專利名稱：放射治療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射治療儀，尤其涉及對用于此的多葉式準(zhǔn)直儀的控制。
背景技術(shù)：
放射治療儀涉及產(chǎn)生電離輻射束，通常是X-射線或電子束或其它亞原子粒子束。 該電離輻射束對準(zhǔn)患者的癌變區(qū)域，并且對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生有害影響，從而減輕患者的癥狀。 一般，最好對輻射光束劃定范圍，從而劑量在腫瘤細(xì)胞中最大而在患者的健康細(xì)胞中最小， 這改善了治療效率并且減少患者所遭受的副作用。已經(jīng)發(fā)展了這樣做的各種的方法。在劃定輻射劑量范圍時(shí)的一個(gè)重要的部件是所謂的“多葉式準(zhǔn)直儀”(MLC)。這種 準(zhǔn)直儀由大量邊對邊排列在陣列中的細(xì)長的薄葉片組成。每個(gè)葉片可縱向移動(dòng)，從而葉片 的端部可伸到輻射場中或從輻射場中撤回。因而，可以對葉片端部的陣列進(jìn)行定位以便定 義準(zhǔn)直儀的可變邊緣?？梢猿坊厮腥~片以覆蓋輻射場，或者可以伸出所有葉片以便隔離 輻射場?？商鎿Q地，在可操作范圍內(nèi)，可以撤 回某些葉片并伸出某些葉片來定義所需要的任 何形狀。多葉式準(zhǔn)直儀通常由兩組這樣的陣列組成，每組陣列從準(zhǔn)直儀的相對側(cè)向輻射場 突出。此外，現(xiàn)在通常將放射治療儀與診斷X-射線源和2維平板檢測儀進(jìn)行整合，這樣 組合在一起能夠在治療患者期間或者在這樣的治療前就執(zhí)行在線CT掃描。從前，執(zhí)行研究 程序以便確定腫瘤位置，然后準(zhǔn)備治療計(jì)劃以便設(shè)計(jì)劑量分布，使得對腫瘤細(xì)胞施加期望 的劑量而對周圍的患者細(xì)胞施加最小劑量。治療期間的在線CT掃描允許在治療期間修正 治療計(jì)劃，因此已經(jīng)從原理上提議應(yīng)將CT掃描的結(jié)果反饋到設(shè)置MLC葉片位置的控制單 元，從而輻射束的范圍被劃定到腫瘤的當(dāng)前實(shí)際位置，而不是在執(zhí)行診斷程序時(shí)的先前位 置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于一種認(rèn)識，即通過這種方法來控制MLC是不夠的。尤其是，雖然這樣的 環(huán)節(jié)在理論上運(yùn)行得很好并且在實(shí)際中對于相對于葉片在縱向上(例如在葉片運(yùn)動(dòng)方向 上)的腫瘤移動(dòng)也運(yùn)行得很好，但對于在相對于葉片的側(cè)向上——例如垂直于葉片運(yùn)動(dòng)方 向——的適應(yīng)性移動(dòng)卻存在困難。因此，本發(fā)明提供一種放射治療儀，包括適于發(fā)射治療輻射束的源、用于劃定輻射 束范圍的準(zhǔn)直儀，該準(zhǔn)直儀包括多個(gè)相互并排排列并能夠縱向移動(dòng)的葉片，從而葉片的端 部定義該準(zhǔn)直儀的可變的邊緣，所述葉片安裝在可以相對于葉片側(cè)向移動(dòng)的支承件上。這樣，垂直于葉片移動(dòng)方向的腫瘤移動(dòng)可以通過簡單地移動(dòng)準(zhǔn)直儀的主體來適應(yīng) 以便適應(yīng)于此。通常，在治療期間的腫瘤的移動(dòng)僅僅是位移而非腫瘤的增大或減小，因此與 設(shè)法使準(zhǔn)直儀葉片進(jìn)行合適的移動(dòng)相比，以這種方式跟蹤腫瘤可能是適應(yīng)側(cè)向移動(dòng)的更為 有效的方式。特別是，在腫瘤的側(cè)向邊緣處很有可能的是，緊鄰的準(zhǔn)直儀葉片將完全伸出或 完全縮回以便隔離該點(diǎn)處的輻射場。因而，如果腫瘤移動(dòng)到一新葉片對的陰影中，則該葉片對將需要突然地撤回或伸出到合適的位置。同樣地，在腫瘤另一側(cè)向邊緣處的對應(yīng)葉片對 由于腫瘤不再在其陰影中而將不得不完全關(guān)閉。這種移動(dòng)必須非常迅速，很有可能超出葉片移動(dòng)的最大可能速度。這種速度受限 于工程考慮，尤其是受限于在有限空間中移動(dòng)非常薄非常重的葉片的可行性。在腫瘤的擺 動(dòng)移動(dòng)的情況下，移動(dòng)葉片所需的時(shí)間可能大于擺動(dòng)周期。優(yōu)選地，該儀器還包括控制裝置，該控制裝置適于接收關(guān)于目標(biāo)體積的位置的信 息，并且基于該信息控制葉片的縱向位置和支承件的側(cè)向位置。另外優(yōu)選地，在支承件沿路徑移動(dòng)時(shí)，該支承件相對側(cè)向移動(dòng)被迫傾斜。一般 地，位于多葉式準(zhǔn)直儀內(nèi)的葉片不是絕對平行的而是各自定向?yàn)槭沟眠@些葉片匯聚一一 匯聚點(diǎn)可以在輻射源上，以便使由葉片或(優(yōu)選地)相對于該源的偏移所引起的半影 (penumbra)最小化，從而使葉片之間的泄漏最小化。因而，弧形路徑最好是線狀的，其中盡 管支承件側(cè)向移動(dòng)該傾斜也允許葉片的幾何形狀基本上得到保持。這例如可以通過可在合適的導(dǎo)軌上移動(dòng)的軸承或者通過在多個(gè)非等長的搖臂上 安裝支承件來實(shí)現(xiàn)。這種搖臂的長度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整以提供合適的移動(dòng)。


現(xiàn)在參照附圖通過舉例方式對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述；其中圖1示出公知的多葉式準(zhǔn)直儀；圖2示出在這樣的多葉式準(zhǔn)直儀中目標(biāo)體積的縱向移動(dòng)的效果；圖3示出在這樣的多葉式準(zhǔn)直儀中側(cè)向移動(dòng)的效果；圖4示出沿輻射束軸所觀察的根據(jù)本發(fā)明的多葉式準(zhǔn)直儀；圖5示出沿輻射束軸所局部觀察的圖4的多葉式準(zhǔn)直儀；圖6示出用于控制多葉式準(zhǔn)直儀移動(dòng)的第一可能性；以及圖7和8示出用于控制多葉式準(zhǔn)直儀的移動(dòng)的第二可能性。
具體實(shí)施例方式參照圖1，公知形式的多葉式準(zhǔn)直儀10被用于劃定意旨治療腫瘤12的輻射束的 范圍。沿著圖1中輻射束的軸觀察，該多葉式準(zhǔn)直儀10由多個(gè)葉片13組成，這些葉片13 一般在輻射束的方向上是縱深的，在橫斷輻射束的縱向上是伸長的，并且在垂直于輻射束 的側(cè)向上是窄的。這些葉片彼此并排地排列在陣列中，其中這些葉片的側(cè)面緊鄰并且平行。 這些葉片安裝在支承件中(圖1中沒有示出)，該支承件允許各個(gè)葉片伸出或縮回以便定 義大體上與沿著輻射束軸所觀察的腫瘤12的外部相匹配的形狀14。某些葉片——例如葉 片16全伸到場的中間，而鄰近葉片18a，20a，22a，24a和26a部分縮回以便暴露腫瘤12以 進(jìn)行輻射。對于該場相對側(cè)的葉片18b，20b，22b，24b和26b存在相應(yīng)的情況。對放射治療儀的當(dāng)代推進(jìn)包括提供將治療處置源與診斷源和用于診斷源的平板 成像器相組合的儀器。通常，治療源被安裝為使得可以圍繞患者旋轉(zhuǎn)360°或以上，以允許 從多個(gè)方向輻射腫瘤，由此減少對周圍正常組織的劑量。典型地，診斷源和平板成像器被安 裝在同一可旋轉(zhuǎn)的支承件上并且通常與治療源間隔90°或約90°，從而診斷源和平板成 像器與治療源一起圍繞患者旋轉(zhuǎn)并且允許準(zhǔn)備三維計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描。
該掃描和/或該基礎(chǔ)圖像可以揭示腫瘤當(dāng)前位置的改變，并且已經(jīng)提出應(yīng)對MLC 進(jìn)行調(diào)整以便考慮到這些改變。圖2示出這樣做的過程。假設(shè)腫瘤12在平行于葉片縱向 的方向上移動(dòng)一小段距離28。因此，這要求已經(jīng)部分縮回的葉片18a，20a，22a，24a和26a 每個(gè)再縮回進(jìn)一步的量，如圖2中陰影區(qū)域30所示出的那樣。類似地，該場另一側(cè)的對應(yīng) 葉片18b，20b，22b，24b和26b需要伸出也在圖2中以陰影示出的相應(yīng)的伸出量32。因此，當(dāng)平行于或基本平行于葉片的縱向移動(dòng)時(shí)，對MLC葉片的這種調(diào)整是有用 的和直接的。圖3示出，如果方向性移動(dòng)34沿著垂直于葉片的縱向的方向、即沿著相對于 葉片的側(cè)向，則出現(xiàn)困難。這意味著，先前部分縮回的葉片對26a，26a現(xiàn)在不再覆蓋腫瘤12 的任何部分，并且必須完全地伸出，以便隔離在該區(qū)域中的輻射場。相應(yīng)地，相關(guān)的移動(dòng)36 是大幅度的。類似地，在輻射場的另一側(cè)，一個(gè)或多個(gè)新葉片對38a，38b必須從完全伸出的 位置移動(dòng)到大部分縮回的位置，這覆蓋顯著的距離40，如圖3中以陰影線所示。 這些移動(dòng)——即額外的伸出36和大幅度的縮回40——不是對葉片位置的小的調(diào) 整，而是顯著地穿越一大部分MLC場。一般地，MLC的葉片只能以預(yù)定的最大速度移動(dòng)，這 是由于在限定區(qū)域內(nèi)將長的、薄的并且重的物體以高精度移動(dòng)而不引起任何如彎折之類的 機(jī)械損壞所涉及的工程約束。相應(yīng)地，適應(yīng)腫瘤12的側(cè)向移動(dòng)所需的顯著的葉片移動(dòng)36， 40很有可能相對于腫瘤12的移動(dòng)速度花費(fèi)大量時(shí)間。如果這種移動(dòng)是周期性的，例如由呼 吸引起，則很有可能的是，腫瘤12的移動(dòng)和葉片的調(diào)整可能變得不協(xié)調(diào)。無論如何，都會(huì)有 顯著的并且不希望的延遲。圖4示出本發(fā)明的實(shí)施例，其中MLC 10的葉片安裝在支承件42上，該支承件42 包括必要的位置調(diào)整電機(jī)(等等)。該支承件42安裝在支承件44上，該支承件44安裝在 作為放射治療儀整體的一部分的固定框架46上。在支承件44和固定框架46之間提供有 小的調(diào)整機(jī)構(gòu)48，以允許MLC默認(rèn)位置的工廠調(diào)整。一組軸承50位于MLC支撐框42和支承件44之間，該組軸承50允許支撐框42相 對于支承件44在相對于MLC 10的葉片的橫向方向上移動(dòng)。因而，如圖2中所示的腫瘤12 相對于葉片的縱向移動(dòng)可通過調(diào)整葉片位置而得到適應(yīng)。如圖3中所示的腫瘤12相對于 MLC 10的葉片的橫向或側(cè)向的移動(dòng)可以通過整個(gè)支撐框42(包括葉片組)的側(cè)向移動(dòng)來 適應(yīng)。相應(yīng)地，葉片隨著腫瘤12向側(cè)面移動(dòng)，并且不再需要圖3中所示的過多的葉片移動(dòng) 36,40ο圖5從一側(cè)示出MLC 10，在該平面內(nèi)包括光束方向52?？梢钥闯觯琈LClO的葉片 以匯聚的方式排列，聚焦在位于源54 —側(cè)的位置55處——所述源54即為輻射束軸52上 的可認(rèn)為從中發(fā)出輻射的點(diǎn)54。這是有用的，以便最小化從葉片之間的間隙穿過的輻射泄 漏。可替代的方式是給葉片提供網(wǎng)狀階梯側(cè)面或連鎖的“企口接合(tongue and groove)“ 設(shè)計(jì)。因此，圖6以示意形式示出軸承50的優(yōu)選形式。為了(基本上)保持葉片相對于源 54的方位(未在圖6中示出)，該支撐框42相對于支承件44在以源54為中心的弧線上移 動(dòng)。相應(yīng)地，在支承件移動(dòng)時(shí)，該支承件將傾斜一定的角度。在該例中，軸承組56由一對弧形導(dǎo)軌58a，58b組成，在該對弧形導(dǎo)軌上安裝有相 應(yīng)的一對合適的滾動(dòng)軸承60a，60b，該對滾動(dòng)軸承60a，60b能夠沿著弧形導(dǎo)軌58a，58b移 動(dòng)。導(dǎo)軌58a，58b附接到周圍的支承件44上，并且支撐框42安裝在滾動(dòng)軸承60a，60b上。 如果需要，這種安裝設(shè)置可以反過來。每個(gè)導(dǎo)軌58a，58b所采用的弧形是以輻射束源54為中心的圓環(huán)。因而，當(dāng)軸承組56使MLC 10平移時(shí)，各個(gè)葉片仍然聚焦在輻射束源54上。圖7和8示出用于軸承50的可替代的設(shè)置。固定構(gòu)件44’附接到支承件44，并通 過一對非等長搖臂63，65與附接到支撐框42的浮動(dòng)構(gòu)件42’連接。每個(gè)搖臂63，65以連 接到固定構(gòu)件44’的一端64，66為中心以及以連接到浮動(dòng)構(gòu)件42’的另一端68，70為中心 旋轉(zhuǎn)。如圖7中所示，支點(diǎn)64和66之間的間距與在搖臂63，65另一端的支點(diǎn)68和70之 間的間距不同。這樣，基礎(chǔ)幾何學(xué)原理指出浮動(dòng)構(gòu)件42’將相對于固定構(gòu)件44’沿著所規(guī) 定的路徑移動(dòng)；可以調(diào)整固定點(diǎn)64，66，68和70以及搖臂63，65的長度以根據(jù)需要來控制 該路徑。圖8示出在小的旋轉(zhuǎn)之后的物體位置，這示出了浮動(dòng)構(gòu)件42’的角度隨著該浮動(dòng) 構(gòu)件42’向一側(cè)移動(dòng)而稍稍改變。 當(dāng)然可以理解在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以對上述實(shí)施例作出各種改動(dòng)。
權(quán)利要求
放射治療儀，包括適于發(fā)射治療輻射束的源、用于劃定輻射束范圍的準(zhǔn)直儀，該準(zhǔn)直儀包括多個(gè)相互并排排列并能夠縱向移動(dòng)的葉片，從而所述葉片的端部定義該準(zhǔn)直儀的可變的邊緣，所述葉片安裝在能夠相對于所述葉片縱向移動(dòng)的支承件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射治療儀，包括控制裝置，該控制裝置適于接收關(guān)于目標(biāo) 體積位置的信息并且基于該信息控制所述葉片的縱向位置和支承件的側(cè)向位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射治療儀，其中所述支承件在其移動(dòng)時(shí)被迫相對于側(cè) 向移動(dòng)傾斜。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射治療儀，其中所述支承件能夠沿直線路徑側(cè)向 地移動(dòng)。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射治療儀，其中在多葉式準(zhǔn)直儀內(nèi)的所述葉片是 不平行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放射治療儀，其中每個(gè)葉片對準(zhǔn)為使得這些葉片匯聚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放射治療儀，其中所述葉片匯聚在偏離所述源的點(diǎn)上。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射治療儀，其中所述支承件通過被安裝在能夠在 導(dǎo)軌上移動(dòng)的軸承上而受到約束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的放射治療儀，其中所述支承件通過被安裝在多 個(gè)非等長的搖臂上而受到約束。
10.基本上如這里參照附圖所描述的和/或如在附圖中所圖示的放射治療儀。
全文摘要
響應(yīng)于(例如)在治療期間對患者的在線CT掃描而進(jìn)行的實(shí)時(shí)輻射束形狀調(diào)整由一種放射治療儀輔助，該放射治療儀包括適于發(fā)射治療輻射束的源、用于劃定輻射束范圍的準(zhǔn)直儀，該準(zhǔn)直儀包括多個(gè)互相并排排列并能夠縱向移動(dòng)的葉片，從而葉片的端部定義準(zhǔn)直儀的可變的邊緣，其中葉片安裝在可相對于葉片側(cè)向移動(dòng)的支承件上。這樣，垂直于葉片移動(dòng)方向的腫瘤移動(dòng)通過簡單地移動(dòng)準(zhǔn)直儀的主體來適應(yīng)以便適應(yīng)于此。優(yōu)選地，該儀器還包括控制裝置，該控制裝置適于接收關(guān)于目標(biāo)體積位置的信息并基于該信息控制葉片的縱向位置和支承件的側(cè)向位置。此外優(yōu)選地，支承件在其沿著路徑側(cè)向移動(dòng)時(shí)傾斜。這例如可以通過可在合適的導(dǎo)軌上移動(dòng)的軸承或者通過在多個(gè)非等長的搖臂上安裝支承件來實(shí)現(xiàn)。這種搖臂的長度可根據(jù)需要來調(diào)整。
文檔編號A61N5/10GK101842133SQ200780101372
公開日2010年9月22日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者D·布爾恩, K·布朗, R·斯特里默 申請人:伊利克塔股份有限公司