von der Strahlungsquelle verringern, ist eine Strahlungsdosisleistungskurve beispielsweise auch dadurch charakterisiert, dass die Strahlungsdosisleistungskurve mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle absinkt.
Sofern ein Substrat bestrahlt werden soll, so kann der Anwender bestimmen, welche Strahlungsdosis in welchem Abstand des Substrats vom Substrat aufgenommen werden soll. Dies erfolgt im Allgemeinen vor der Bestrahlung durch den Anwender.
Die Gesamtstrahlungsdosis setzt sich im Allgemeinen aus der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlungsdosisleistung über die Bestrahlungszeit zusammen. Vereinfacht gesagt, ist die Gesamtstrahlungsdosis die Strahlungsdosis, die von einem Substrat über die Zeit aufgenommen oder an das Substrat über die Zeit abgegeben wird.
Anhand der Strahlungsdosisleistungskurve die die Strahlungsdosisleistungswerte in Abhängigkeit des Abstandes von der Strahlungsquelle darstellen, kann der Anwender somit die erforderliche Bestrahlungszeit ermitteln. Die Bestrahlung erfolgt dann über die ermittelte Bestrahlungszeit unter Verwendung der ermittelten beziehungsweise ausgewählten Strahlungsdosisleistung.
Die Strahlungsdosisleistung, die von der Strahlungsquelle generiert beziehungsweise appliziert wird, ist eine Leistungsfunktion der Zeit.
Die Strahlungsdosis stellt allgemein ein Produkt aus Strahlungsdosisleistung und Bestrahlungszeit dar. Da die Bestrahlung eines Substrats über eine definierte Bestrahlungszeit erfolgt, die Bestrahlungszeit somit eine ortsunabhängige Größe ist, wird die vom Abstand der Strahlungsquelle abhängige applizierte Strahlungsdosis insbesondere durch die Strahlungsdosisleistung bestimmt.
Da die Strahlungsdosis beziehungsweise die Strahlungsdosiswerte mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle beziehungsweise dem Isozentrum der Strahlungsquelle abnehmen, und die Bestrahlungszeit eine abstandunabhängige Größe ist, kann geschlussfolgert werden, dass die Strahlungsdosisleistung beziehungsweise die Strahlungsdosisleistungswerte mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle abnehmen. Die von der Strahlungsquelle bereitgestellte Strahlungsdosisleistung ist unmittelbar an der Strahlungsquelle, insbesondere am Isozentrum der Strahlungsquelle, am höchsten beziehungsweise am größten, was in hohen Strahlungsdosisleistungswerten resultiert und sinkt mit steigendem Abstand von der Strahlungsquelle beziehungsweise nimmt mit steigendem Abstand von der Strahlungsquelle ab, was in sinkenden Strahlungsdosisleistungswerten resultiert. Dieses Verhalten kann mit einer Strahlungsdosisleistungskurve, die eine Verbindung verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerten ist, dargestellt werden.
Mittels einer Strahlungsdosisleistungskurve kann eine Aussage darüber gegeben werden, in welchem Abstand von der Strahlungsquelle welcher Strahlungsdosisleistungswert vorliegt, so dass ein Anwender ermitteln kann, welche Strahlungsdosis, also welcher Strahlungsdosiswert in welchem Abstand von der Strahlungsquelle appliziert werden kann. Dies kann erfolgen, da die Bestrahlungszeit für alle gemessenen beziehungsweise bestrahlten Punkte, also Abstände von der Strahlungsquelle gleich ist.
Sofern die applizierten Strahlungsdosen für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle ermittelt werden, so kann auch eine Strahlungsdosiskurve erstellt werden.
Gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve zum Bestrahlen eines Substrats bereitgestellt. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt und/oder bereitgestellt wird, indem wenigstens zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven, die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedlich sind, ausgewählt werden und indem die definierte Strahlungsdosisleistungskurve anteilig aus den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven angepasst und/oder zusammengesetzt wird.
Wie bereits oben beschrieben, liegt die vorliegende Erfindung auf dem Gebiet der Bestrahlung von Substraten, vorzugsweise im Zusammenhang mit der Bestrahlung von Gewebe, insbesondere von Tumoren und dergleichen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt und/oder bereitgestellt wird.
Der Begriff „erzeugt” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung derart verstanden, dass eine Strahlungsdosisleistungskurve unter Verwendung der erforderlichen Komponenten, die weiter unten noch ausführlich beschrieben werden, erzeugt, also hergestellt wird, so dass die im Anschluss verwendet werden kann.
Unter dem Begriff „bereitstellen” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die zuvor erzeugte Strahlungsdosisleistungskurve für eine weitere Verwendung zur Verfügung steht. Die erzeugte Strahlungsdosisleistungskurve kann somit verwendet beziehungsweise weiter verwendet werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mit dem Verfahren eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve berechnet wird.
Erzeugt und/oder Bereitgestellt werden soll eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine spezielle Strahlungsdosisleistungskurve beschränkt.
Wie weiter oben beschrieben, kann sich eine Strahlungsdosisleistungskurve aus zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerten zusammensetzten. Eine Strahlungsdosisleistungskurve stellt somit eine Verbindung von unterschiedlichen Strahlungsdosisleistungswerten dar.
Die Strahlungsdosisleistung, die von einer Strahlungsquelle abgegeben werden kann, ist insbesondere abhängig von einer Spannung, die an der Strahlungsquelle angelegt wird. Diese Spannung wird im Allgemeinen als Beschleunigungsspannung bezeichnet. Das heißt, dass durch Änderung der Beschleunigungsspannung eine andere Strahlungsdosisleistung erzielt werden kann.
Die Strahlungsdosisleistung ist für eine Beschleunigungsspannung charakteristisch. Das heißt, dass eine Beschleunigungsspannung, die beispielsweise an der Strahlungsquelle anliegt, zur Abgabe einer spezifischen Strahlungsdosisleistung führt, beziehungsweise für eine bestimmte Strahlungsdosisleistungskurve verantwortlich ist.
Die Intensität der Strahlungsdosisleistung ändert sich mit dem Abstand von der Strahlungsquelle, was durch verschiedene Strahlungsdosisleistungswerte verständlich wird. Das heißt, dass die Werte der Strahlungsdosisleistung mit zunehmendem Abstand, der der Eindringtiefe in dem Substrat entsprechen kann, abnehmen. Dies ist insbesondere in der Absorption der Strahlung durch das zu bestrahlende Substrat begründet.
Für eine anliegende Beschleunigungsspannung können also mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle geänderte, insbesondere abnehmende Strahlungsdosisleistungswerte ermittelt beziehungsweise gemessen werden. Diese unterschiedlichen Strahlungsdosisleistungswerte, die für eine anliegende Beschleunigungsspannung charakteristisch sind, können somit eine Strahlungsdosisleistungskurve bilden.
Aufgrund der, mit zunehmender Tiefe innerhalb des Substrats abnehmenden Strahlungsdosisleistungswerte, was einer Abstandvergrößerung zum Abgabeort der Strahlung – also der Strahlungsquelle – entspricht, kann eine Strahlungsdosisleistungskurve erstellt werden. Eine solche Strahlungsdosisleistungskurve entsteht durch Verbindung der einzelnen Strahlungsdosisleistungswerte. Im Allgemeinen werden die Strahlungsdosisleistungswerte in Diagrammen über den Abstand von der Strahlungsquelle aufgetragen, so dass sich eine Strahlungsdosisleistungskurve ergibt. Beispiele dazu werden bei der Beschreibung der Figuren noch ausführlich genannt, so dass an dieser Stelle darauf verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Grundsätzlich ist zu unterscheiden, ob ein Strahlungsdosisleistungswert an einer Stelle, also in einem bestimmten Abstand zur Strahlungsquelle vorliegen soll, oder ob an verschiedenen Abständen bestimmte Strahlungsdosisleistungswerte vorliegen sollen. Im letzten Fall, der beim Bestrahlen eines Substrats häufig auftritt, wird dies beispielsweise durch die Angabe beziehungsweise Darstellung einer Strahlungsdosisleistungskurve ermöglicht.
Wenn an beispielsweise die Strahlungsquelle verschiedene Beschleunigungsspannungen angelegt werden, so ergeben sich verschiedene Strahlungsdosisleistungen, die ebenfalls in Abhängigkeit vom Abstand zur Strahlungsquelle durch die Strahlungsdosisleistungswerte eine Strahlungsdosisleistungskurve bilden können. Folglich kann festgehalten werden, dass eine Strahlungsdosisleistungskurve aus mehreren Strahlungsdosisleistungswerten gebildet wird, wobei die Strahlungsdosisleistungswerte über die abgegebene Strahlungsdosisleistung durch die Strahlungsquelle unter Anliegen einer Beschleunigungsspannung generiert werden. Bei Änderung insbesondere der Beschleunigungsspannung ergeben sich andere Strahlungsdosisleistungen, die wiederum zu anderen Strahlungsdosisleistungswerten und somit zu einer anderen Strahlungsdosisleistungskurve führen.
Wie bereits oben dargelegt, erfolgt die Abgabe einer Strahlung durch eine Strahlungsquelle, wobei die Strahlungsquelle insbesondere Bestandteil einer Bestrahlungseinrichtung ist. An dieser Bestrahlungseinrichtung liegt zur Generierung beziehungsweise Applizierung einer Strahlung insbesondere eine Spannung an, die auch als Beschleunigungsspannung bezeichnet wird. Weiterhin liegt an der Bestrahlungseinrichtung insbesondere ein Strom, ein Strahlstrom, an. Es ist selbstverständlich, dass die Spannung, also die Beschleunigungsspannung und/oder der Strom, also der Strahlstrom, überall angelegt sein können, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Ausführungen des Anlegens der Spannung und/oder des Stroms beschränkt ist. Beispielsweise können die Spannung und/oder der Strom direkt an der Strahlungsquelle oder an der Bestrahlungseinrichtung anliegen.
Wie bereits oben ausgeführt, ist die Beschleunigungsspannung eine wesentliche Größe, die zur Generierung und/oder Applizierung von Strahlung erforderlich beziehungsweise wesentlich ist.
Durch Anliegen einer Beschleunigungsspannung an der Strahlungsquelle kann eine Strahlungsintensität realisiert werden, die mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle abnimmt. Diese verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerte, die bei Anliegen einer Beschleunigungsspannung mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle ermittelt werden können, können zu einer Strahlungsdosisleistungskurve zusammengefasst werden.
Weiterhin kann eine Strahlungsdosisleistungskurve, wie oben bereits erwähnt durch ein beziehungsweise in einem Diagramm dargestellt werden. Bei einer solchen Darstellung kann eine Strahlungsdosisleistungskurve zum einen durch die grundsätzliche Lage und zum anderen durch die Steigung der Kurve beschrieben werden. Diesbezüglich kann vereinfacht gesagt werden, dass die Beschleunigungsspannung die Steigung der Kurve beeinflusst, der Strahlstrom hingegen die grundsätzliche Lage, also die horizontale Lage.
Unter der Bestrahlungszeit wird im Lichte der vorliegenden Erfindung insbesondere die Zeit verstanden, für die das zu bestrahlende Substrat der Strahlung ausgesetzt ist beziehungsweise die Strahlung auf das Substrat auftrifft.
Aufgrund der mit zunehmender Eindringtiefe abnehmenden Strahlungsdosisleistungswerte beziehungsweise Strahlungsdosis ist es im Allgemeinen erforderlich, die Bestrahlungszeit anzupassen, um die gewünschte Strahlungsdosis sicherzustellen. Somit stellt die Bestrahlungszeit eine Zeiteinheit dar, die eine Information darüber gibt, wie lange beziehungsweise für welche Zeitspanne das Substrat mit einer Strahlungsdosisleistung bestrahlt wurde.
Durch Verwendung einer Strahlungsdosisleistung beziehungsweise einer Strahlungsdosisleistungskurve kann/können über die Bestrahlungszeit eine definierte Strahlungsdosis beziehungsweise definierte Strahlungsdosen in Form einer Strahlungsdosiskurve an/auf das Substrat appliziert werden.
Das heißt, dass die Zeit, über die die Strahlungsdosisleistung beziehungsweise der Strahlungsdosisleistungswert auf ein Substrat einwirkt und/oder eintrifft und/oder an ein Substrat abgegeben wird, von entscheidender Bedeutung ist. Diese Zeit kann auch als Bestrahlungszeit bezeichnet werden, wie oben bereits beschrieben. Die Bestrahlungszeit stellt somit die Zeit und/oder Zeitspanne und/oder Zeitdauer der Bestrahlung und/oder die Behandlungszeit dar, über die das Substrat einer Strahlung beziehungsweise einer Strahlungsdosisleistung beziehungsweise einem Strahlungsdosisleistungswert ausgesetzt ist. Die Bestrahlungszeit wird im Allgemeinen in Minuten [min] angegeben, wobei die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht auf die physikalische Einheit Minuten beschränkt ist.
Die abgegebene Strahlungsdosis ist beziehungsweise die Strahlungsdosiswerte sind insbesondere abhängig von der Tiefe des Substrats, also der Eindringtiefe innerhalb des Substrats. Mit zunehmender Tiefe nimmt die definierte Strahlungsdosis innerhalb des Substrats ab. Dies ist darin begründet, weil die Strahlungsdosisleistungswerte ebenfalls mit zunehmender Tiefe abnehmen, da die Bestrahlungszeit für alle Abstände gleich ist.
So kann es beispielsweise bei Vorgabe einer Strahlungsdosisleistung erforderlich sein, die definierte Strahlungsdosis anhand des Abstands der zu bestrahlenden Stelle und der bestimmten Bestrahlungszeit zu berechnen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Vorgaben bezüglich der Strahlungsdosis, der Strahlungsdosisleistung, Strahlungsdosisleistungswerte, der Bestrahlungszeit oder Strahlungsdosisleistungskurve beschränkt. Im weiteren Verlauf werden noch weitere Beispiele erwähnt, anhand derer das Verfahren erläutert wird, so dass an dieser Stelle auf diese Passagen verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Zur Generierung einer definierten Strahlungsdosis, was auch als Applizierung einer definierten Strahlungsdosis bezeichnet werden kann, kann auch die Vorgabe einer Strahlungsdosisleistung beziehungsweise eines Strahlungsdosisleistungswertes erfolgen. Sofern eine solche Vorgabe erfolgt, erfolgt die Ermittlung der erforderlichen Parameter, die im weiteren Verlauf noch beschrieben werden, in einer entsprechenden beziehungsweise angepassten Reihenfolge und/oder Art und Weise.
Wie oben bereits erwähnt, werden durch die abstandsabhängigen Strahlungsdosisleistungswerte über der Bestrahlungszeit eine abstandsabhängige Gesamtstrahlungsdosis beziehungsweise Strahlungsdosiswerte an das Substrat abgegeben oder von dem Substrat aufgenommen.
Unter einer Strahlungsdosis wird insbesondere verstanden, dass eine Strahlung in einem definierten Abstand zur Strahlungsquelle von dem Substrat aufgenommen oder an das Substrat abgegeben wird oder werden kann. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass das Substrat, welches bestrahlt werden soll, nicht nur an der Oberfläche des Substrats eine definierte Strahlungsdosis erfährt, sondern auch in einem bestimmten Abstand zur Oberfläche des Substrats. In einem solchen Fall kann davon gesprochen werden, dass die Strahlungsdosis auch in der Tiefe des Substrats wirkt oder aufgenommen wird. Beispielsweise kann es sein, dass innerhalb des Substrats, welches später genauer spezifiziert wird, beispielsweise in einem Abstand von zehn Millimetern von der Substratoberfläche das Substrat mit einer Strahlungsdosis von acht Gray bestrahlt wird.
In diesem Fall ist es ebenfalls erforderlich, dass das Substrat in dem definierten Abstand mit dem geforderten oder gewünschten Strahlungsdosisleistungswert bestrahlt wird. Die Strahlungsdosis beispielsweise kann beziehungsweise soll beispielsweise an der Substratoberfläche zwanzig Gray betragen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve bereitgestellt.
Unter dem Begriff „definiert” wird verstanden, dass es sich bei der Strahlungsdosisleistungskurve um eine festgelegte Strahlungsdosisleistungskurve handelt. Die Strahlungsdosisleistungskurve ist im Allgemeinen eine systemtechnische Größe, die insbesondere von der Beschleunigungsspannung und dem Strahlstrom abhängig ist. Beispielsweise kann mittels einer Einrichtung zum Bestrahlen nur eine Strahlungsdosisleistungskurve generiert werden. Es handelt sich bei einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve folglich insbesondere um eine Strahlungsdosisleistungskurve, welche durch die Bestrahlungseinrichtung beziehungsweise die Strahlungsquelle erzeugt beziehungsweise generiert werden kann oder wird.
Es kann aber auch sein, dass der Verlauf einer Strahlungsdosisleistungskurve vorab festgelegt wird. Dies kann beispielsweise durch einen Anwender, der beispielsweise ein Medizinphysiker oder ein Arzt sein kann, erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass eine Strahlungsdosisleistungskurve ermittelt wird. Beispielsweise kann dieses durch ein Computerprogramm, beispielsweise in Form eines Simulationsprogramms erfolgen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Methoden der Bestimmung oder Ermittlung oder Festlegung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve. Entscheidend ist lediglich, dass die Strahlungsdosisleistungskurve, insbesondere vor der Bestrahlung des Substrates, festgelegt wird. Dies kann beispielsweise durch Festlegung oder Berechnung eines Kurvenverlaufs erfolgen. Sofern eine Strahlungsdosisleistungskurve festgelegt wird, kann auch von einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve gesprochen werden, die im weiteren Verlauf der vorliegenden Erfindung noch ausführlich beschrieben wird, weswegen an dieser Stelle auf diese Ausführungen verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Beispielsweise kann vor der Bestrahlung durch Kurvendarstellung festgelegt oder ermittelt oder bestimmt werden, dass ein Strahlungsdosisleistungswert von zwanzig Gray pro Minute an der Oberfläche und ein Strahlungsdosisleistungswert von acht Gray pro Minute in einem Abstand von zehn Millimetern an das Substrat abgegeben oder von dem Substrat aufgenommen werden soll, so dass durch die beiden Strahlungsdosisleistungswerte eine Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt werden kann. Wie diese Strahlungsdosisleistungskurve realisiert werden kann beziehungsweise wird, wird in der weiteren Beschreibung der Erfindung ebenfalls ausführlich dargelegt.
Wie bereits oben ausgeführt, dient die definierte Strahlungsdosisleistungskurve dem Bestrahlen eines Substrats. Unter dem Begriff „bestrahlen” wird erfindungsgemäß verstanden, dass ein Substrat unter Verwendung der Strahlungsdosisleistungskurve derart bestrahlt wird, dass die Strahlung auf das Substrat treffen und/oder darauf einwirken kann. Durch die Bestrahlung des Substrats unter Verwendung einer Strahlungsdosisleistungskurve erfolgt insbesondere eine Beeinflussung des Substrats, wobei die Beeinflussung abhängig vom Abstand zur Strahlungsquelle ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Arten der Beeinflussung beschränkt. Ein Beispiel für eine Beeinflussung des Substrats wird im Zusammenhang mit der Beschreibung des Substrats noch geschildert.
Bei dem Substrat kann es sich um jedes mögliche Substrat handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Substrat um ein Gewebe, beispielsweise ein menschliches Gewebe, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Substrate und/oder Gewebe beschränkt ist. Ebenso ist ein Substrat nicht auf bestimmte Materialien oder Werkstoffe oder Geometrien oder dergleichen beschränkt. Den Substraten ist insbesondere gemein, dass sie körperliche Gegenstände oder Sachen oder Dinge sind.
Wie bereits oben ausgeführt, besteht eine Strahlungsdosisleistungskurve im Allgemeinen aus zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerten in Abhängigkeit von der Eindringtiefe. Wie dies erfolgen kann, also beispielsweise durch Anliegen einer Beschleunigungsspannung und/oder eines Strahlstrom, ist weiter oben bereits ausführlich beschrieben, so dass an dieser Stelle darauf verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Das Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve zum Bestrahlen eines Substrats ist dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt und/oder bereitgestellt wird, indem wenigstens zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven, die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedliche sind, zunächst ausgewählt werden.
Wie bereits oben ausgeführt, ergibt sich eine Strahlungsdosisleistungskurve durch Verbindung von zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerten. Diese Strahlungsdosisleistungswerte sind charakteristisch für die anliegende Beschleunigungsspannung und/oder Strahlstrom. Die Strahlungsdosisleistungswerte verändern sich über die Tiefe. Im Allgemeinen nehmen sie mit zunehmendem Abstand zur Strahlungsquelle ab.
Wenn zum Bestrahlen eines Substrats beispielsweise eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve gefordert beziehungsweise gewünscht ist, so kann es sein, dass die zur Verfügung stehende Strahlungsquelle zwar in einem ersten Abstand von der Strahlungsquelle den geforderten Strahlungsdosisleistungswert generieren beziehungsweise applizieren kann, aber in einem zweiten Abstand zur Strahlungsquelle kann es beispielsweise sein, dass der geforderte Strahlungsdosisleistungswert nicht generiert oder appliziert werden kann. In dem zweiten Abstand kann beispielsweise der Strahlungsdosisleistungswert, der generiert oder appliziert werden kann, kleiner oder größer als der geforderte, definierte Strahlungsdosisleistungswert sein. In einem solchen Fall steht die definierte Strahlungsdosisleistungskurve nicht zur Verfügung und die Bestrahlung des Substrats kann nicht wie gewünscht erfolgen.
Wenn mittels der Strahlungsquelle die definierte Strahlungsdosisleistungskurve nicht generiert beziehungsweise appliziert werden kann, sondern nur zwei oder mehr andere Strahlungsdosisleistungskurven, so können diese Strahlungsdosisleistungskurven erfindungsgemäß ausgewählt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Strahlungsdosisleistungskurven beschränkt. Wesentlich ist insbesondere, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve nicht durch die Strahlungsquelle generiert oder appliziert werden kann. Weiterhin ist wesentlich, dass mittels der Strahlungsquelle zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungskurven, die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedlich sind, generiert und appliziert werden können.
Von den zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedlichen Strahlungsdosisleistungskurven werden erfindungsgemäß zwei oder mehr ausgewählt.
Nachdem die zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungskurve ausgewählt wurden, wird die definierte Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt und/oder bereitgestellt, indem die definierte Strahlungsdosisleistungskurve anteilig aus den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven angepasst und/oder zusammengesetzt wird.
Damit die definierte Strahlungsdosisleistungskurve angepasst und/oder zusammengesetzt werden kann, muss die definierte Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedlich zu den wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven sein. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Unterschiede zwischen den Strahlungsdosisleistungskurven beschränkt. Wichtig ist nur, dass ein Unterschied besteht.
Wie bereits oben beschrieben, ist die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlungsdosisleistung insbesondere abhängig von der Beschleunigungsspannung und/oder dem Strahlstrom und äußert sich bei der Bestrahlung eines Substrats in unterschiedlichen Strahlungsdosisleistungswerten, die mit zunehmendem Abstand vom Isozentrum abnehmen. Die Strahlungsdosisleistungswerte nehmen beispielsweise für eine Beschleunigungsspannung mit steigendem Abstand von der Strahlungsquelle ab. Um eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve zu erhalten, wird diese definierte Strahlungsdosisleistungskurve anteilig aus wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungswerten zusammengesetzt.
Da der Begriff „anteilig” verschiedenartig verstanden werden kann, soll im Folgenden der Begriff „antellig” kurz beschrieben werden. Eine Strahlungsdosisleistungskurve stellt insbesondere die Verbindung von Strahlungsdosisleistungswerten für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle dar. Sofern für beispielsweise einen ersten Abstand ein definierter Strahlungsdosisleistungswert gefordert ist, so kann dieser Strahlungsdosisleistungswert beispielsweise durch die Strahlungsquelle nicht generiert und/oder appliziert werden. Die Strahlungsquelle kann aber durch Anlegen verschiedener Beschleunigungsspannungen und/oder Strahlströme an dieser Stelle für die verschiedenen Beschleunigungsspannungen und/oder Strahlströme andere Strahlungsdosisleistungswerte generieren. Beispielsweise kann durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung für den ersten Abstand ein höherer Strahlungsdosisleistungswert als der Definierte generiert werden. Durch Anlegen einer zweiten Beschleunigungsspannung kann beispielsweise für den ersten Abstand ein geringerer als der definierte Strahlungsdosisleistungswert generiert werden. Entsprechendes kann beispielsweise für einen zweiten, einen dritten oder einen vierten Abstand gültig sein, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmt Abstände oder auf eine Anzahl von Abständen beschränkt ist.
In dem oben beschriebenen Beispiel liegt somit für einen ersten Abstand der definierte, also der gewünschte Strahlungsdosisleistungswert zwischen zwei von der Strahlungsquelle durch Anlegen zweier verschiedener Beschleunigungsspannungen generierten Strahlungsdosisleistungswerten. In einem solchen Fall kann der definierte Strahlungsdosisleistungswert durch Anteile der zwei anderen Strahlungsdosisleistungswerte erzeugt werden. Dieses anteilige Anpassen und/oder Zusammensetzen erfolgt somit stets für einen speziellen Abstand von der Strahlungsquelle beziehungsweise dem Isozentrum der Strahlung.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausführungen der anteiligen Anpassung beziehungsweise dem anteiligen Zusammensetzen beschränkt. Weitere Erläuterungen zum anteiligen Anpassen beziehungsweise Zusammensetzen werden hinsichtlich der Figurenbeschreibung noch beschrieben. Wesentlich an der anteiligen Anpassung beziehungsweise Zusammensetzung ist insbesondere dass die anteilige Anpassung beziehungsweise Zusammensetzung für einen spezifischen Abstand zur Strahlungsquelle erfolgt. Der Abstand zur Strahlungsquelle stellt somit eine Art Referenzpunkt dar.
Als „anteilig” wird im Licht der vorliegenden Erfindung insbesondere nicht verstanden, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve angepasst und/oder zusammengesetzt wird, indem beispielsweise ein vorderer Bereich der definierten Strahlungsdosisleistungskurve durch eine erste Strahlungsdosisleistungskurve und ein hinterer Bereich durch eine zweite Strahlungsdosisleistungskurve ersetzt wird. Eine solche Anpassung und/oder Zusammensetzung kann auch als horizontale Zusammensetzung bezeichnet werden, da die definierte Strahlungsdosisleistungskurve in einem Abstandsbereich, also horizontal, aus wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurve angepasst und/oder zusammengesetzt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung soll die definierte Strahlungsdosisleistungskurve vielmehr in vertikaler Weise zusammengesetzt werden. Das heißt, dass die Strahlungsdosisleistungskurve für einen definierten beziehungsweise jeden Abstand von der Strahlungsquelle aus verschiedenen Anteilen der wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven, die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedlich sind, angepasst und zusammengesetzt sind beziehungsweise wird. Vereinfacht kann auch gesagt werden, dass bei der anteiligen Anpassung und/oder Zusammensetzung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve durch wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven immer beide Strahlungsdosisleistungskurven anteilig für jeden Abstand von der Strahlungsquelle verwendet werden. Bei einer horizontalen Anpassung beziehungsweise Zusammensetzung ist dies nicht unbedingt erforderlich.
Unter den Begriffen „angepasst” und „zusammengesetzt” wird erfindungsgemäß verstanden, dass die wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven miteinander kombiniert die definierte Strahlungsdosisleistungskurve ergeben. Bei den zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven handelt es sich um Strahlungsdosisleistungskurven, die unter Verwendung der Strahlungsquelle erzeugt werden können.
Vorzugsweise erfolgt die Erzeugung und/oder Bereitstellung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve unter Verwendung und/oder Berücksichtigung einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve.
Wesentlich ist, dass eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve durch wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven angepasst und/oder zusammengesetzt wird. Die definierte Strahlungsdosisleistungskurve ist dabei insbesondere die Strahlungsdosisleistungskurve, welche erzeugt und/oder bereitgestellt wird, damit definierte Strahlungsdosen für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle auf das Substrat auftreffen. Diese definierte Strahlungsdosisleistungskurve kann sich beispielsweise an einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve orientieren. In diesem Fall kann eine Strahlungsdosisleistungskurve in Form einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve von dem Anwender, beispielsweise einem Mediziner festgelegt und/oder berechnet werden.
Sofern eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt und/oder bereitgestellt wurde, kann es hilfreich sein, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve mit der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve verglichen wird. Dies kann beispielsweise in einer Vergleichseinrichtung erfolgen. Sofern Unterschiede zwischen den beiden Strahlungsdosisleistungskurven ermittelt werden, kann eine Korrektur der definierten Strahlungsdosisleistungskurve erfolgen.
Bei einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve handelt es sich also vorzugsweise um eine Strahlungsdosisleistungskurve, die vorgegeben wird wobei die definierte Strahlungsdosisleistungskurve entsprechend erzeugt und/oder angenähert werden soll. Selbstverständlich kann es sein, dass es zwischen der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve und der definierten Strahlungsdosisleistungskurve, welche durch die wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven anteilig angepasst und/oder zusammengesetzt werden soll, zu Unterschieden kommt. Diese Unterschiede können, wie oben erwähnt, in einer Vergleichseinheit ermittelt werden. Wie oben ebenfalls bereits erwähnt, kann durch Korrektur der definierten Strahlungsdosisleistungskurve versucht werden, die Unterschiede zwischen der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve und der definierten Strahlungsdosisleistungskurve zu reduzieren. Bei einer solchen Fehlerreduktion ist es selbstverständlich, dass die Korrektur nicht derart erfolgen muss, dass kein Unterschied zwischen den beiden Kurven mehr besteht. Vielmehr ist vorgesehen, dass der Unterschied, also er Fehler, oder die Abweichung zwischen den beiden Kurven so gering wie möglich ausfällt.
Vereinfacht kann also festgehalten werden, dass der Unterschied zwischen der definierten Strahlungsdosisleistungskurve und der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve darin besteht, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve der Strahlungsdosisleistungskurve entspricht, welche durch das Gerät, also die Bestrahlungseinheit beziehungsweise die Strahlungsquelle erzeugt wird. Die definierte Strahlungsdosisleistungskurve liegt also tatsächlich vor. Bei der definierten Strahlungsdosisleistungskurve kann auch von einer idealen Strahlungsdosisleistungskurve gesprochen werden.
Die Soll-Strahlungsdosisleistungskurve hingegen entspricht insbesondere der Strahlungsdosisleistungskurve, welche berechnet wurde und somit vor der Bestrahlung festgelegt wurde, wie bereits weiter oben beschrieben. Die Soll-Strahlungsdosisleistungskurve liegt folglich theoretisch vor. Bei der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve kann auch von einer geeignetsten Strahlungsdosisleistungskurve gesprochen werden.
Bei den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven handelt es sich auch um tatsächlich vorhandene beziehungsweise mögliche Strahlungsdosisleistungskurven und nicht um Strahlungsdosisleistungskurven, welche theoretisch vorliegen.
Vorzugsweise werden die wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven durch eine gleiche Strahlungsquelle erzeugt.
Dadurch, dass die wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven durch die gleiche Strahlungsquelle erzeugt werden, ist es möglich, dass nur eine Einrichtung beziehungsweise ein Gerät zur Erzeugung und/oder Bereitstellung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve und somit der definierten Strahlungsdosis verwendet werden muss. Dadurch lassen sich beispielsweise Anschaffungskosten, die bei Einrichtungen beziehungsweise Geräten zur Bestrahlung von Geräten außerordentlich hoch sein können, reduzieren.
Wie die wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven durch die gleiche Strahlungsquelle erzeugt werden kann, wird im weiteren Verlauf der vorliegenden Erfindung beschrieben, so dass an dieser Stelle auf diese Ausführungen verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Vorzugsweise wird die definierte Strahlungsdosisleistungskurve, die anteilig aus den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve angepasst und/oder zusammengesetzt wird, durch wechselseitiges Anliegen einer der jeweiligen gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve spezifischen Beschleunigungsspannung an/in der Strahlungsquelle erzeugt und/oder bereitgestellt.
Wie ebenfalls weiter oben bereits ausgeführt, ist zur Generierung beziehungsweise Applizierung einer Strahlung mittels Strahlungsdosisleistungen das Anliegen einer Spannung und/oder eines Strom bevorzugt. Bei der Spannung handelt es sich um eine Beschleunigungsspannung, bei dem Strom um einen Strahlstrom.
Die Strahlungsdosisleistungen sind insbesondere direkt abhängig von beziehungsweise direkt proportional zu der anliegenden Beschleunigungsspannung. In diesem Fall kann mittels einer anliegenden Beschleunigungsspannung eine Strahlungsdosisleistung beziehungsweise Strahlungsdosisleistungen realisiert werden. Die physikalische Einheit der Beschleunigungsspannung wird im Allgemeinen in Kilovolt, also [kV], angegeben. Die Strahlungsdosisleistungswerte sind wiederrum direkt abhängig von beziehungsweise direkt proportional vom Abstand zur Strahlungsquelle beziehungsweise dem Isozentrum der Strahlungsquelle.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Beschleunigungsspannungen beschränkt. Sofern in einer Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosis zwei Strahlungsdosisleistungskurven ausgewählt werden, so kann dies dadurch ermöglicht werden, indem an der Strahlungsquelle, die beispielsweise Bestandteil einer Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosis sein kann, zwei Beschleunigungsspannungen angelegt werden können. Dieses Anliegen kann beispielsweise in zeitlichem Wechsel erfolgen. In einem solchen Fall liegt zunächst eine erste Beschleunigungsspannung an. Daran angeschlossen kann eine zweite Beschleunigungsspannung angelegt werden. Durch die erste Beschleunigungsspannung kann somit eine erste Strahlungsdosisleistung und durch die zweite Beschleunigungsspannung kann eine zweite Strahlungsdosisleistung realisiert werden. Diese unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen führen wiederrum zu unterschiedlichen abstandabhängigen Strahlungsdosisleistungswerten bei den jeweiligen Strahlungsdosisleistungen.
Bevorzugt kann an die Strahlungsquelle eine Beschleunigungsspannung von zehn Kilovolt (10 kV) und/oder einhundert fünfzig Kilovolt (150 kV) angelegt werden. Besonders bevorzugt kann an die Strahlungsquelle eine Beschleunigungsspannung von dreißig Kilovolt (30 kV) und/oder siebzig Kilovolt (70 kV) angelegt werden. Es können selbstverständlich auch andere Beschleunigungsspannungen angelegt werden. So können beispielsweise Beschleunigungsspannungen, die zwischen zehn Kilovolt (10 kV) und einhundert fünfzig Kilovolt (150 kV) liegen, angelegt werden.
Ebenfalls denkbar ist, dass die spezifische Beschleunigungsspannung während der Bestrahlungszeit verändert wird oder werden kann.
An/in der Strahlungsquelle kann jeweils eine spezifische Beschleunigungsspannung angelegt werden.
Sofern an einer Strahlungsquelle verschiedene, also mehrere Beschleunigungsspannungen angelegt werden können, so kann dieses insbesondere in zeitlich getrennten Abständen erfolgen. Vereinfacht gesagt, kann eine andere zweite Beschleunigungsspannung angelegt werden, wenn die Bestrahlung unter Verwendung der ersten anliegenden Beschleunigungsspannung beendet wurde. Dann muss zumeist ein Umbau der Anlage erfolgen, um die Bestrahlung unter Verwendung einer zweiten, zur ersten Beschleunigungsspannung unterschiedlichen Beschleunigungsspannung durchzuführen. In einem solchen Fall kann es zu einer zeitlichen Unterbrechung kommen, die vermieden beziehungsweise so gering wie möglich gehalten werden soll. Unter Umbau wird im Lichte der vorliegende Erfindung auch eine Änderung in der Bedienersoftware verstanden, also alles, was eine Unterbrechung der Bestrahlung zur Folge hat, wobei die zeitliche Unterbrechung beziehungsweise Pause so gering wie möglich gehalten werden soll. Es kann aber auch so sein, dass die Unterbrechung so gering ausfällt, dass die zeitliche Unterbrechung beziehungsweise Pause nicht auffällt.
Diese Nachteile können bei der vorliegenden Erfindung vermieden werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Bestrahlung unter Verwendung von wenigstens zwei anliegenden Beschleunigungsspannungen erfolgt beziehungsweise erfolgen kann. In einem solchen Fall ist vorgesehen, dass die Bestrahlung des Substrats zunächst durch eine erste Bestrahlung unter Verwendung der ersten Beschleunigungsspannung erfolgt. Diese erste Bestrahlung erfolgt über eine ermittelte oder angepasste Zeitspanne, wie weiter oben bereits ausführlich berichtet. Sofern die erste Bestrahlung, also die Bestrahlung unter Verwendung der ersten Beschleunigungsspannung ausgeführt ist, schließt sich die zweite Bestrahlung an. Bei dieser zweiten Bestrahlung wird das Substrat unter Verwendung einer zweiten Beschleunigungsspannung bestrahlt. Sofern erforderlich, kann die Bestrahlung des Substrats auch unter Verwendung weiterer Beschleunigungsspannungen erfolgen.
Die Bestrahlungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt in einer Weise ausgebildet, dass sie einen Wechsel der Beschleunigungsspannung, insbesondere während des Bestrahlungsvorgangs, zulässt.
Wie bereits erwähnt, soll der Wechsel der Beschleunigungsspannung zum Bestrahlen des Substrats unmittelbar erfolgen. Das heißt, dass anlagenseitig der Wechsel ohne aufwendigen Umbau der Anlage oder dergleichen erfolgen soll. Der Wechsel der Beschleunigungsspannungen soll derart erfolgen, dass sich an die Bestrahlung unter Verwendung einer ersten Beschleunigungsspannung die Bestrahlung unter Verwendung einer zweiten Beschleunigungsspannung unmittelbar anschließt oder anschließen kann.
Die Bestrahlung kann somit während der Bestrahlungszeit, welche sich als Gesamtbestrahlungszeit darstellt, geändert werden, indem die Bestrahlung zunächst unter Verwendung einer ersten Beschleunigungsspannung für eine ermittelte oder angepasste erste Bestrahlungszeit erfolgt. Daran angeschlossen erfolgt die Bestrahlung unter Verwendung einer zweiten Beschleunigungsspannung für eine ermittelte oder angepasste zweite Bestrahlungszeit. Für alle Bestrahlungsvorgänge wird durch Anliegen einer Beschleunigungsspannung eine definierte und/oder spezifische Strahlungsdosisleistung generiert. Der Wechsel der Beschleunigungsspannung erfolgt somit auch stets unter Berücksichtigung der Strahlungsdosisleistung.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Reihenfolge beim Wechseln der Beschleunigungsspannung beschränkt. Die Reihenfolge in der die Bestrahlung des Substrats unter Verwendung einer Beschleunigungsspannung erfolgen soll, kann von dem Anwender beispielsweise frei gewählt werden. Es kann aber sinnvoll sein, dass das Substrat zunächst unter Verwendung einer Strahlungsdosisleistung bestrahlt wird, die durch Anliegen einer geringen beziehungsweise einer hohen Beschleunigungsspannung realisiert wird. Ebenso sind der Wechsel von einer geringen Beschleunigungsspannung zu einer hohen Beschleunigungsspannung und ein erneuter Wechsel zu einer geringen Beschleunigungsspannung möglich, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Reihenfolge der Anwendung beziehungsweise des Anliegens einer Beschleunigungsspannung beschränkt ist. Ebenso kann es möglich sein, dass die geeignetste Reihenfolge zur Bestrahlung von einem Rechnerprogramm berechnet und dem Anwender vorgeschlagen wird.
Die Änderung der Beschleunigungsspannung kann sowohl automatisch oder manuell erfolgen. Sofern die Änderung der Beschleunigungsspannung automatisch erfolgt, kann dies erfolgen, indem der Anwender vor der Bestrahlung die entsprechenden Parameter programmiert. Dies kann derart erfolgen, dass die erforderliche Bestrahlungszeit und/oder die Beschleunigungsspannung(en) programmiert werden. Sofern die Änderung der Beschleunigungsspannung manuell erfolgt, kann dies beispielsweise während der Bestrahlungszeit erfolgen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausführungsformen zur Änderung der Beschleunigungsspannung beschränkt. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Beschleunigungsspannung durch eine Kombination von programmierter und manueller Änderung der Beschleunigungsspannung geändert wird.
Vorzugsweise erfolgt das wechselseitige Anlegen der jeweiligen spezifischen Beschleunigungsspannung an/in der Strahlungsquelle und/oder während der Bestrahlung des Substrats in definierten Zeitschritten.
Sofern die Erzeugung/Bereitstellung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve zur Bestrahlung des Substrats mittels wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven erfolgen soll, muss der erforderliche Anteil für jede Strahlungsdosisleistungskurve zuvor ermittelt werden. Dieser Anteil wirkt sich direkt auf die Bestrahlungszeit für diese Strahlungsdosisleistungskurve aus. In diesem Fall kann von einer anteiligen Bestrahlungszeit gesprochen werden. Sofern die anteilige Bestrahlungszeit ermittelt wurde, wobei diese Ermittlung manuell durch den Anwender oder durch ein Rechnerprogramm erfolgen kann, kann es hilfreich sein, dass die ermittelte anteilige Bestrahlungszeit nicht in vollem Umfang ausgeschöpft wird, sondern nur in Anteilen beziehungsweise Bruchteilen angewendet wird.
Zur Verdeutlichung soll ein Beispiel dienen. Sofern eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve zum Bestrahlen eines Substrats verwendet werden soll, so kann dies einerseits, wie oben bereits beschrieben, durch unter Verwendung einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve über eine definierte Bestrahlungszeit erfolgen.
Die definierte Strahlungsdosisleistungskurve kann aber auch durch verschiedene Anteile durch wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven über wiederum zwei anteilige Bestrahlungszeiten generiert werden. Die anteilige Bestrahlungszeit für die Strahlungsdosisleistungskurve kann dabei beispielhaft mit zwanzig Sekunden ermittelt sein. Die anteilige Bestrahlungszeit für die andere Strahlungsdosisleistungskurve kann beispielhaft ebenfalls mit zwanzig Sekunden ermittelt sein.
Die Bestrahlung des Substrats kann nun auf zweierlei Arten erfolgen. Zum Einen kann die Bestrahlung des Substrats erfolgen, indem das Substrat zunächst zwanzig Sekunden mit der ersten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve bestrahlt wird. Daran kann sich eine Bestrahlung mit der zweiten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve über ebenfalls zwanzig Sekunden anschließen.
Alternativ dazu kann die Bestrahlung aber auch derart erfolgen, dass die Bestrahlung des Substrats im Wechsel von je einer Sekunde mit der ersten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve und dann mit der zweiten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve erfolgt. In einem solchen Fall würde zwischen der ersten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve und der zweiten gegebenen Strahlungsdosiskurve zwanzigmal gewechselt, wobei der Wechsel durch Wechsel der Beschleunigungsspannung erzielt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Wechsel der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven beziehungsweise der Beschleunigungsspannung beschränkt. Beispielsweise kann ein Wechsel der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve und/oder der Beschleunigungsspannung jede Sekunde, jede Minute oder dergleichen erfolgen.
Ein häufiger Wechsel der Strahlungsdosisleistungskurve könnte Vorteile bezüglich der Verträglichkeit und/oder der Effektivität der definierten Strahlungsdosis haben.
Vorzugsweise liegt die zu erzeugende und/oder bereitzustellende definierte Strahlungsdosisleistungskurve außerhalb und/oder zwischen den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven. Außerhalb kann bedeuten, dass sich die definierte Strahlungsleistungskurve oberhalb und/oder unterhalb der zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven befinden kann.
Bei der definierten Strahlungsdosisleistungskurve handelt es sich, wie oben bereits beschrieben, insbesondere um eine Strahlungsdosisleistungskurve, welche durch die Strahlungsquelle nicht realisiert werden kann, da die anlagentechnischen Parameter dies beispielsweise nicht zulassen. Denn nur in einem solchen Fall ist es erforderlich, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve durch wenigstens zwei andere gegebene Strahlungsdosisleistungskurven angepasst und oder zusammengesetzt, also kombiniert wird.
Wenn die definierte Strahlungsdosisleistungskurve unterhalb einer gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve liegt, so ist insbesondere gemeint, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve bei beispielsweise Darstellung in einem Diagramm unterhalb dieser gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve liegt. Es kann aber auch sein, dass nur ein Teil der definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterhalb dieser gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve liegt. Entsprechendes gilt bezüglich der Begriffe zwischen und oberhalb, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Begriffe beschränkt ist. Beispielsweise kann es sein, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve eine gegebene Strahlungsdosisleistungskurve schneidet. In einem solchen Fall könnte beispielsweise bei der anteiligen Anpassung und/oder Zusammensetzung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve aus wenigstens zwei Strahlungsdosisleistungskurven ein Anteil für beispielsweise einen speziellen Abstand null sein.
Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der jeweiligen Anteile der wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven zur Anpassung und/oder Zusammensetzung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve mittels Regelalgorithmen. Insbesondere erfolgt die Anpassung und/oder Zusammensetzung mittels Algorithmen zur Minimierung der Fehlerquadrate.
Wie bereits weiter oben beschrieben, kann sich die definierte Strahlungsdosisleistungskurve an einer berechneten Soll-Strahlungsdosisleistungskurve orientieren. Die tatsächliche Strahlungsdosisleistungskurve, also die definierte Strahlungsdosisleistungskurve, welche durch die Strahlungsquelle nicht generiert werden kann, wird dann durch wenigstens zwei gegebene, zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedliche Strahlungsdosisleistungskurven erzeugt, wobei nicht ausgeschlossen werden kann, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve nicht exakt gegenüber der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve angepasst und/oder zusammengesetzt wird.
In diesem Fall kann, wie oben bereits beschrieben, ein Unterschied zwischen der anteilig angepassten und/oder zusammengesetzten Strahlungsdosisleistungskurve in Form der definierten Strahlungsdosisleistungskurve und der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve bestehen. Dieser Unterschied kann auch als Fehler bezeichnet werden. Es ist aber selbstverständlich, dass, wie ebenfalls weiter oben schon erwähnt, der Fehler so gering wie möglich ausfallen soll oder ausfällt.
Die anteilige Anpassung und/oder Zusammensetzung der wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven soll vorzugsweise mittels Regelalgorithmen erfolgen. Ein Regelalgorithmus stellt ein gängiges und bekanntes mathematisches Hilfsmittel dar. Die anteilige Anpassung und/oder Zusammensetzung soll insbesondere mittels Algorithmen zur Minimierung der Fehlerquadrate erfolgen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Regelalgorithmen oder Algorithmen zur Minimierung der Fehlerquadrate beschränkt.
Ein Beispiel für einen solchen Algorithmus ist beispielsweise der Levenberg-Marquardt-Algorithmus.
Die anteilige Anpassung und/oder Zusammenfassung wirkt sich unmittelbar auf die erforderliche Bestrahlungszeit der entsprechenden gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven aus.
Vorzugsweise werden die zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven, aus jeweils zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerten gebildet und die jeweiligen zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerte sind abhängig vom Abstand zur Strahlungsquelle oder vom Abstand zum Isozentrum der Strahlungsquelle.
Wie bereits oben beschrieben, soll die definierte Strahlungsdosisleistungskurve aus wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven anteilig angepasst und/oder zusammengesetzt werden. Wie ebenfalls oben bereits beschrieben, setzt sich eine Strahlungsdosisleistungskurve aus verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerten zusammen. Die Strahlungsdosisleistungswerte entstehen durch Abgabe einer Strahlungsdosisleistung durch die Strahlungsquelle, wobei die Strahlungsdosisleistung im Allgemeinen insbesondere abhängig von einer Beschleunigungsspannung ist, die an beispielsweise die Strahlungsquelle angelegt wird.
Wird beispielsweise an eine Strahlungsquelle eine Beschleunigungsspannung angelegt, so gibt die Strahlungsquelle eine spezifische Strahlung ab. Diese Strahlung nimmt mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle ab. Diese Abnahme der Strahlung kann als Strahlungsdosisleistungskurve dargestellt werden. Folglich liegen für verschiedene Abstände von der Strahlungsquelle, die auch als Isozentrum beschrieben werden kann, verschiedene Strahlungsdosisleistungswerte vor. Diese verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerte sind somit abstandabhängig und resultieren aus der Strahlungsdosisleistung, die aus einer Beschleunigungsspannung resultiert. Es kann aber auch sein, dass die Strahlungsquelle ein Isozentrum aufweist, so dass die zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerte abhängig vom Abstand zum Isozentrum der Strahlungsquelle sind.
Vorzugsweise wird das Substrat bestrahlt, indem die definierte Strahlungsdosisleistungskurve verwendet wird, um über eine Bestrahlungszeit eine definierte Strahlungsdosis, insbesondere in Form einer definierten Strahlungsdosiskurve, an das Substrat abzugeben.
Wie oben bereits erwähnt, setzt sich eine Strahlungsdosisleistungskurve aus verschiedenen Strahlungsdosisleistungswerten zusammen, die durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung an beispielsweise der Strahlungsquelle generiert oder appliziert oder erzeugt werden.
Die Bestrahlung des Substrats erfolgt über eine bestimmte Bestrahlungszeit, die von dem Anwender vorgegeben und/oder berechnet werden kann. Nach der Bestrahlung wurde an das Substrat folglich eine definierte Strahlungsdosis abgegeben oder von dem Substrat aufgenommen. Diese Strahlungsdosis wird in einem definierten Abstand von der Strahlungsquelle und/oder dem Isozentrum der Strahlungsquelle von dem Substrat aufgenommen oder an das Substrat abgegeben.
Eine Strahlungsdosis stellt somit eine Dosis an Strahlung dar, die von dem zu bestrahlenden Substrat in einem bestimmten Abstand über die Bestrahlungszeit aufgenommen wurde. Eine Strahlungsdosiskurve ist, gemäß einer Strahlungsdosisleistungskurve eine Verbindung von verschiedenen Strahlungsdosen beziehungsweise Strahlungsdosiswerten, die für eine bestimmte Bestrahlungszeit abgegeben oder aufgenommen wurden.
Unter dem Begriff „Bestrahlungszeit” kann einerseits die erforderliche Gesamtbehandlungszeit verstanden werden. Also die Behandlungszeit, die insgesamt erforderlich ist, um die definierte Strahlungsdosis zu erreichen. Unter dem Begriff „Bestrahlungszeit” können aber auch die entsprechenden beziehungsweise jeweiligen Bestrahlungszeiten verstanden werden, die für die jeweiligen Strahlungsdosisleistungen beziehungsweise die Strahlungsdosisleistungswerte benötigt werden. Beispiele für die Bestrahlungszeiten werden im weiteren Verlauf der Beschreibung noch genannt, so dass an dieser Stelle auf diese Ausführungen verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die ermittelten oder angepassten Bestrahlungszeiten zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer definierten Strahlungsdosis beziehungsweise Strahlungsdosiskurve können anteilig zu einer Gesamtbestrahlungszeit zusammengesetzt werden.
Vorzugsweise erfolgt die Bestrahlung eines Substrats, indem in einem definierten Abstand von der Strahlungsquelle oder dem Isozentrum der Strahlungsquelle eine definierte Strahlungsdosis von dem Substrat aufgenommen oder an das Substrat abgegeben wird, wobei die definierte Strahlungsdosis dem Produkt aus definierter Strahlungsdosisleistung, welcher aus der definierten Strahlungsdosisleistungskurve ausgewählt wird, und Bestrahlungszeit entspricht.
Die Bestrahlung erfolgt über eine ermittelte Bestrahlungszeit mittels einer Strahlungsdosisleistung. Die Strahlungsdosis, die abhängig ist vom Abstand zur Strahlungsquelle oder dem Isozentrum der Strahlungsquelle ergibt sich somit aus Bestrahlungszeit und den abstandsabhängigen Strahlungsdosisleistungswert der Strahlungsquelle.
Vorzugsweise wird die definierte Strahlungsdosiskurve oder die Strahlungsdosis zusätzlich durch Änderung der Bestrahlungszeit(en) eingestellt.
Wie bereits weiter oben beschrieben, kann die definierte Strahlungsdosisleistungskurve anteilig durch wenigstens zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven angepasst und/oder zusammengesetzt werden. Bezüglich der Strahlungsdosis, die auf das Substrat wirkt oder auftrifft oder, abgegeben oder aufgenommen wird, spielt die Bestrahlungszeit ebenfalls eine wesentliche Rolle. Die Bestrahlungszeit ist jedoch bei der anteiligen Anpassung und/oder Zusammensetzung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve durch die wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven vernachlässigbar, so dass die Bestrahlungszeit nicht berücksichtigt werden muss. Da die Strahlungsdosis beziehungsweise die Strahlungsdosiswerte, welche entsprechend der Strahlungsdosisleistungswerte mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle abnimmt, kann die Strahlungsdosis auch durch Änderung der Bestrahlungszeit(en) eingestellt werden.
Unter dem Begriff „eingestellt” wird im Lichte der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Strahlungsdosis beziehungsweise die Strahlungsdosiskurve, die vom Anwender gewünscht beziehungsweise vorgegeben ist, durch eine Anpassung beziehungsweise Änderung der Bestrahlungszeit zusätzlich beeinflusst werden kann.
Vorzugsweise wird von der Strahlungsquelle zur Bestrahlung des Substrats eine niedrigenergetische und/oder weiche Strahlung abgegeben. Ebenfalls oder alternativ handelt es sich bei dem Substrat vorzugsweise um Gewebe. Weiterhin oder alternativ ist die Strahlungsdosisleistung vorzugsweise eine Wasserenergie-Tiefendosisleistung (DDC).
Zur Bestrahlung eines Substrats kann es erforderlich sein, eine bestimmte Strahlungsdosisleistung, Strahlungsdosis beziehungsweise Strahlung zu verwenden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosis beschränkt, jedoch kann es sich bei der Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosis vorzugsweise um eine niedrigenergetische und/oder weiche Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosis handeln. Unter einer niedrigenergetischen und/oder weichen Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosis wird eine Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosis verstanden, die in einem bestimmten Frequenzbereiche liegt, wobei die Begriffe gängige Begriffe aus dem Gebiet der Bestrahlung sind. Es kann sich bei der Strahlung auch um eine Röntgenstrahlung oder dergleichen handeln.
Wie weiter oben ebenfalls bereits ausgeführt, kann es sich bei dem Substrat vorzugsweise um Gewebe handeln. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Arten von Substraten oder Geweben beschränkt. Das Gewebe kann beispielsweise menschliches oder tierisches Gewebe sein.
Weiterhin kann es sich vorzugsweise bei der Strahlungsdosisleistung um eine Wasserenergie-Tiefendosisleistung (DDC) handeln. Eine Wasserenergie-Tiefendosisleistung, die im Englischen „depth dose rate curve in water” bezeichnet wird, und somit mit DDC abgekürzt wird, ist ebenfalls ein bekannter und/oder festgestehender Begriff auf dem Gebiet der Bestrahlung von Gewebe. Eine Wasserenergie-Tiefendosisleistung beschreibt die von einer Strahlungsquelle abgegebene Strahlung, die über die Bestrahlungszeit eine definierte Strahlung, welche auf das Substrat beziehungsweise das Gewebe getroffen ist beziehungsweise an dieses abgegeben wurde.
Durch das beschriebene Verfahren ist es insbesondere möglich, durch Änderung der Beschleunigungsspannung eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve durch Verwendung von wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven zu generieren oder applizieren, indem die zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven anteilig zu der definierten Strahlungsdosisleistungskurve angepasst oder zusammengesetzt wird
Ebenfalls möglich ist, dass dies in einer Rechnereinrichtung oder einer Rechnereinheit erfolgt. In dieser Rechnereinrichtung können auch alle erforderlichen Berechnungen oder Ermittlungen, beispielsweise für die anteilige Anpassung oder Zusammensetzung erfolgen.
Gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve zum Bestrahlen eines Substrats bereitgestellt. Die Einrichtung weist eine Strahlungsquelle zum Erzeugen und/oder Bereitstellen von wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven auf. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Mittel zur Auswahl von zwei oder mehr gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven, die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve unterschiedlich sind, aufweist, und dass die Einrichtung Mittel zum anteiligen Anpassen und/oder Zusammensetzen der definierten Strahlungsdosisleistungskurve aus wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Strahlungsquellen zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve beschränkt. Wichtig ist nur, dass mit der Einrichtung eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt und/oder bereitgestellt werden kann.
Ebenfalls ist denkbar, dass die Einrichtung weitere Komponenten beziehungsweise Einrichtungen umfasst. So ist beispielsweise denkbar, dass die Einrichtung eine Applikatoreinrichtung aufweist beziehungsweise umfasst. Diese Applikatoreinrichtung, die auch als Applikator bezeichnet werden kann, kann beispielsweise auf die Strahlungsquelle aufgesetzt werden. Alternativ kann die Strahlungsquelle auch in den Applikator eingeschoben werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimme Ausführungsformen beschränkt. Wichtig ist nur, dass die Strahlungsquelle in irgendeiner Form, am besten vollständig, von dem Applikator umschlossen beziehungsweise umgeben ist.
Durch die Verwendung eines Applikators ist es möglich, dass die an das Substrat abgegebene oder auf das Substrat auftreffende definierte Strahlungsdosis in ihrer räumlichen Ausrichtung beeinflusst werden kann. So kann es durch eine bestimmte geometrische Gestaltung des Applikators möglich sein, die definierte Strahlungsdosis an bestimmten Stellen des Substrats zu schwächen. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn ein Gewebe bestrahlt wird und eine zur bestrahlenden Stelle entfernte Nachbarstelle nicht bestrahlt werden soll. In einem solchen Fall kann diese Nachbarstelle durch geeignete Ausgestaltung des Applikators vor der Bestrahlung geschützt werden. Möglichkeiten, die ein solcher Applikator ausgebildet sein kann, sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass an dieser Stelle darauf verwiesen wird.
Vorzugsweise weist die Einrichtung Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf, so dass an dieser Stelle darauf verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Wie oben bereits ausführlich dargelegt, stellt eine spezielle Anwendung der Strahlungsbehandlung von Substanzen die Bestrahlung von Gewebe, insbesondere von menschlichem Gewebe dar. Dabei wird die Strahlungsbehandlung zur Bestrahlung von beispielsweise Tumoren oder dergleichen eingesetzt. Die Bestrahlung von Gewebe muss dabei im Vorfeld in Versuchsreihen beziehungsweise klinischen Studien untersucht werden.
Bei der Bestrahlung kann beispielsweise noch während der Operation, nach Entfernen eines Tumors, eine kugelförmige Strahlenquelle in die Tumorhöhle eingeführt werden. Etwa eine halbe Stunde dauert die punktgenaue Bestrahlung der Tumorhöhle mit niederenergetischer Röntgenstrahlung.
Als besonders effektiv kann sich die Kombination aus intraoperativer „Boost”-Bestrahlung und einer postoperativen Ganzbrustbestrahlung erweisen. Zudem kann sich die herkömmliche sechswöchige Bestrahlung bei einer Therapieoption um bis zu zwei Wochen verkürzen.
Als der wichtigste medizinphysikalische Parameter der Strahlungsquelle für die Behandlung eines Patienten ist im Allgemeinen die Wasserenergie-Tiefendosisleistungskurve mit der physikalischen Einheit Gray pro Minute [Gy/min], welche im Englischen als „Depth dose rate curve in water” oder „DDC” bezeichnet wird, zu nennen. Die Strahlungsquelle kann auch eine Röntgenquelle sein oder als eine solche bezeichnet werden. Die Wasserenergie-Tiefendosisleistungskurve kann auch als Strahlungsdosisleistungskurve bezeichnet werden. Ebenso kann eine Wasserenergie-Tiefendosisleistung als Strahlungsdosisleistung bezeichnet werden. Diese Kurven setzen sich in diesem Fall aus verschiedenen Leistungen beziehungsweise Leistungswerten zusammen, so dass das oben Gesagte gilt und an dieser Stelle darauf verwiesen wird.
Die Strahlungsdosisleistung, die Strahlungsdosisleistungskurve oder die DDC sind eine Funktion der Wassertiefe, wobei der Ursprung (0 mm) das Isozentrum der Strahlungsquelle und/oder Röntgenquelle darstellt. Diese DDC wird bei der Produktion und der Rekalibrierung jeder Strahlungsquelle und/oder Röntgenquelle vermessen und ist typisch für die Strahlungsquelle und/oder Röntgenquelle. Da es sich bei einer Strahlungsquelle auch um eine Röntgenquelle handeln kann beziehungsweise eine Strahlungsquelle auch eine Röntgenquelle beinhalten beziehungsweise aufweisen kann, wird im Folgenden zum besseren Leseverständnis nur noch der Begriff Strahlungsquelle verwendet. Es ist von daher selbstverständlich, dass der Begriff Strahlungsquelle in weiteren Verlauf auch als Synonym für Röntgenquelle oder eine Kombination davon angesehen wird.
Da es sich bei einer Strahlungsquelle und/oder Röntgenquelle annähernd um einen Röntgen-Punktstrahler handelt, ergibt sich der Verlauf der DDC zum einen aus dem inversen quadratischen Abstandsgesetz (f(x) ~ 1/x²) und zum anderen aus der Absorption der erzeugten Röntgenstrahlung in Wasser (f(x) ~ I₀·exp(–μ_W·x)).
Da sich die Röntgenstrahlung, in diesem Fall I₀, einer Strahlungsquelle, im Gegensatz zu beispielsweise radioaktiven Quellen, aus einem komplexen Spektrum zusammensetzt, ist I₀ eine Funktion der Energie E. Da der Absorptionskoeffizient von Wasser (μ_W) ebenfalls eine Funktion der Energie E ist, ist die Absorption stark abhängig vom Spektrum der jeweiligen Strahlungsquelle und/oder Röntgenquelle.
Das Spektrum einer Röntgenquelle setzt sich aus dem charakteristischen Spektrum durch die verwendeten Materialien und dem Röntgenbremsspektrum, durch die Beschleunigungsspannung der Elektronen, zusammen.
Bei heutigen Anlagen kann der Anwender, der beispielsweise ein Medizinphysiker oder ein Arzt sein kann, bei einer Bestrahlungseinrichtung zwischen drei Beschleunigungsspannungen U wählen. Diese Beschleunigungsspannungen U sind beispielsweise dreißig Kilovolt (30 kV), vierzig Kilovolt (40 kV) und fünfzig Kilovolt (50 kV) (U = 30, 40, 50 kV), wobei für die Dauer der Behandlung die Beschleunigungsspannung jedoch fest ist und nicht mehr geändert werden kann.
Da sich die Strahlungsquellen im Aufbau gleichen, unterscheiden sich die Röntgenspektren nicht signifikant bei gleichen Beschleunigungsspannungen und die Strahlungsdosisleistungen, also die DDCs, sind annähernd gleich in Bezug auf den Verlauf der DDC, der sich in einem Abfall der Funktion bei zunehmender Wassertiefe äußert. Die absolute Höhe der DDC kann jedoch variieren, was durch unterschiedliche Behandlungszeiten ausgeglichen werden kann, sofern die gleiche Dosis in einer bestimmten Tiefe mit unterschiedlichen Strahlungsquellen appliziert werden soll.
Bei einer Studie kann es aber von entscheidender Bedeutung sein, dass sich der Verlauf der DDC, das heißt der Abfall der abgegebenen Strahlungsdosis mit zunehmender Wassertiefe, für alle Strahlungsquellen, die für die gleiche Studie herangezogen werden, einander gleichen beziehungsweise ähneln. Denn beispielsweise soll bei einer Studie, bei der sich die Teilnehmer beispielsweise auf eine Beschleunigungsspannung von fünfzig Kilovolt (50 kV) geeinigt haben, sichergestellt werden, dass immer eine Strahlungsdosis von zwanzig Gray (20 Gy) an der Applikatoroberfläche und somit sechs bis acht Gray in zehn Millimetern (10 mm) Entfernung vom Applikator beziehungsweise der Applikatoroberfläche appliziert werden.
Zukünftige Strahlungsquellen und/oder Röntgenquelle können jedoch beispielsweise leistungsstärker sein. Solche Leistungssteigerungen sind nur durch eine erhebliche Änderung des Designs, beispielsweise bezüglich der Wasserkühlung, der Röntgentargetmaterialänderung oder dergleichen möglich. Dies hat starken Einfluss auf das abgegebene Röntgenspektrum und daher auf den Verlauf der DDC.
Sofern eine zukünftige Strahlungsquelle leistungsstärker ist, also beispielsweise eine Beschleunigungsspannung von fünfundsiebrig Kilovolt (75 kV) oder hundert Kilovolt (100 kV) oder hundert fünfzig Kilovolt (150 kV) erreicht werden kann oder einen höheren Strahlstrom ermöglicht, könnten Ergebnisse oder Anwendungen gemäß einer Studie nicht mehr reproduziert oder angewendet werden.
Mit leistungsstärkeren Modellen soll es aber auch möglich sein, Behandlungen nach Vorgaben einer Studie durchzuführen.
Zudem ist der Anwender momentan zumeist auf die feste Auswahl einer von drei Beschleunigungsspannungen (U = 30, 40 oder 50 kV) beschränkt, um die gewünschte Behandlung durchzuführen. Der Anwender kann somit nur aus drei verschiedenen DDC-Verläufen wählen.
Um weitere beziehungsweise andere DDC-Verläufe zu ermöglichen, wäre es erforderlich, weitere Beschleunigungsspannungen auszuwählen, wobei dafür während der Produktion einer Strahlungsquelle beziehungsweise bei deren Rekalibrierung auch immer alle verfügbaren Beschleunigungsspannungen mit gemessen werden, was sehr zeit- und kostenintensiv ist.
Es könnte aber auch aus technischen oder weiteren Gründen gar unmöglich sein, dass eine Strahlungsquelle viele verschiedene Beschleunigungsspannungen erzeugen kann.
In allen oben genannten Fällen würde es genügen, eine Strahlungsquelle so zu konstruieren, dass sie Strahlung bei einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise dreißig Kilovolt (30 kV) oder beispielsweise fünfzig Kilovolt (50 kV) erzeugen kann. Durch die vorliegende Erfindung wäre es dann trotzdem möglich eine Strahlungsdosisleistung, eine Strahlungsdosisleistungskurve, eine DDC, zu erzeugen, die der Strahlungsdosisleistung, der Strahlungsdosisleistungskurve bei einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise vierzig Kilovolt (40 kV) entspricht, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beschleunigungsspannung beschränkt ist. In einem solchen Fall würden die Strahlungsdosisleistungswerte der Strahlungsdosisleistungskurve bei einer Beschleunigungsspannung von vierzig Kilovolt (40 kV) durch die Strahlungsdosisleistungswerte der Strahlungsdosisleistungskurven bei den Beschleunigungsspannungen von dreißig Kilovolt (30 kV) und fünfzig Kilovolt (50 kV) anteilig zusammengesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung löst dabei mehrere Probleme bezüglich der oben genannten Probleme auf dem Gebiet der Strahlentherapie. Die vorliegende Erfindung, die weiter oben bereits ausgeführt ist nicht auf das Gebiet der Strahlentherapie beschränkt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung des Problems der unterschiedlichen Strahlungsdosisleistungen, der Strahlungsdosisleistungswerte, der Strahlungsdosisleistungskurve, der DDC dar.
Dieses erste Problem wird gelöst, indem während der gesamten Behandlung eine Abkehr von der festen Beschleunigungsspannung erfolgt. Dazu können bei verschiedenen Beschleunigungsspannungen während der Produktion beziehungsweise der Rekalibrierung der Strahlungsquelle die DDCs gemessen werden. Die gewünschte DDC kann durch mathematische Anpassung der gemessenen DDCs durch eine Software berechnet werden. Weiterhin können Anpassungsparameter für die anteiligen Verhältnisse der benutzten DDCs und damit der einzelnen Behandlungszeiten berechnet werden. Die ermittelten Parameter können in einer Kalibrierdatei abgespeichert werden, damit diese dem Kunden beziehungsweise dem Anwender oder der Behandlungssoftware zur Verfügung gestellt werden kann. Die Behandlung erfolgt durch anteilige Bestrahlung mit den berechneten unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen. Die anteilige Bestrahlung kann entweder nacheinander oder im Wechsel so erfolgen, so dass nach der Gesamtzeit der Bestrahlung gewährleistet ist, dass die jeweils berechneten Einzelbehandlungszeiten durchgeführt sind. Dies kann beispielsweise durch mehrmaligen Wechsel der Spannung pro Sekunde oder Minute erfolgen.
Zum Anderen löst die vorliegende Erfindung das Problem, wenn ein Anwender nach einer von ihm vorgegebenen Strahlungsdosisleistung, Strahlungsdosisleistungswerten, Strahlungsdosisleistungskurve, DDC, behandeln möchte.
Dafür kann eine Software die beste Anpassung beispielsweise in Form von Anpassungsparametern aus gegebenen beziehungsweise verfügbaren DDCs berechnen. Diese Anpassungsparameter bestimmen die anteiligen Verhältnisse der benutzten DDCs und damit der einzelnen Behandlungszeiten. Die Behandlung erfolgt dann durch anteilige Bestrahlung mit den berechneten unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen. Die anteilige Bestrahlung kann ebenfalls entweder nacheinander oder im Wechsel so erfolgen, so dass nach der Gesamtzeit der Bestrahlung gewährleistet ist, dass jeweils berechnete Einzelbehandlungszeiten erfolgt sind. Dies kann beispielsweise durch mehrmaligen Wechsel der Spannung pro Sekunde oder Minute erfolgen.
Weiterhin löst die Erfindung das Problem der kostenintensiven Produktion beziehungsweise Kalibrierung durch Messung vieler Strahlungsdosisleistungen, Strahlungsdosisleistungswerten, Strahlungsdosisleistungskurven, DDCs bei unterschiedlichen Spannungen.
Dieses Problem wird gelöst, indem nur wenige DDCs gemessen werden und andere DDCs simuliert werden, indem eine Anpassung von Zeitanteilen und der Beschleunigungsspannung erfolgt. Ein Beispiel hierfür wird in Bezug auf die Beschreibung der Figuren genannt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist dabei neu, dass keine Vermessung aller Strahlungsdosisleistungen, Strahlungsdosisleistungswerten, Strahlungsdosisleistungskurven, DDCs, für verschiedene Beschleunigungsspannungen nötig ist, sondern die Vermessung weniger ausreichend ist. Fehlende beziehungsweise gewünschte DDCs werden durch Linearkombination der gemessenen DDCs dargestellt.
Weiterhin ist neu, dass die Behandlung nicht bei einer festen Beschleunigungsspannung, sondern mit wechselnder Spannung erfolgt. Ebenfalls neu ist, dass die Konstruktion beispielsweise einer Strahlungsquelle nicht dahingehend ausgelegt sein muss, dass auch Strahlung bei anderen Beschleunigungsspannungen, wie beispielsweise vierzig Kilovolt (40 kV), erzeugt werden kann.
Die vorliegende Erfindung erfordert dabei eine Strahlungsquelle und/oder Röntgenquelle, die wenigstens zwei unterschiedliche Beschleunigungsspannungen erzeugen kann. Vorteilhaft ist die Vermessung von wenigstens zwei DDCs bei unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen, denn die gewünschte DDC kann immer nur zwischen den beiden gemessenen DDCs liegen.
Vorteilhaft für die vorliegende Erfindung ist eine eigenständige Software beispielsweise für Kunden oder Anwender in der Kontrollkonsole der Strahlungsquelle zur Bestimmung der Anpassungsparameter zur Behandlungsplanung. Die Ermittlung der Anpassungsparameter kann aber auch manuell beispielsweise durch ”Papier und Bleistift” erfolgen.
Weiterhin ist ein mehrfacher Wechsel der Beschleunigungsspannung während der Behandlung vorteilhaft. Der Wechsel kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Substrat zunächst bei einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise fünfzig Kilovolt (50 kV) beispielsweise 0,69 mal eine Minute bestrahlt und anschließend bei einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise dreißig Kilovolt (30 kV) beispielsweise 0,31 mal eine Minute bestrahlt wird. Dies kann beispielsweise zwanzigmal im Wechsel erfolgen.
Alternativ kann es auch möglich sein, dass das Substrat zunächst bei einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise fünfzig Kilovolt (50 kV) beispielsweise 0,69 mal zwanzig Minuten bestrahlt und anschließend bei einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise dreißig Kilovolt (30 kV) beispielsweise 0,31 mal zwanzig Minuten bestrahlt wird. In einem solchen Fall müsste beispielsweise die Strahlungsquelle nicht so konstruiert sein, dass innerhalb kürzester Zeit die Beschleunigungsspannung geändert werden kann. Wichtig bei der Anpassung ist beispielsweise, dass die zu generierende beziehungsweise applizierende definierte Strahlungsdosis in beiden Fällen gleich bleibt beziehungsweise der Fehler zwischen beiden so gering wie möglich ausfällt. Bei dem oben genannten Beispiel ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die genannten Beschleunigungsspannungen und/oder Anteile und/oder Bestrahlungszeiten beschränkt ist.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Variationen in der Ausführung und/oder Bauart und/oder Plattform des Rechners und/oder des Computers, auf dem die Software laufen soll, der Programmiersprache in der die Software geschrieben ist, der Ausführung der Graphic-User-Interface (GUI) in der Software, des Betriebssystem, unter dem die Software läuft sowie der Bauart der Strahlungsquelle, die die Strahlung erzeugen soll, möglich beziehungsweise auch erforderlich.
Die vorliegende Erfindung ist auch zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosis zum Bestrahlen eines Substrats geeignet, wobei die Strahlungsdosis dem Produkt aus Strahlungsdosisleistung, die durch eine Strahlungsquelle erzeugt wird und die von dem Substrat aufgenommen oder an das Substrat abgegeben wird oder werden kann, und Bestrahlungszeit entspricht. Bei dem Verfahren wird die definierte Strahlungsdosis, welche sich aus einer ersten Strahlungsdosisleistung und einer ersten Bestrahlungszeit zusammensetzt, generiert, indem wenigstens eine gegebene, zur ersten Strahlungsdosisleistung unterschiedliche, Referenzstrahlungsdosisleistung ausgewählt wird und indem die Bestrahlungszeit zur Generierung der definierten Strahlungsdosis für die wenigstens eine ausgewählte Referenzstrahlungsdosisleistung ermittelt oder angepasst wird.
Das Substrat, welches bestrahlt werden soll, wird im Allgemeinen so bestrahlt, dass die Strahlungsdosisleistung von einer Strahlungsquelle, in der die Strahlungsdosisleistung beziehungsweise die Strahlungsdosis erzeugt wird, auf das Substrat gerichtet beziehungsweise an das Substrat aufgelegt oder in das Substrat eingeführt wird. Aufgrund der körperlichen Eigenschaften des Substrats ist es physikalisch bedingt, dass die an das Substrat von der Strahlungsquelle abgegebene beziehungsweise von dem Substrat aufgenommene Strahlungsdosisleistung beziehungsweise Strahlungsdosis mit zunehmender Tiefe abnimmt, was durch die Strahlungsdosisleistungswerte beschrieben wird. Die zunehmende Tiefe kann auch als vergrößerter Abstand von der Substratoberfläche verstanden werden. Ebenso kann die zunehmende Tiefe auch als zunehmende Eindringtiefe bezeichnet werden.
Die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlungsdosisleistung in Form von Strahlungsdosisleistungswerten verringern sich mit zunehmender Eindringtiefe in dem zu bestrahlenden Substrat, wie bereits weiter oben berichtet. Dies ist ein natürliches Phänomen. Die von der Strahlungsquelle abgegebene beziehungsweise ausgestrahlte Strahlungsdosisleistung wird, sofern die Strahlungsquelle nicht in irgendeiner Form mechanisch beeinflusst wird, von der Strahlungsquelle in alle Richtung gleichmäßig abgestrahlt. Dies gilt für punktförmige Quellen. Durch diese Abstrahlung und die mit zunehmender Eindringtiefe abnehmenden Strahlungsdosisleistungswerte beziehungsweise Strahlungsintensität ergeben sich beispielsweise innerhalb des Substrats so genannte Isotropielinien, die auch als Isolinien bezeichnet werden. Die Isotropielinien zeichnen sich durch gleiche Isowerte, also gleiche Werte bezüglich der Strahlung und/oder Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosisleistungswerte aus. Diese Isolinien sind nicht nur innerhalb des Substrates zu finden. Sofern die Strahlung nicht durch einen Übergang zwischen zwei Materialien beeinflusst wird, breitet sich die Strahlung kreisförmig von der Strahlungsquelle ausgehend aus, so dass sich die Punkte gleicher Isotropie auf einer Kreisbahn beziehungsweise Kreisringen befinden. Dies gilt für punktförmige Quellen.
Sofern das zu bestrahlende Substrat in einer Tiefe von zehn Millimetern unterhalb der Substratoberfläche eine Strahlungsdosis von acht Gray erfahren soll, so kann diese Strahlungsdosis beispielsweise bei einer speziellen Strahlungsdosisleistung mit einem speziellen Strahlungsdosisleistungswert für eine spezielle Bestrahlungszeit erreicht werden. Bei dieser speziellen Strahlungsdosisleistung und/oder dem speziellen Strahlungsdosisleistungswert und/oder der speziellen Bestrahlungszeit kann es sich um eine erste Strahlungsdosisleistung und/oder um einen ersten Strahlungsdosisleistungswert und/oder um eine erste Bestrahlungszeit handeln.
Oben wurde bereits ausführlich beschrieben, dass aus mehreren Strahlungsdosisleistungswerten eine Strahlungsdosisleistungskurve erzeugt werden kann.
Wie bereits weiter oben beschrieben kann es erforderlich sein, dass ein Substrat eine definierte Strahlungsdosis erfährt, die idealerweise über eine Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosisleistungswerte und ein entsprechende Bestrahlungszeit erreicht wird. Sofern die Strahlungsquelle zur Bestrahlung des Substrats eine gewünschte Strahlungsdosisleistung erbringen kann, so kann die erforderliche definierte Strahlungsdosis durch eine geringere Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosisleistungswerte und einer angepassten Bestrahlungszeit erreicht werden. Ebenso kann es möglich sein, eine erforderliche Strahlungsdosis durch eine höhere Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosisleistungswerte und eine angepasste Bestrahlungszeit zu erreichen. Es kann aber vorgesehen sein, dass die definierte Strahlungsdosis über eine Kombination von verschiedenen Strahlungsdosisleistungen oder Strahlungsdosisleistungswerte und angepasste Bestrahlungszeiten erreicht werden kann. In diesem Fall kann auch eine definierte Strahlungsdosis in der Tiefe, also in einem definierten Abstand zur Substratoberfläche innerhalb des Substrats berücksichtigt werden.
Die Strahlungsdosisleistung oder die Strahlungsdosisleistungswerte mit der die Strahlungsdosis über die Bestrahlungszeit erzielt beziehungsweise erreicht werden soll, kann dabei im Allgemeinen durch den Anwender, der beispielsweise ein Arzt oder Medizinphysiker oder Physiker sein kann, festgelegt werden. Ebenfalls kann die Strahlungsdosisleistung oder die Strahlungsdosisleistungswerte durch ein Rechnerprogramm, beispielsweise ein Simulationsprogramm berechnet und ermittelt werden. Heutzutage existieren Rechnerprogramme in Form von Simulationsprogrammen, die die erforderliche Strahlungsdosisleistung und/oder die Strahlungsdosisleistungswerte und/oder die erforderliche, also definierte Strahlungsdosis ermitteln und so dem Anwender zur Verfügung stellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 eine prinzipielle Darstellung einer Bestrahlung eines Substrates mittels einer Bestrahlungseinrichtung;
2 ein Diagramm einer beispielhaften Strahlungsdosiskurve für die Bestrahlung eines Substrats;
3 ein Diagramm von beispielhaften Wasserenergie-Dosisleistungskurven;
4 ein Diagramm von Abweichungen zwischen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve und einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve;
5 ein Ablaufschema zur Bestrahlung eines Substrats.
In der 1 ist eine prinzipielle Darstellung einer Bestrahlung eines Substrates 1 mittels einer Bestrahlungseinrichtung dargestellt. Bei einer Bestrahlung wird im Allgemein eine Strahlungsquelle 3, welche beispielsweise in einen Applikator 4 eingebracht oder platziert sein kann, auf die Oberfläche eines Substrats 1 platziert.
Ziel der Bestrahlung kann sein, dass die im Substrat 1 befindliche Stelle 2, bei der es sich um einen Tumor handeln kann, bestrahlt wird.
Der Anwender, beispielsweise ein Mediziner gibt für die Bestrahlung die Strahlungsdosis vor, welche an die zu bestrahlende Stelle 2 von der Strahlungsquelle 3 abgegeben werden beziehungsweise auf diese auftreffen oder von der zu bestrahlenden Stelle 2 aufgenommen werden soll. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem der Anwender festlegt, welche Strahlungsdosis, die auch als Strahlungsdosiswert bezeichnet werden kann, an einem bestimmten Punkt, beispielsweise Punkt C, der zu bestrahlenden Stelle 2 appliziert werden soll.
Diese Strahlungsdosis wird dann durch die von der Strahlungsquelle 3 abgestrahlte Strahlungsdosisleistung und die Bestrahlungszeit appliziert. Die geforderte Strahlungsdosis, also der geforderte Strahlungsdosiswert an Punkt C wird durch den Strahlungsdosisleistungswert, der an Punkt C vorliegt und die Bestrahlungszeit appliziert. Da von der Strahlungsquelle 3 die Strahlung jedoch in alle Raumrichtungen abgestrahlt wird, was durch die Pfeile 5 dargestellt werden soll, werden beispielsweise auch Strahlungsdosisleistungswerte an den Punkten A und B innerhalb des Substrats 1 appliziert.
Der Punkt A befindet sich in 1 unmittelbar an der Oberfläche des Substrats 1, also an der Stelle, an der die Strahlungsquelle 3 platziert ist. Der Punkt C befindet sich innerhalb des Substrates 1, genauer gesagt genau an der zu bestrahlenden Stelle 2, also in einem Abstand zu der Oberfläche des Substrats 1. Der Punkt B befindet sich ebenfalls innerhalb des Substrats 1, jedoch nicht so tief wie der Punkt C. Der Punkt B befindet sich zwischen dem Punkt A und dem Punkt C.
Da sich bei der Bestrahlung der zu bestrahlenden Stelle 2 die Strahlung ausgehend von der Strahlungsquelle in alle Raumrichtungen ausbreitet, liegen an den Punkten A, B und C während der Bestrahlung Strahlungsdosisleistungswerte vor. Diese ergeben sich, da von der Strahlungsquelle eine Strahlungsdosisleistung bereitgestellt wird, die mit zunehmendem Abstand vom Isozentrum der Strahlungsquelle abnimmt. Dadurch ergibt sich, dass die Strahlungsdosisleistungswerte die an einem bestimmten Ort, also in einem bestimmten Abstand von der Strahlungsquelle 3 vorliegende Strahlungsdosisleistung beschreibt beziehungsweise beziffert.
Durch die Bestrahlungszeit ergibt sich an den Punkten A, B und C eine spezifische Strahlungsdosis, da die Strahlungsdosis dem Produkt aus Strahlungsdosisleistung oder Strahlungsdosisleistungswert und Bestrahlungszeit entspricht.
Der Strahlungsdosisleistungswert und somit auch die Strahlungsdosis, die in Punkt A vorliegt, sind größer beziehungsweise höher als der Strahlungsdosisleistungswert und die Strahlungsdosis, die in den Punkten B und C vorliegt. Der Strahlungsdosisleistungswert und die Strahlungsdosis, die in Punkt B vorliegt sind wiederum höher als der Strahlungsdosisleistungswert und die Strahlungsdosis, die in Punkt C vorliegt. Der Begriff „vorliegen” wird in diesem Zusammenhang als Synonym von beispielsweise applizieren verstanden, also dass beispielsweise die Strahlungsdosis an der besagte Stelle appliziert wird.
Diese Abnahme der Strahlungsdosisleistungswerte beziehungsweise der resultierenden Strahlungsdosis ist in der Abnahme der Strahlungsdosisleistungsintensität begründet, was ein physikalisches Phänomen darstellt. Dieses physikalische Phänomen ist allgemein bekannt, und soll an dieser Stelle nicht weiter vertieft werden.
Ein Anwender, der das Substrat 1 bestrahlen will, wobei genauer gesagt die zu bestrahlende Stelle 2 des Substrats bestrahlt werden soll, bestimmt im Vorfeld die Strahlungsdosen, welche an den Punkten A, B und C nach der Bestrahlungszeit appliziert worden sein sollen.
Diese Bestimmung kann beispielsweise mit dem in 2 gezeigten Diagramm erfolgen. In 2 ist ein Diagramm einer beispielhaften Strahlungsdosiskurve für die Bestrahlung eines Substrats 1 gezeigt. Auf der y-Achse ist die Strahlungsdosis in der physikalischen Einheit Gray [Gy] und auf der x-Achse der Abstand zum Isozentrum in der physikalischen Einheit Millimeter [mm] dargestellt.
Wie dem Diagramm von 2 entnommen werden kann, soll, unter Berücksichtigung von 1, an Punkt A eine Strahlungsdosis von zehn Gray appliziert werden. An Punkt B soll demnach eine Strahlungsdosis von sieben Gray appliziert werden. An Punkt C soll eine Strahlungsdosis von 3,5 Gray appliziert werden. Die vom Anwender gewünschten Strahlungsdosen der verschiedenen Punkte, beispielsweise B und C können durch die Pfeile 7 und 8 ermittelt werden.
Wie dem Diagramm von 2, bei dem die Strahlungsdosis über den Abstand vom Isozentrum aufgetragen ist, weiterhin entnommen werden kann, befindet sich der Punkt in Übereinstimmung mit 1 an der Oberfläche des Substrates 1, also unmittelbar an der Strahlungsquelle 3. Der Punkt B befindet sich, entsprechend 1 zwischen den Punkten A und C in einer Tiefe von zehn Millimetern innerhalb des Substrates 1. Der Punkt C, der der zu bestrahlenden Stelle 2 aus 1 entspricht, liegt in einer Tiefe von dreißig Millimetern unterhalb der Oberfläche des Substrats 1, also innerhalb des Substrats 1.
Durch festgelegte Strahlungsdosen für die Punkte A, B und C kann eine Strahlungsdosiskurve 6 erstellt werden. Durch diese Strahlungsdosiskurve 6 kann beispielsweise auch die Strahlungsdosis für einen weiteren Punkt (nicht gezeigt) ermittelt werden.
Die Erstellung einer Kurve durch Verbinden verschiedener Punkten kann für verschiedene Strahlungsdosen und für verschiedene Strahlungsdosisleistungen erfolgen. Im ersten Fall ergibt sich eine Strahlungsdosiskurve, im zweiten Fall eine Strahlungsdosisleistungskurve, welche in 3 dreifach dargestellt ist.
In 3 ist ein Diagramm von beispielhaften Wasserenergie-Dosisleistungskurven 10, 11, 12, die im Folgenden auch als Strahlungsdosisleistungskurven bezeichnet werden, dargestellt. Die Wasserenergie-Dosisleistungskurven werden, wie bereits bezüglich 2 beschrieben aus mehreren abstandabhängigen Strahlungsdosisleistungswerten zusammengesetzt.
In 3 ist die Werte der Wasserenergie-Dosisleistung beziehungsweise der Strahlungsdosisleistung über den Abstand vom Isozentrum, also der Strahlungsquelle 3 aufgezeigt.
Bei der Wasserenergie-Dosisleistung handelt es sich um die Strahlungsdosisleistung, welche für eine Bestrahlungszeit auf ein Substrat aufgebracht werden muss, um eine definierte Strahlungsdosis zu generieren beziehungsweise applizieren. Die Bestrahlungszeit kann auch als Zeitraum oder Behandlungszeit oder Zeitspanne beschrieben werden. Vereinfacht gesagt, ergibt sich eine Strahlungsdosis aus dem Produkt von Strahlungsdosisleistung und Bestrahlungszeit.
Die physikalische Einheit der Strahlungsdosisleistung und/oder Wasserenergie-Dosisleistung wird in Gray pro Minute [Gy/min] angegeben. Die in 3 dargestellte Wasserenergie-Dosisleistung ist auf der y-Achse aufgetragen. Die Auftragung erfolgt dabei im Allgemeinen logarithmisch. Auf der x-Achse des Diagramms aus 3 ist der Abstand zum Isozentrum dargestellt. Der Abstand ist in der physikalischen Einheit Millimeter [mm] dargestellt.
Bei dem Isozentrum handelt es sich im Allgemeinen um die Stelle beziehungsweise das Zentrum, von dem eine Strahlung ausgeht. Zumeist handelt es sich bei dem Isozentrum um die Strahlungsquelle 3, da in der Strahlungsquelle 3 die Strahlung generiert und an das Substrat 1 abgegeben wird. In einem solchen Fall kann das Isozentrum als Synonym für die Strahlungsquelle 3 angesehen werden.
Das Isozentrum und/oder die Strahlungsquelle 3 sind dadurch gekennzeichnet, dass die von der Strahlungsquelle 3 abgegebene Strahlung unmittelbar nach dem Austritt der Strahlung am höchsten ist, was beispielsweise in 3 daran erkennbar ist, da die Strahlungsdosisleistungskurven bei einem geringen Abstand zum Isozentrum 3 die höchsten Werte aufzeigen.
Weiterhin bereitet sich die Strahlung im Allgemeinen auf Kreisbahnen aus, so dass von Isolinien, also Linien mit gleicher Strahlungsintensität beziehungsweise Isotropiewerten oder Isotropie gesprochen werden kann, wenn der gleiche Abstand zur Strahlungsquelle vorliegt. Die Strahlungsquelle 3 kann, sofern die Strahlungsquelle 3 Röntgenstrahlung generiert und abgibt, auch als Röntgen-Punktstrahler angesehen werden.
In 3 sind insgesamt drei Kurven 10, 11, 12 dargestellt. Bei den drei Kurven 10, 11, 12 handelt es sich zum Einen um eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10, sowie zum Anderen um zwei gegebene Strahlungsdosiskurven 11, 12.
Der Verlauf der drei Kurven 10, 11, 12 wird durch das jeweilige Anlegen einer Spannung, genauer gesagt jeweils einer Beschleunigungsspannung an der Strahlungsquelle 3 erzeugt.
Durch das Anlegen einer Beschleunigungsspannung an der Strahlungsquelle 3 wird eine Strahlung von der Strahlungsquelle 3 abgestrahlt, die in unmittelbarer Nähe zur Strahlungsquelle 3 höher ist, als in einem Abstand dazu. Vereinfacht kann gesagt werden, dass die Intensität der Strahlung oder die Strahlung mit steigendem Abstand zur Strahlungsquelle 3 oder zum Isozentrum 3 abnimmt. Dieses Verhalten zeigen auch die drei in 3 dargestellten Strahlungsdosisleistungskurven 10, 11, 12, da die Strahlungsdosisleistungswerte mit zunehmendem Abstand vom Isozentrum der Strahlungsquelle abnehmen.
Sofern ein Mediziner oder ein Medizinphysiker das Substrat 1, welches ein Gewebe sein kann, mit einer definierten Strahlung bestrahlen will, ist die Lage an der die Strahlung auftreffen soll, von entscheidender Bedeutung. Dies ist der Fall, da die Strahlungsquelle 3 wie in 1 gezeigt, nicht direkt an oder in die zu bestrahlende Stelle 2 geführt werden kann, so dass ein Abstand zwischen der zu bestrahlenden Stelle 2 und der Strahlungsquelle 3 besteht. Zumeist kann die Strahlungsquelle 3 nur auf der Oberfläche des Substrats 1 appliziert werden, so dass die Strahlungsquelle 3 mit der Oberfläche des Substrats 1 örtlich gesehen zusammenfällt, wie dies beispielsweise in 1 gezeigt ist.
In dem in 1 gezeigten Fall ist es erforderlich, dass die definierte beziehungsweise erforderliche Strahlung an der zu bestrahlenden Stelle 2 an das Substrat 1 abgegeben beziehungsweise in das Substrat 1 auftrifft.
Wie in 1 und 2 gezeigt, soll zum Bestrahlen der zu bestrahlenden Stelle 2 an Punkt C, der in dreißig Millimeter Tiefe von der Oberfläche des Substrates 1 liegt, eine Strahlungsdosis von 3,5 Gray appliziert werden. Anhand von 3 kann unter Berücksichtigung der Strahlungsdosisleistungskurven 10, 11, 12 grundsätzlich ermittelt werden, unter welchen Bedingungen, also welche Strahlungsdosisleistungswerte und Bestrahlungszeit dafür erforderlich ist.
Wie in der Beschreibung weiter oben bereits beschrieben, ergibt sich eine Strahlungsdosisleistungskurve 10, 11, 12 durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung. Das heißt, dass eine Beschleunigungsspannung zu einer charakteristischen Strahlungsdosisleistungskurve 10, 11, 12 führt. Eine andere Beschleunigungsspannung führt hingegen zu einer anderen Strahlungsdosisleistungskurve 10, 11, 12. Dabei wird die Beschleunigungsspannung beispielsweise an die Strahlungsquelle 3 angelegt.
Beispielsweise können die in 3 gezeigten Strahlungsdosisleistungskurven 10, 11, 12 durch Anlegen von drei unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen erzeugt werden.
Beispielsweise kann an der Strahlungsquelle 3 nur eine Beschleunigungsspannung angelegt werden. Beispielhaft kann es sich dabei um eine Beschleunigungsspannung von fünfzig Kilovolt handeln. Durch diese Beschleunigungsspannung kann beispielsweise die Strahlungsdosisleistungskurve 11 realisiert werden. Durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung von beispielsweise dreißig Kilovolt kann beispielsweise die Strahlungsdosisleistungskurve 12 realisiert werden. Somit ergibt sich, dass die Strahlungsdosisleistungskurven 10, 11, 12 auch von der Beschleunigungsspannung abhängig sind.
Sofern an Punkt C von 1 beispielhaft in dreißig Millimeter Tiefe eine geforderte Strahlungsdosis von 3,5 Gray appliziert werden soll, so kann dies beispielsweise entweder unter Verwendung der Strahlungsdosisleistungskurve 11 oder der Strahlungsdosisleistungskurve 12 erfolgen.
Sofern eine Strahlungsquelle 3 vorhanden ist, an die zwei Beschleunigungsspannungen angelegt werden können, können beispielsweise die Strahlungsdosisleistungskurven 11 und 12 realisiert werden. Sofern nur eine Beschleunigungsspannung an die Strahlungsquelle 3 angelegt werden kann, so kann beispielsweise nur die Strahlungsdosisleistungskurve 11 realisiert werden.
Wie 3 entnommen werden kann, wird unter Verwendung der Strahlungsdosisleistungskurve 11 und/oder 12 in dreißig Millimeter Tiefe von der Oberfläche des Substrats 1 (Punkt C) ein Strahlungsdosisleistungswert von 0,2 Gray pro Minute (Strahlungsdosisleistungskurve 11) beziehungsweise von 0,05 Gray pro Minute (Strahlungsdosisleistungskurve 12) appliziert, was durch die Pfeile 21 und 22 ersichtlich ist.
Um die geforderte Strahlungsdosis von 3,5 Gray an Punkt C zu applizieren, müsste unter Verwendung der Strahlungsdosisleistungskurve 11 die Bestrahlung 17,5 Minuten dauern, unter Verwendung der Strahlungsdosisleistungskurve 12 müsste die Bestrahlung siebzig Minuten dauern.
Wie 2 entnommen werden kann, ist aber vom Anwender vorgesehen, dass an Punkt A und Punkt B ebenfalls eine definierte Strahlungsdosis appliziert wird. Somit sollen an drei Punkten (A, B, C) definierte Strahlungsdosen appliziert werden, was mit der Strahlungsdosisleistungskurve 11 oder der Strahlungsdosisleistungskurve 12 alleine nicht möglich ist. Sofern die drei Strahlungsdosen an den Punkten A, B, C unter Verwendung der Strahlungsdosisleistungskurve 11 beispielsweise appliziert werden sollten, so könnte es sein, dass bei einer Bestrahlungszeit von 17,5 Minuten, die für die Strahlungsdosis an Punkt C erforderlich ist, an Punkt A eine Strahlungsdosis von über zehn Gray und an Punkt B eine Strahlungsdosis von über sieben Gray appliziert werden. Ein solches Ergebnis wird von dem Anwender jedoch nicht akzeptiert. Entsprechendes könnte für die Strahlungsdosisleistungskurve 12 gelten.
Es könnte aber sein, dass die geforderten Strahlungsdosen für die Punkte A, B, C durch die definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 appliziert werden können. Weiterhin ist es so, dass die Strahlungsdosisleistungskurve 10 durch eine Beschleunigungsspannung von vierzig Kilovolt realisiert wird, die durch die zur Verfügung stehenden Strahlungsquelle 3 nicht realisiert werden kann.
In einem solchen Fall kann die Bestrahlung des Substrats 1 nicht, wie vom Anwender gefordert durchgeführt werden.
Unter solchen Voraussetzungen ist eine Bestrahlung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
Wie bereits beschrieben, könnten die geforderten Strahlungsdosen in Form einer Strahlungsdosiskurve durch die Strahlungsdosisleistungswerte in Form der definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10 realisiert werden. Dabei könnte beispielsweise die Bestrahlungszeit mit insgesamt zehn Minuten berechnet sein. Das heißt, dass bei einer Bestrahlung des Substrats unter Verwendung einer Strahlung, die durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung von vierzig Kilovolt realisiert wird, an/in allen drei Punkten A, B, C nach der Bestrahlungszeit von zehn Minuten die geforderten Strahlungsdosen appliziert worden sind.
Die kann, wie oben beschrieben durch anteilige Verwendung von zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungskurve erfolgen.
In dem in 3 gezeigten Beispiel liegt die geeignete, also die definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 zwischen den Strahlungsdosisleistungskurve 11, 12. Es ist aber auch denkbar, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 unterhalb oder oberhalb der Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 liegt.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 durch anteiliges Zusammensetzen der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 generiert.
Dies erfolgt beispielsweise durch geeignete Regelalgorithmen, wobei Regelalgorithmen nicht zwingend erforderlich sind. Regelalgorithmen sind hilfreich beziehungsweise erforderlich, je komplexer die Anpassung werden soll.
Die Anpassung kann erfolgen, indem für beispielsweise einen Abstand oder mehrere Abstände vom Isozentrum die definierten Strahlungsdosisleistungswerte ermittelt werden. Dies kann vom Anwender direkt vorgegeben werden, oder mittels eines Rechnerprogramms ermittelt werden. Diese ermittelten Strahlungsdosisleistungswerte ergeben dann beispielsweise die definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10.
Mit der Strahlungsquelle 3 können diese Strahlungsdosisleistungswert, also die definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 nicht generiert werden. Da im vorliegenden Fall eine Strahlungsdosisleistungskurve, aus mehreren Strahlungsdosisleistungswerten zusammengesetzt ist, wird im Folgenden nur noch von der Anpassung der Strahlungsdosisleistungskurve gesprochen. Dabei ist aber selbstverständlich, dass die einzelnen Strahlungsdosisleistungswerte, die die Strahlungsdosisleistungskurve bilden, ebenfalls umfasst sind.
In einem solchen Fall könnte die geforderte definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 durch die gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 gebildet werden, indem für die entsprechenden, also gleichen Abstände vom Isozentrum 3, die zur Verfügung stehenden Strahlungsdosisleistungswerte der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve 11, 12 anteilig verwendet werden.
Zum besseren Verständnis soll dies anhand eines Beispiels erläutert werden. An Punkt C, der dreißig Millimeter unterhalb der Oberfläche des Substrats 1 liegt, soll eine Strahlungsdosis von 3,5 Gray appliziert werden. Dies kann beispielsweise durch Anpassung der Bestrahlungszeit durch die zwei zur Verfügung stehenden, also der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 erfolgen. Wenn jedoch an Punkt B, in zehn Millimetern Tiefe von der Oberfläche des Substrats 1 eine Strahlungsdosis von sieben Gray appliziert werden soll, kann unter Verwendung der Bestrahlungszeit für Punkt C die geforderte Strahlungsdosis an Punkt B nicht realisiert werden.
Es kann aber sein, dass durch eine anteilige Kombination der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 an den Punkten B und C die geforderte Strahlungsdosis appliziert werden kann. Bei Berücksichtigung einer Bestrahlungszeit, die beispielsweise zehn Minuten betragen soll, können die geforderten Strahlungsdosen an/in den Punkten B und C beispielsweise dadurch appliziert werden, dass von der gegebenen (ersten) Strahlungsdosisleistungskurve 11 0,69 Anteile und von der gegebenen (zweiten) Strahlungsdosisleistungskurve 12 0,31 Anteile verwendet werden. Die Ermittlung der Anteile kann, wie oben bereits erwähnt durch Regelalgorithmen erfolgen.
Da die gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 beziehungsweise die Strahlungsdosisleistungswerte, die an den Punkten B und C unter Verwendung der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 nicht verändert werden kann, haben die ermittelten Anteile eine Einfluss auf die resultierende Bestrahlungszeit. Bezugnehmend auf das oben genannte Beispiel, bei dem die Bestrahlungszeit insgesamt zehn Minuten betragen soll, so würde sich ergeben, dass die Bestrahlungszeit unter Verwendung der gegebenen (ersten) Strahlungsdosisleistungskurve 11 0,69 mal zehn Minuten ergibt und die Bestrahlungszeit unter Verwendung der gegebenen (zweiten) Strahlungsdosisleistungskurve 12 0,31 mal zehn Minuten ergibt.
Durch diese anteilige Kombination von zwei oder mehr gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 kann jede beliebige definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 ermittelt beziehungsweise generiert beziehungsweise appliziert werden.
An dieser Stelle soll nur erwähnt werden, dass die Generierung beziehungsweise Applizierung beziehungsweise Ermittlung jeder beliebigen Strahlungsdosiskurve neben der anteiligen Anpassung der verwendeten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 zusätzlich auch durch die Anpassung der Bestrahlungszeiten erfolgen kann.
Somit kann eine definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10 durch anteilige Anpassung der gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 erzeugt werden, eine definierte Strahlungsdosiskurve kann zusätzlich noch durch eine anteilige Anpassung der Bestrahlungszeiten generiert werden.
Um die anteilige Anpassung zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass an die Strahlungsquelle 3 wechselseitig verschiedene Beschleunigungsspannungen angelegt werden können. Dabei kann der Wechsel beziehungsweise die Wechsel der Beschleunigungsspannungen frei gewählt werden.
Diese Anpassungen können, wie bereits erwähnt, beispielsweise mittels eines Rechnerprogramms oder Simulationsprogramms erfolgen.
In 4 wird ein Diagramm gezeigt, indem die Abweichung zwischen einer durch zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 anteilig zusammengesetzten definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10 und einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve dargestellt ist.
Auf der y-Achse des Diagramms sind die Abweichungen in Prozent dargestellt, die zwischen den definierten Strahlungsdosisleistungswerten, also den gemessenen Strahlungsdosisleistungswerten oder den gemessenen Wasserenergie-Dosisleistungen, und den Soll-Strahlungsdosisleistungswerten auftritt. Auf der x-Achse des Diagramms ist wiederum der Abstand zum Isozentrum, also der Strahlungsquelle angegeben.
Wie dem Diagramm aus 4 entnommen werden kann, kann die Generierung einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10 durch zwei oder mehr gegebene Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 fehlerbehaftet sein, indem die Soll-Strahlungsdosisleistungskurve durch das anteilige Zusammensetzen der wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve 11, 12 nicht einwandfrei erfolgt. Dies ist darin begründet, da durch die Anpassung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10 lediglich eine Annäherung an die Soll-Strahlungsdosisleistungskurve erfolgt. Die Berechnung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10 soll äußerst genau erfolgen, so dass der Fehler so gering wie möglich ist, also die Wirklichkeit gut abgebildet wird.
Wie aus dem Diagramm aus 4 auch entnommen werden kann, liegt der Fehler zwischen der Anpassung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10, welche anteilig durch die gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 zusammengesetzt wurde, und der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve, also der gemessenen beziehungsweise berechneten Strahlungsdosisleistungskurve, im Bereich von wenigen Prozent, im vorliegenden Fall im Bereich von einem Prozent bis minus fünf Prozent. Der Fehler ist so gering, dass eine Anpassung, auch wenn sie fehlerbehaftet ist, als ausreichend genau bezeichnet werden kann. Dies wird durch die Tatsache gestützt, dass nicht jede baugleiche Strahlungsquelle 3 die gleichen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 generiert.
In 5 sind zwei verschiedene Vorgehensweisen zur Bestrahlung eines Substrats 1 gezeigt.
Die in 5 dargestellten Vorgehensweisen, welche in Form eines Ablaufschemas dargestellt sind, beziehen sich grundsätzlich auf die Beispiele aus den 1, 2 und 3.
Um ein Substrat 1 mittels einer Strahlungsquelle 3 zu bestrahlen, bestimmt der Anwender die verschiedenen erforderlichen Strahlungsdosen für verschiedene Abstände vom Isozentrum 3 (Schritt 100), beziehungsweise, er gibt diese vor. Dies ist beispielsweise in 2 gezeigt.
Im weiteren Schritt 101 wird die erforderliche Strahlungsdosiskurve auf Basis der gewünschten Strahlungsdosen ermittelt.
Bei der herkömmlichen Bestrahlung von Substraten 1, steht zumeist nur eine Strahlungsdosisleistungskurve 11 oder 12, also eine gegebene Strahlungsdosisleistungskurve 11 oder 12, zur Verfügung. Sofern zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 zur Verfügung stehen, wählt der Anwender die geeignetste Strahlungsdosisleistungskurve 11 oder 12 (DDC) aus den gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven aus 11, 12 (Schritt 200). Basierend auf der ausgewählten gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve 11 oder 12 ermittelt der Anwender die erforderliche Bestrahlungszeit (Schritt 201). Daran angeschlossen erfolgt die Bestrahlung des Substrats 1 (Schritt 400).
Bei dieser Vorgehensweise kann es dazu kommen, dass die vom Anwender gewünschten und bestimmten Strahlungsdosen in Form einer Strahlungsdosiskurve nicht realisiert werden, so dass das Substrat 1 nicht wie gewünscht bestrahlt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich eine beliebige definierte Strahlungsdosisleistungskurve 10, also auch eine beliebige Strahlungsdosiskurve durch zwei oder mehr gegebene Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 zu erstellen.
Zu Beginn der Bestrahlung werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte 100 und 101 entsprechend der obigen Ausführungen durchgeführt.
Nach der Ermittlung der Strahlungsdosiskurve (Schritt 101) wird jedoch nicht eine gegebene Strahlungsdosisleistungskurve 11, 12 ausgewählt, sondern die geeignetste Strahlungsdosisleistungskurve in Form der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve, generiert (Schritt 300).
Wenn die Soll-Strahlungsdosisleistungskurve jedoch durch die Strahlungsquelle 3 nicht generiert werden kann, so erfolgt in Schritt 301 eine Anpassung der Soll-Strahlungsdosisleistungskurve durch anteiliges Zusammensetzen aus gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 in Form der definierten Strahlungsdosisleistungskurve 10.
Im weiteren Verlauf (Schritt 302) wird/werden die erforderlichen Bestrahlungszeit(en) für das anteilige Zusammensetzen aus den gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven 11, 12 ermittelt.
Wie bei der anderen Vorgehensweise erfolgt nach Schritt 302 die Bestrahlung des Substrats 1 (Schritt 400).
Bezugszeichenliste

A: Punkt
B: Punkt
C: Punkt
1: Substrat (Gewebe)
2: zu bestrahlende Stelle (Tumor)
3: Strahlungsquelle (Isozentrum)
4: Applikator
5: Strahlung
6: Strahlungsdosiskurve
7: Ermittlung der Strahlungsdosis für Punkt B
8: Ermittlung der Strahlungsdosis für Punkt C
10: Definierte Strahlungsdosisleistungskurve
11: gegebene Strahlungsdosisleistungskurve (erste)
12: gegebene Strahlungsdosisleistungskurve (zweite)
21: Bestimmungspfeil
22: Bestimmungspfeil
100: Ablaufschritt
101: Ablaufschritt
200: Ablaufschritt
201: Ablaufschritt
300: Ablaufschritt
301: Ablaufschritt
302: Ablaufschritt
400: Ablaufschritt

Claims

Verfahren zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) zum Bestrahlen eines Substrats (1), dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10) erzeugt und/oder bereitgestellt wird, indem wenigstens zwei gegebene Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12), die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) unterschiedlich sind, ausgewählt werden und indem die definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10) anteilig aus den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) angepasst und/oder zusammengesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung und/oder Bereitstellung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) unter Verwendung und/oder Berücksichtigung einer Soll-Strahlungsdosisleistungskurve erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) durch eine gleiche Strahlungsquelle (3) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10), die anteilig aus den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) angepasst und/oder zusammengesetzt wird, durch wechselseitiges Anliegen einer der jeweiligen gegebenen Strahlungsdosisleistungskurve (11, 12) spezifischen Beschleunigungsspannung erzeugt und/oder bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wechselseitige Anlegen der jeweiligen spezifischen Beschleunigungsspannung an/in der Strahlungsquelle (3) und/oder während der Bestrahlung des Substrats (1) in definierten Zeitschritten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erzeugende und/oder bereitzustellende definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10) außerhalb und/oder zwischen den wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der jeweiligen Anteile der wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) zur Anpassung und/oder Zusammensetzung der definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) mittels Regelalgorithmen, insbesondere mittels Algorithmen zur Minimierung der Fehlerquadrate erfolgt.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12), jeweils aus zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerten gebildet werden, dass die jeweiligen zwei oder mehr Strahlungsdosisleistungswerte abhängig vom Abstand zur Strahlungsquelle (3) oder vom Abstand zum Isozentrum der Strahlungsquelle (3) sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) bestrahlt wird, indem die definierte Strahlungsdosisleistungskurve (10) verwendet wird, um über eine Bestrahlungszeit eine definierte Strahlungsdosis, insbesondere in Form einer Strahlungsdosiskurve (6), an das Substrat (1) abzugeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung eines Substrats (1) erfolgt, indem in einem definierten Abstand von der Strahlungsquelle (3) oder dem Isozentrum der Strahlungsquelle (3) eine definierte Strahlungsdosis von dem Substrat (1) aufgenommen oder an das Substrat (1) abgegeben wird, wobei die definierte Strahlungsdosis dem Produkt aus definierter Strahlungsdosisleistung, welcher aus der definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) ausgewählt wird, und Bestrahlungszeit entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Strahlungsdosiskurve (6) oder die Strahlungsdosis zusätzlich durch Änderung der Bestrahlungszeit(en) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass von der Strahlungsquelle (3) zur Bestrahlung des Substrats (1) eine niedrigenergetische und/oder weiche Strahlung abgegeben wird, und/oder dass es sich bei dem Substrat (1) um Gewebe handelt und/oder dass die Strahlungsdosisleistungskurve (10) eine Wasserenergie-Tiefendosisleistungskurve (DDC) ist.
Einrichtung zum Erzeugen und/oder Bereitstellen einer definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) zum Bestrahlen eines Substrats (1), aufweisend eine Strahlungsquelle (3) zum Erzeugen und/oder Bereitstellen von wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (10, 11) dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Mittel zur Auswahl von zwei oder mehr gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12), die zur definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) unterschiedlich sind, aufweist, und dass die Einrichtung Mittel zum anteiligen Anpassen und/oder Zusammensetzen der definierten Strahlungsdosisleistungskurve (10) aus wenigstens zwei gegebenen Strahlungsdosisleistungskurven (11, 12) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.