DE69830744T2

DE69830744T2 - Vorrichtung zur steuerung der verstärkung der photonenstrahlungsdosis

Info

Publication number: DE69830744T2
Application number: DE69830744T
Authority: DE
Inventors: Leonard Reiffel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-24
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: US5974112A; AU1593299A; EP1034011B1; DE69830744D1; WO1999026697A1; EP1034011A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird eingesetzt, um Verstärkungen einer Dosis längs eines Strahlungsweges eines Photonenstrahls durch die Regelung des Magnetfeldaufbaus eines topischen Magneten zu steuern, wobei der Magnetfeldaufbau eine Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg des Photonenstrahls und eine Magnetfeldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges des Photonenstrahles besitzt.
Seit dem Auftreten von Strahlungssystemen suchen Fachleute seit langem nach Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern von Verstärkungen der Dosis, wobei eine Verstärkung einer Dosis das Verhältnis der Strahlungsdosis in einem Zielvolumen relativ zur Strahlungsdosis außerhalb des Zielvolumens ist. Beispielsweise ist eines der fundamentalen Probleme in der Behandlung von vielen Formen von Krebs unter Verwendung von Strahlen von hochenergetischen Photonen (hauptsächlich in dem Bereich von 1 MEV bis 60 MEV) aus Beschleunigern und anderen Quellen der begrenzte Erfolg der gegenwärtigen Techniken zum Erzielen von geeigneten Niveaus einer Dosis auf eine erkrankte Region, während sie das darum herum liegende gesunde Gewebe ausspart.
Die durch einen hochenergetischen Photonenstrahl erzeugte Dosis stammt aus dem Verlust an Energie von Compton- und Paarerzeugungs- Elektronen in einer durch den Photonenstrahl erzeugten Elektron-Photon-Kaskade (die Unterschiede in der Ladung und die Teilchenwechselwirkungen zwischen den Elektronen und Positronen sind in dem hier herangezogenen Phänomen minimal, so werden Positronen, die durch Paarerzeugung entstehen hier einfach Elektronen genannt). Die Elektron-Photon-Kaskade folgt der Photonenstrahlfortpflanzung und eine Streuung in eine Umgebungsregion rund um den Strahl ist üblicherweise akzeptabel gering. Daher sind gesunde Regionen, die in Richtung quer zur Strahlrichtung liegen, üblicherweise dadurch geschützt, dass der Querschnitt des Photonenstrahles mittels von Absorberblöcken und verwandten Verfahren ausgestaltet wird. Außerdem wird die Zielregion wenn möglich aus verschiedenen Richtungen bestrahlt, um eine bestimmte Region des umgebenden gesunden oder insbesondere strahlungsempfindlichen Gewebes von dem vollen destruktiven Auftreffen der Behandlung auszusparen. Für einen Photonenstrahleinfall aus einer beliebig gegebenen Richtung gibt es allerdings bisher keine effektive Einrichtung zum Minimieren der Schäden an gesundem Gewebe, das nicht in dem Zielvolumen liegt. Es wurden keine Vorschläge gemacht, dass die Verstärkungen der Dosis längs der ungeladenen Photonenstrahlen durch die Regelung des Magnetfeldaufbaus eines topischen Magneten gesteuert werden könnten, wobei der Magnetfeldaufbau eine Magnetfeldkomponente quer zum Photonenstrahlweg und eine Magnetfeldgradientenkomponente längs des Photonenstrahlweges aufweist.
Vorschläge zum Verbessern der Verteilung der Dosis längs eines geladenen Teilchenstrahls durch die Verwendung magnetischer Felder sind gemacht worden. In C.C. Shih, „High Energy Electron Radiotherapy in a Magnetic Field", Medical Physics, Band 2, Nr. 1, Januar/Februar 1975 werden Berechnungen berichtet, die vorschlagen, dass eine Verteilung der Elektronenstrahldosis in einem einheitlichen Magnetfeld eines großen Magneten verbessert werden kann. In Whitmire, D.P., Bernard, D.L., Peterson, MD, und Purdy, J.A., "Magnetic Enhancement of Electron Dose Distribution in a Phantom", Medical Physics, Band 4, Nr. 2, März/April 1977 werden Messungen einer Dosis in einem Phantom in einem gleichförmigen Magnetfeld eines großen Magneten berichtet, die auch anregen, dass eine verbesserte Dosisverteilung mit diesen Mitteln erreicht werden könnte.
Ähnliche Arbeit wird berichtet in Nath, R. und Schulz, R.J., „Modification of Electronbeam Dose Distributions by Transverse Magnetic Fields", Medical Physics, Band 5, Nr. 3, Mai/Juni 1978; in Whitmire, D.P. Bernard, D.L. und Peterson, M.D., „Magnetic Modification of the Electron-Dost Distributions in Tissue and Lung Phantoms", Medical Physics, Band 5, Nr. 5, September/Oktober 1978, in Paliwal, B.R., Wiley, Jr., A.L., Wessels, B.W. und Choi, M.C., „Magnetic Field Modification of Electron-beam Dose Distributions in Inhomogeneous Media", Medical Physics, Band 5, Nr. 5, September/Oktober 1978; und in Paliwal, B.R. Thomadsen, B.R. und Wiley Jr., A.J., „Magnetic Modification of Electron Beam Dose Distributions", Acta Radiological Oncology, Band 18, 1979 Fasc. 1.
Keiner dieser Autoren schlägt vor, dass die Verstärkungen der Dosis längs eines Photonenstrahles durch die Steuerung des Aufbaus eines topischen Magnetfeldes mit einer Magnetfeldkomponente quer zum Photonenstrahl und mit einer Magnetfeldgradientenkomponente längs des Photonenstrahls geregelt werden könnte. Das Papier von Whitmire aus 1978 erwähnt eine Steigerung einer Dosis von einem Photonenstrahl auf der Oberfläche eines Phantoms in ihrem Magnetfeld und eine Abnahme der Dosis am Boden ihres Phantoms. Ihre Erörterung dieser Beobachtung führt allerdings weg von einer Regelung der Dosisverstärkungen durch die Steuerung des Aufbaus eines Magnetfeldes und eines topischen Magneten.
In Weinhous, M.S., Nath R. und Schuylz, R.J., „Enhancement of Electron Beam Dose Distributions by Longitudinal Magnetic Fields: Monte Carlo Simulations and Magnet System Optimization", Medical Physics, Band 12, Nr. 5 September/Oktober 1985 und in Bielafew, A.F., "The Effect of Strong Longitudinal Magnetic Fields on Dose Deposition form Electron and Photon Beams", Medical Physics, Band 20, Nr. 4, Juli/August 1993 werden Berechnungen berichtet, um anzuregen, dass große gleichförmige Magnetfelder längs der Strahlungsachse die Streuung von Elektronen seitlich aus dem Strahl heraus reduzieren würden. In dem Falle eines Photonenstrahls werden die Elektronen in der Elektron-Photon-Kaskade, die quer zu dem Strahl gestreut werden, in dem Strahl gehalten, wodurch sie in gewisser Weise die Dosis in der umgebenden Region rund um den Strahl herum reduzieren. Ihre Erörterung dieses Effektes führt allerdings von der Verwendung eines topischen Magneten mit Gradienten längs eines Strahlungsweges eines Photonenstrahls weg.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgaben der vorliegenden Erfindung weisen die Erfordernisse auf, die in den folgenden Forderungen aufgelistet sind. Die Regelung der Verstärkung einer Dosis längs eines Photonenstrahls durch die Steuerung des Aufbaus eines durch einen topischen Magneten erzeugten Magnetfeldes. Das Aufbauen eines Magnetfeldes für einen Magnetfeldaufbau mit einer Magnetfeldkomponente quer zum Photonenstrahl und mit einer Magnetfeldgradientenkomponente längs eines Strahles, was die Verstärkung der Dosis verursacht. Während der Verwendung des Strahles der Aufbau eines Magnetfeldes für einen zweiten Magnetfeldaufbau mit einer zweiten Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg und mit einer zweiten Magnetfeldgradientenkomponente längs zum Strahlungsweg, was eine zweite Verstärkung der Dosis veranlasst. Die Verwendung eines Feldes von Magnetfeldspulen zur Herstellung eines topischen Magneten. Das Bilden eines Feldes von Magnetfeldspulen aus einem Feld von Magnetfeldspulen auf einer ebenen Oberfläche und alternativ auf einer nichtebenen Oberfläche. Das Veranlassen des topischen Magneten, ein Verfahren zu unterstützen, indem eine Verstärkung der Dosis gewählt wird und das Magnetfeld so aufgebaut wird, dass es die Verstärkung der Dosis verursacht und indem eine zweite Verstärkung der Dosis gewählt und während der Verwendung des Strahles der Magnetfeldaufbau geändert wird, um die Verstärkung der zweiten Dosis zu verursachen.
Weitere Aufgaben können den Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung entnommen werden, die zusätzliche Aufgaben für Fachleute offensichtlich machen werden.
Zusammengefasst wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Verstärkung einer Dosis für eine Strahlungsanordnung mit einer Photonenstrahlquelle vorgeschlagen, die einen Einfall eines Photonenstrahls auf einen Körper längs eines Strahlungsweges bewirkt, wobei der Photonenstrahl eine Elektron-Photon-Kaskade längs des Strahlungsweges in dem Körper erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Steuerung der Verstär kung der Dosis mit einer topischen Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldaufbaus mit einer Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg und mit einer Magnetfeldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges versehen ist, die ein Profil der relativen Dosis verursacht, wobei das Profil der relativen Dosis in der Lage ist, durch die Steuerung des Magnetfeldaufbaus gesteuert zu werden.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes einen topischen Magneten auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt Elemente einer Strahlungsanordnung für einen Photonenstrahl mit einem topischen Magneten zur Steuerung oder Regelung der Verstärkung einer Dosis.
2 ist ein Schnitt durch den topischen Magneten mit einer Darstellung der Feldlinien.
3 zeigt die Magnetfeldkomponente längs einer Magnetachse.
4 zeigt den Gradienten längs des in der 3 dargestellten Magnetfeldes.
5 zeigt die Verstärkung der Dosis längs des in 4 dargestellten Gradienten.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die in 1 dargestellte Strahlungsanordnung besitzt eine Photonenstrahlquelle 21, die einen längs eines Strahlungsweges einfallenden Photonenstrahl erzeugt. Der Strahlungsweg wird durch sämtliche Wege der einfallenden Photonen in dem Strahl gebildet. Obwohl dieser Strahlungsweg einen komplizierten Querschnitt besitzen kann, kann ein Strahlungsvektor 101 zur Darstellung des Strahlungsweges ausgewählt werden. Der Photonenstrahl wird durch den Punkt 22 auf dem Strahlungsvektor 101 angezeigt. Der Strahlungsvektor 101 betritt einen Körper 23 an dem Punkt 24 und die einfallenden Photonen erzeugen eine Elektron-Photon-Kaskade längs des Strahlungsweges, wobei die Elektron-Photon-Kaskade durch den Punkt 25 auf dem Strahlungsvektor 101 in dem Körper angezeigt wird.
Bei den hier interessierenden Energien kann der Weg der Elektron-Photon-Kaskade, der eine Sammlung der Wege der Teilchen in der Elektron-Photon-Kaskade ist, so betrachtet werden, als folge er längs dem Strahlungsweg der einfallenden Photonen. Daher kann auch die Elektron-Photon-Kaskade durch den Strahlungsvektor 101 dargestellt werden, sodass der Strahlungsweg hier sowohl den Strahlungsweg der einfallenden Photonen als auch der Strahlungsweg der Elektron-Photon-Kaskade bedeutet.
Der in 1 dargestellte topische Magnet 11 ist auch in 2 mit einem Querschnitt der angegebenen Magnetfeldlinien dargestellt. Die Komponente 10 des Magnetfeldes, die in der Ebene liegt, die die Zentralachse 102 des Magneten einschließt, ist in der 3 längs eines Vektors 104 dargestellt, der 4,5 cm in der Richtung der Achse 102 von dem magnetischen Zentrum durchläuft. Das Abziehen eines Zentimeters von dem Magneten längs der Achse 102 um und 0,5 cm des Magnetcryostaten längs der Achse 102 führt die Achse 104 bei 3 cm in den Körper 23. Die Magnetfeldkomponente 10 besitzt eine Magnetfeldgradientenkomponente 10a längs der Achse 104, die in 4 dargestellt ist. Diese Kurven wurden unter der Verwendung gut validierter Formeln berechnet.
Wenn der Strahlungsvektor 101 mit dem Vektor 104 zusammenfällt, dann ist 10 eine Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsvektor 101 und daher quer zum Strahlungsweg, und 10a ist eine Magnetfeldgradientenkomponente längs des Strahlungsvektors 101, daher aber längs des Strahlungsweges. Quer zum Strahlungsweg bedeutet senkrecht zu den Geschwindigkeiten der einfallenden Photonen. Längs des Strahlungsweges bedeutet senkrecht zur Richtung quer zum Strahlungsweg.
In dem Fall, in dem der Strahlungsvektor 101 mit dem Vektor 104 zusammenfällt, verläuft eine Elektron-Photon-Kaskade längs des Vektors 104 und erlebt eine positive Magnetfeldgradientenkomponente 10a längs des Strahlungsweges, deren steilster Punkt bei 13d in 4 angemerkt ist. Der Ort des steilsten positiven Gradienten ist auch bei dem Punkt 13c in der 3 wie bei dem Punkt 13b in 2 angegeben und in dem Fall, in dem der Strahlungsvektor 101 mit dem Vektor 104 zusammenfällt, ist er als 13a in der 1 angemerkt.
Die von den Elektroden in der Elektron-Photon-Kaskade erzeugte Dosis kann für den Fall ohne Magnetfeld und für den Fall mit einem Magnetfeld unter Verwendung einer standardmäßigen und gut validierten EGS-4-Formel berechnet werden. Das Verhältnis der Dosis für den Fall mit einem Magnetfeld relativ zu der Dosis für den Fall ohne Magnetfeld ist die relative Dosis. Ein Profil der relativen Dosis nimmt alle Werte der relativen Dosis längs eines Strahlungsvektors wie beispielsweise 101. Das Profil 30 der relativen Dosis aus einem Photonenstrahl von 2 cm Durchmesser und 24 MEV längs eines Strahlungsvektors 101, der mit dem Vektor 104 zusammenfällt, ist in 5 dargestellt.
Wenn ein Photonenstrahl einen Körper betritt, wird eine Elektron-Photon-Kaskade erzeugt. Die Dosis baut sich auf, wenn mehr und mehr Elektronen die Kaskade betreten, durch den Compton Effekt und durch die Paarerzeugung (wiederum, die Unterschiede in Ladung und Teilchenwechselwirkungen zwischen den Elektronen und Positronen sind minimal in diesem Phänomen, auf das hier Bezug genommen wird, sodass die durch Paarerzeugung erzeugten Positronen hier einfach Elektronen genannt werden). Dieser Aufbau kann einen quasi Gleichgewichtszustand erreichen, in welchem die von den Elektronen getragene Energie in einem gegebenen Volumen gleich ist der Energie, getragen von den Elektronen außerhalb des Volumens.
Wenn die Elektronen nahe dem Ort des steilsten positiven Magnetfeldgradienten 13a bei 9,5 cm in 5 sind, dann wird die wachsende Lorentzkraft aus der Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg (in diesem Falle 10) die Elektronenwege veranlassen, sich rasch in abklingenden Spiralen zu verengen und diese Elektronen tragen zu einer wachsenden relativen Dosis bei, die durch eine Spitze 31 in dem Profil der relativen Dosis angezeigt wird. Die Lorentzkraft aus der Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg veranlasst auch Elektro nen, die die Kaskade betreten, sich rasch in abklingende spiralförmige Wege zusammenzuziehen und auch zu der steigenden relativen Dosis beizutragen.
Die Dosis nimmt dann längs des Vektors 101 ab, weil lediglich Elektronen, die gerade die Elektron-Photon-Kaskade betreten, vorhanden sind, um zur Dosis beizutragen. Ein Minimum in der relativen Dosis wird durch das Tal 32 in dem Profil 30 der relativen Dosis angedeutet und tritt auf in der Nachbarschaft der steilsten negativen Magnetfeldgradientenkomponente 14. Außerdem wird längs des Strahlungsvektors 101 in dem Teil 32 die abnehmende Lorentzkraft die Elektronen aus ihren spiralförmigen Wegen freigeben und die Elektron-Photon-Kaskade baut sich erneut auf.
An einem Punkt längs eines Strahlungsvektors, beispielsweise von 101, gewählt zum Darstellen des Strahles, wird eine aus der Elektron-Photon-Kaskade in dem Strahl kommende Dosis den Punkt passieren, wobei der Strahl von all den Wegen der einfallenden Photonen gebildet wird. Die relative Dosis an einem Punkt längs eines Strahlungsvektors gewählt zum Darstellen des Strahles ist das Verhältnis der Dosis an diesem Punkt mit einem Magnetfeld relativ zu der Dosis an dem Punkt ohne ein Magnetfeld.
Das Profil 30 der relativen Dosis beispielsweise ist die Kurve, die die relative Dosis an allen Punkten längs des Strahlungsvektors in dem Körper zeigt. In dem Profil 30 der relativen Dosis wird die Dosis in einem ungefähr 10 cm innerhalb des Körpers angeordneten Zielvolumen aufgefangen, wo die Spitzen 31 der relativen Dosis etwa 45 % größer sind mit einem Magnetfeld als ohne ein Magnetfeld. In ähnlicher Form ist eine in einem ungefähr 19 cm innerhalb des Körpers angeordneten geschützten Volumen aufgefangene Dosis, wo das Tal 32 der Dosis etwa 35 % kleiner ist mit Magnetfeld als ohne ein Magnetfeld (die Mittelachse 102 des Magneten verläuft durch einen Punkt, der ungefähr 15,5 cm innerhalb des Körpers liegt).
Die Verstärkung der Dosis ist das Nettoverhältnis der höchsten Dosis in einem Zielvolumen relativ zu der niedrigsten Dosis in einem geschützten Volumen, was die Differenz zwischen der höchsten relativen Dosis, beispielsweise 31, und der niedrigsten relativen Dosis, beispielsweise 32, ist. Ein Profil der relativen Dosis weist daher die Verstärkung der Dosis und die Orte der größten relativen Dosis und der geringsten relativen Dosis auf.
Die in 5 dargestellte Verstärkung der Dosis beträgt etwa zwei. Das bedeutet, dass die in einem Zielvolumen erhaltene Dosis, das ungefähr 10 cm innerhalb des Körpers längs eines Strahlungsvektors 101 liegt, wo die Spitzen 31 der relativen Dosis liegen, etwa das Doppelte der in einem geschützten Volumen empfangenen Dosis ist, dass ungefähr 19 cm innerhalb des Körpers längs seines Strahlungsvektors 101 angeordnet ist, wo die Täler 32 der relativen Dosis 32 sind.
Wenn der Strahlungsvektor 101 mit dem Vektor 104 zusammenfällt, dann wird die Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg diejenige sein, die in 3 bei 10 dargestellt ist, die Magnetfeldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges ist diejenige, die bei 10a in 4 dargestellt ist und das Profil der relativen Dosis ist das, das bei 30 in 5 dargestellt ist. Der Abschnitt des Profils der relativen Dosis, der größer als der Einheitswert ist, kann außerhalb eines Zielkörpers in einem zweiten Körper vor dem Zielkörper angeordnet werden, so dass das geschützte Volumen auf der Oberfläche des Zielkörpers liegt. Auch der Abschnitt des Profils der relativen Dosis, der kleiner als der Einheitswert ist, kann so gewählt werden, dass er innerhalb des Zielkörpers liegt.
Wenn der Strahlungsvektor nicht mit dem Vektor 104 zusammenfällt, wie beispielsweise bei dem in 1 dargestellten Vektor 103, der relativ zu dem Vektor 104 eingezeichnet ist, aber immer noch eine Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg und eine Magnetfeldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges existiert, dann kann das Profil der relativen Dosis eine Spitze haben, die von einem Tal gefolgt wird, wie das in 4 dargestellte, es kann nur eine Spitze besitzen (beispielsweise, wenn die negative Magnefteldgradientenkomponente außerhalb des Körpers auftritt), es kann nur ein Tal besitzen (wenn zum Beispiel die Spitze in einem zweiten Körper auftritt, der vor dem liegt, vor dem der Strahl den Körper betritt), und es kann auch ein Tal gefolgt von einer Spitze haben (beispielsweise dann, wenn die Strahlungsachse parallel zur Achse 102 liegt).
Der in 2 dargestellte topische Magnet besitzt eine Dicke von 2 cm und einen Gesamtradius von 5,5 cm. Es ist ein Feld von 5 konzentrischen Spulen auf einer ebenen Oberfläche, von denen die inneren und äußeren Radien der ersten Spule 1 cm und 1,5 cm betragen, der zweiten Spule 1,5 cm und 2,5 cm betragen, der dritten Spule 2,5 cm und 3,8 cm betragen, der vierten Spulen 3,8 cm und 4,5 cm betragen und der fünften Spule 4,5 cm und 5,5 cm betragen. Das magnetische Feld und die Magnefteldgradienten dargestellt in 3 und 4 und die Verstärkung der Dosis dargestellt in 5 wurden für diesen Magneten berechnet mit Spulen, die aus Nb3Sn-Draht hergestellt wurden, der 2.000 Ampere pro Quadratmilimeter bei 2,2 Grad Kelvin ertragen kann und ein Feld von 14 Tesla ohne Verspannungen aushält. Dieser Magnet kann eine Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg von knapp über 2 Tesla erzeugen und eine Magnefteldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges von knapp unter 1 Tesla pro Zentimeter bei dem Punkt 13b in 2, der 3 cm innerhalb des Körpers 23 längs der Mittelachse 102 des Magneten liegt.
In dem Gewebe ist die Reichweite in Zentimetern eines Elektrons ungefähr die Hälfte der kinetischen Energie eines Elektrons in MEV. Daher besitzt ein 10 MEV-Elektron eine Reichweite von 5 cm und ein 20 MEV-Elektron besitzt eine Reichweite von 10 cm. Die Lorentzkraft eines Magnetfeldes senkrecht zur Geschwindigkeit eines Elektrons lenkt ein Elektron in einen zunehmenden spiralförmigen Weg mit einem Anfangsradius, der ungefähr der kinetischen Energie eines Elektrons geteilt durch das dreifache des Magnetfeldes in Tesla ist. Daher wird das 10 MEV-Elektron, dass eine Reichweite von 5 cm ohne Magnefteld hat, einen abklingenden spiralförmigen Weg mit einem Anfangsradius von ungefähr 1,67 cm in einem Feld von 2 Tesla nehmen.
Für einen Photonenstrahl mit vorgegebener Energie mit vorgegebener Querschnittsfläche des Strahles und einer vorgegebenen Strahlabweichung wird ein Profil der relativen Dosis wie bei 30 festgelegt durch einen Magnetfeldaufbau eines topischen Magneten, wie beispielsweise des topischen Magneten 11. Dieser Magnetfeldaufbau wird festgelegt durch die Form des topischen Magneten, durch die Anordnung des topischen Magneten relativ zu dem Strahlungsweg, durch die Orientierung des topischen Magneten relativ zum Strahlungsweg, durch die Formen, die Orte und die Orientierung der Magnetspulen, die den topischen Magneten aufweisen, und durch die Ströme in den Spulen.
Daher kann ein Profil einer relativen Dosis von einem Photonenstrahl gesteuert werden durch die Regelung eines Magnetfeldaufbaues relativ zu dem Strahlungsweg. Dieser Magnetfeldaufbau wird gesteuert durch die Regelung der Stellung eines topischen Magneten, die Regelung der Orientierung des topischen Magneten, durch die Regelung der Ströme in den Magnetfeldspulen, die den topischen Magneten aufweisen, und durch die Regelung der Formen, Orte, Orientierungen und Ströme der Spulen. Daher können die Anwender des Photonenstrahles ein Profil einer relativen Dosis auswählen und einen topischen Magneten für ein Magnetfeld aufbauen, um dieses Profil der relativen Dosis zu erzeugen.
Das Profil der relativen Dosis kann während der Verwendung des Strahles durch Änderungen des Magnetfeldaufbaues in alternative Profile einer relativen Dosis geändert werden. Beispielsweise kann ein zweites Profil einer relativen Dosis durch einen zweiten Magnetfeldaufbau mit einer zweiten Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg und mit einer zweiten Magnefteldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges veranlasst werden. Dies kann während der Strahlungsabgabe und zwischen den Strahlungsabgaben erfolgen, wenn die Anwendung des Strahles eine Reihe von Strahlungsabgaben aufweist. Die Re gelung des Profils der relativen Dosis durch die Steuerung des Aufbaus eines Magnetfeldes eines topischen Magneten und die Änderung des Profils der relativen Dosis während der Anwendung des Strahles stört sich nicht mit beliebigen anderen Geräten und Verfahren, die mit einem Photonenstrahl angewendet werden. Daher können die Anwender von Photonenstrahlen jetzt ein Profil einer relativen Dosis wählen und können die Veränderungen des Profils der relativen Dosis während der Anwendung des Strahles wählen, wobei beide Wahlen spezifisch auf die Erfordernisse der Strahlungsanwendung zugeschnitten werden können.
Mit anderen topischen Magneten konnten ähnliche Resultate wie bei den vorstehend dargestellten und beschriebenen für den topischen Magneten 11 erhalten werden. Die topischen Magnete können aus einzelnen Spulen und aus verschiedenen Feldern von Magnetspulen aufgebaut sein, um brauchbare Magnetfeldaufbauten zu erzeugen. Magnetspulen können in konzentrischen Feldern wie in 2 dargestellt angeordnet werden und sie können in nicht konzentrischen Feldern angeordnet werden. Die Spulen können in konzentrischen und nicht konzentrischen Feldern auf ebenen Oberflächen wie in 2 und auf nicht ebenen Oberflächen angeordnet werden. Die Spulen in diesen Feldern können räumlich voneinander getrennt sein. Felder von supraleitenden Magnetspulen wurden entworfen, die klein genug sind, so dass sie gemeinsam mit ihren Cryostaten innerhalb eines lebenden Körpers platziert werden können.
Diese Erfindung ist nicht beschränkt auf die speziellen dargestellten und beschriebenen Beispiele.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung der Verstärkung einer Dosis für eine Strahlungsanordnung mit einer Photonenstrahlquelle (21), die einen Einfall eines Photonenstrahls auf einen Körper (23) längs eines Strahlungsweges (101) bewirkt, wobei der Photonenstrahl eine Elektron-Photon-Kaskade (25) längs des Strahlungsweges in dem Körper erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Steuerung der Verstärkung der Dosis mit einer topischen Einrichtung (11) zum Erzeugen eines Magnetfeldaufbaus mit einer Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg (10) und mit einer Magnetfeldgradientenkomponente längs des Strahlungsweges (10a) versehen ist, die ein Profil der relativen Dosis verursacht, wobei das Profil der relativen Dosis in der Lage ist, durch die Steuerung des Magnetfeldaufbaus gesteuert zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes einen topischen Magneten (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in welcher die topische Einrichtung in der Lage ist, während der Verwendung des Photonenstrahls zur Erzeugung eines zweiten Profils einer relativen Dosis mittels eines zweiten Magnetfeldaufbaus mit einer zweiten Magnetfeldkomponente quer zum Strahlungsweg und einem zweiten Magnetfeldgradienten längs des Strahlungsweges aufgebaut zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, in welcher der topische Magnet ein Feld aus Magnetspulen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher das Feld aus Magnetspulen ein konzentrisches Feld auf einer ebenen Oberfläche ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher das Feld aus Magnetspulen ein konzentrisches Feld auf einer nicht-ebenen Oberfläche ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher das Feld aus Magnetspulen ein nicht-konzentrisches Feld auf einer ebenen Oberfläche ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher das Feld aus Magnetspulen ein nicht-konzentrisches Feld auf einer nicht-ebenen Oberfläche ist.