用于放射治疗系统的患者定位系统技术方案

一种用于放射治疗系统（１００）的患者定位系统。该定位系统包括多个外部测量装置（１２４），其获得放射治疗系统（１００）的可移动的和／或能够弯曲的、或与标称位置具有其它位置变化的组件的位置和方位测量。这些外部测量提供校正定位反馈，以更精确地注册患者，并将患者与放射束的传递轴线（１４２）对准。该定位系统监控放射治疗系统的可移动的组件的相对位置，并且在需要时规划有效移动过程。该定位系统还规划移动，以避免放射治疗系统（１００）的组件之间以及这些组件与可进入移动包络的人员之间的碰撞。该定位系统可作为放射治疗系统（１００）的整体部分来提供，也可作为升级而添加到现有的放射治疗系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本专利技术要求了于2003年8月12日提交的、名为“精确的患者对准与放射束治疗系统”的第60/494,699号美国临时申请以及于2004年6月10日提交的、名为“精确的患者对准与放射束治疗系统”的第60/579,095号美国临时申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用而合并入本专利技术中。 专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及放射治疗系统领域，尤其涉及一种患者定位和对准系统，该系统的某些实施方案包括外部测量系统和局部位置反馈。本专利技术的实施方案提高了对患者进行注册和定位的精确性。另外的实施方案对诸如机械运动公差以及不严格的刚性结构的因素所引起的未对准进行补偿。另外的实施方案提供有效路径规划以及避免碰撞，以促进有效移动并提高安全性。
技术介绍
放射治疗系统是公知的，用于为身患多种疾病的患者提供治疗。放射治疗通常用于杀死或抑止有害组织(例如癌细胞)的生长。定量的高能电磁放射和/或高能粒子被引导到有害组织中，目的在于破坏有害组织，同时在放射通过有用或健康组织传递到通向有害组织的路径时，降低对这些有用或健康组织所造成的无意损害。质子疗法作为一种对于多种疾病特别有效的治疗而出现。在质子疗法中，带正电荷的质子亚原子粒子被加速，校准为紧密聚焦的束，然后引导向患者体内的指定目标区域。质子与电磁放射或低质量的电子带电粒子相比，对于患者组织的影响表现出较少的横向分散，因而可更加精确地对准以及沿着放射束轴传递。同样地，在对患者组织的影响上，加速的质子以相对较低的能量传递穿过邻近的组织，并表现出特有的布喇格峰(Bragg peak)，其中，被加速质子的动能的很大部分堆积在患者体内的相对较窄的穿透深度内。这对于减少能量从加速的质子粒子传递到介于目标区域和质子治疗仪的输出喷嘴之间的健康组织以及传递到超出指定目标区域的“顺发射方向(downrange)”的组织来说具有显著优点。根据特定患者及其疾病的迹象，治疗的质子束可优选地从多个治疗部分中的多个方向进行传递，以得到传递到目标区域的总剂量，同时降低其间有用/健康组织受到影响。因此，诸如质子束治疗系统的放射治疗系统通常能够在多个方位上相对于质子束对患者进行定位和对准。为了在患者体内确定用于质子束的优选瞄准点，通常的过程是在最初的规划或处方阶段执行计算机化断层(CT)扫描，根据其能够确定多个数字化构建射线照片(DRR)。这些DRR通过合成表示从二维方式(从多个方向)的CT扫描中得到的患者内部生理结构的三维数据，因此可作为待被照射的组织的目标图像。指定了与将要进行治疗的组织相对应的、期望的目标等角点。目标等角点的空间位置可相对于在目标图像中表示的患者的生理结构(标记(monument))而引用。在为传递放射治疗而进行后续设置后，对患者拍摄射线照相图像(radiographic image)，例如公知的X射线图像，这一射线照相图像与关于指定目标等角点的目标图像进行比较或使它们的感光片重合(register)。将患者的位置进行调节(尽可能接近给定公差或在给定公差的范围内)，以相对于由内科医生的处方所表示的放射束将目标等角点以期望的位姿(pose)对准。由于最初的规划或处方扫描而多次选择期望的位姿。为了降低放射束相对于期望的目标等角点的未对准程度以获得期望的治疗效果，以及为了降低对其它组织的不希望的照射，应该理解，将患者相对于放射束喷嘴的安置的精确性对于实现这些目标来说非常重要。特别地，目标等角点被平移地定位，以与传递的放射束轴线一致，并且目标等角点以恰当的角位置进行定位，以将患者以旋转的方式安置为期望的位姿。特别地，由于布喇格峰的空间位置不仅取决于传递的质子束的能量，还取决于质子束穿过的组织的深度和构造，因此可以理解，患者绕即使是平移对准的目标等角点的转动，也能使位于患者身体内部的最初冲击点和目标等角点之间的组织的深度和构造发生变化，从而改变穿透深度。注册和定位的另一个困难在于，放射治疗方式通常是通过在一个时期内执行多个单独的治疗期来实现，例如，在几周时期内每天进行治疗。因此，通常在数天或数周的时期内多次迭接地确定和执行患者和目标等角点的对准，以及将患者相对于放射束的定位为期望的位姿。精确将患者相对于放射治疗设备定位具有几个难点。如前所述，通过得到患者在放射治疗传递位置处的当前治疗期的射线照相图像、以及将这一得到的图像与之前得到的用于表示该患者的特定治疗处方的DRR或目标图像进行比较来执行患者注册。由于患者已经离开或再定位至放射治疗设备内，因此，从治疗期到治疗期，患者的精确位置和位姿将不会精确地迭接为与在目标图像产生时的精确位置和位姿(例如，原始CT扫描产生DRR的方向)一致。因此，每个治疗期/分段通常需要将在随后得到的射线照相图像与适当对应的DRR精确匹配，以有助于确定校正的平移和/或旋转矢量，从而将患者定位为期望的位置和位姿。除了由这种操作引起的测量和计算困难之外，还存在对执行速度以及精确性的要求。特别地，由于用于制造的材料和装备以及需要具有相对较高程度培训的人员来进行设备操作和维护，使得放射治疗设备称为一种制造和维护都很昂贵的医疗器械。此外，越来越多的发现，诸如质子治疗的放射治疗对于多种患者疾病来说是一种有效的治疗，因此，理想的情况是增加患者的通过量，以扩展这一有益的治疗对于更多需要这种治疗的患者的有效性，以及降低患者或保险公司为这种治疗所支付终端费用(end cost)，并提高治疗供应提供者的赢利。一旦患者被适当定位，由于实际的放射剂量的传递是一个相对快速的过程，因此，从治疗设备的患者入口和出口的附加等待、成像以及患者定位和注册会有损于整个患者通过量，并从而有损于该系统的有效性、费用以及赢利性。对于相对于放射束喷嘴而将患者和相应的目标等角点精确定位为期望的位置和位姿的另一个难点在于，放射治疗系统的不同组件的精确位置和相对角度具有多样性以及附加的不确定性。例如，放射束喷嘴可装配至相对刚性的台架(gantry)结构，以使得放射束喷嘴能够绕台架中心旋转，从而有助于相对于患者从多个角度产生放射束，而不需要对患者自身进行不舒适或不方便的定位。但是，由于台架结构相对较大(大约为几米)、较重、并且由非严格的刚性材料制成，因此，随着喷嘴绕台架的旋转，不可避免地会产生某种程度的结构弯曲/变形以及不可迭接(non-repeatable)的机械公差。另外，喷嘴可构造为伸长地分布的物质(也是非刚性的)，从而在例如喷嘴从悬吊的垂直位置移动到水平的侧向产生放射束的位置时，喷嘴的末端喷射端在某种程度上会弯曲。而且由于与台架螺旋接合的塞子(cork)而使得精确地识别准确的喷嘴位置变得复杂化。类似地，患者可被安置在支撑容器(pod)或支撑台上，支撑容器或支撑台可连接至患者定位装置，上述这些装置某种程度上在重力负荷下都是机械弯曲的，并且在患者可能的整个姿势范围内不必一致的移动接合处具有机械公差。虽然可估计和测量这些变化之中的某些变化，但是由于它们通常是可变且不可迭接的，因此，在多个治疗期中将患者一致地迭接定位为其位置和位姿都达到非常精确的界限(例如，在推测的基础上达到毫米或更小的精确性)仍然是重大的挑战。因此，解决台架和患者台误对准的公知方法是，在治疗之前对患者进行再注册。这是不希望的，因为患者暴露于用于成像的附加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射治疗传递系统，包括：　　　　台架；　　　　患者固定装置，配置为能够将患者相对于所述患者固定装置固定；　　　　患者定位装置，与所述患者固定装置互连，以将所述患者固定装置沿着所述台架内部的平移轴线和旋转轴线定位；　　　　放射治疗喷嘴，与所述台架互连，并选择性地沿着放射束轴线传递放射治疗；　　　　多个外部测量装置，至少获得所述患者固定装置和所述喷嘴的位置测量；以及　　　　控制器，至少接收对所述患者固定装置和所述喷嘴进行的所述位置测量，并为所述患者定位装置提供控制信号，以将所述患者相对于所述放射束轴线以期望方位定位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼克里格尼，丹安德森，大卫莱西那，丹米勒，迈克尔莫耶斯，程齐烨，迈克鲍曼，史蒂文麦卡拉斯特，杰里斯拉特，
申请(专利权)人：洛马林达大学医学中心，
类型：发明
国别省市：US[美国]