一种用于在放射治疗中使用X射线和伽马射线的聚焦装置，该装置包括具有第一端和第二端的不透放射的截锥状构件，其中该构件包括从第一端延伸到第二端的透射线的射束路径阵列，其中每个射束路径在第一端具有入口孔，在第二端具有出口孔；源射束通过入口孔进入射束路径，当源射束与射束路径的纵轴线对齐或具有相对于射束路径纵轴线的预定偏差角度时，射束路径从出口孔发出射束；每个射束路径的纵轴线相对于构件的纵轴线呈角度，以朝向一个或多个焦点汇聚。汇聚。汇聚。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁辐射聚焦装置及其应用
[0001]本专利技术涉及一种利用嵌入不透射线矩阵中的直线透射线管的聚焦电磁辐射的装置，这些透射线管相对于彼此呈角度布置，使得每束辐射在从透射管出射时汇聚到焦点。更具体地说，本公开可能涉及用于放射治疗的X射线聚焦装置或作为放射治疗的替代或辅助用于热消融的微波聚焦装置。
技术介绍
[0002]使用放射疗法治疗原发性或转移性肿瘤依赖于在细胞周期(即像有丝分裂一样复制自身或分裂成配子以减数分裂繁殖)中的细胞中DNA与那些不处于细胞周期中的细胞相比对辐射暴露的相对敏感性。在非分裂细胞中，DNA被压缩在细胞核内，一旦细胞进入细胞周期，DNA在细胞质内分散，然后复制，这都会增加单个细胞内存在的DNA量及其在单个细胞占据的体积。
[0003]转移性或原发性肿瘤细胞根据定义或多或少处于不断的自我复制状态，而正常健康组织中的细胞则不是。在健康组织内，干细胞复制并产生细胞，然后填充组织并分化成特定的细胞类型。
[0004]干细胞对辐射介导的DNA损坏的易感性是放射治疗最显著的缺点，因为对干细胞的DNA损坏可能会杀死干细胞，或者引起在该细胞系的后代中持续存在的突变，并且实际上可能会触发新的癌细胞。
[0005]放射治疗的一个显著缺点是，当用于靶向原发性或继发性转移瘤时，通常需要穿过健康组织和干细胞才能攻击肿瘤细胞。这发生在射束的源头和肿瘤之间，也发生在束穿过肿瘤后，在肿瘤和射束离开身体位置之间的健康组织中。
[0006]本专利技术试图使用几何学，以三维结构内的焦点三维位置为靶，使靶区经受高剂量的辐射，同时最小化周围组织的剂量。
[0007]在确定放射外科治疗的相对有效性时，有两种可能性需要考虑。1.治疗光子与靶细胞的DNA相互作用的概率；2.与靶细胞相互作用导致细胞死亡的概率。
[0008]每个电磁光子子类型所包含的能量都会影响治疗光子相互作用引起DNA损坏造成细胞死亡的概率，因此在这种情况下，伽马辐射更受欢迎。由于伽马射线的能量超过1MeV，而X射线的光子能量小于100keV，因此通过与伽马射线光子相互作用引起的对DNA的损坏比与X射线光子相互作用更容易导致细胞死亡。这对于治疗光射束路径内的靶细胞和干细胞都适用。
[0009]另一个可能性是，来自治疗束的光子与DNA相互作用的可能性是相同的，无论辐射子类型如何。来自伽马源的1000个光子相互作用的可能性与来自X射线源的1000个光子相互作用的可能性相等。
[0010]本专利技术旨在增加治疗束命中靶物质的概率，同时减少对健康组织的不良影响的可能性。提出使用几何过滤器来聚焦来自广泛来源的光束，使靶组织暴露于大量损坏性光子，而周围健康组织经受相对较少。
[0011]此外，通过增加与靶组织毁灭性的相互作用的概率(通过增加焦点上入射光子的数量)，提出可以使用能量更低的光子实现有效治疗，从而降低与健康组织的毁灭或损坏性相互作用的概率。
[0012]传统治疗是通过从多个方向将多个射束对准不健康的细胞来使得射束指向癌细胞或肿瘤细胞来实现的。由于多个射束不相互平行，因此通过这种方法，射束交叉的点比射束必须途中穿过的健康组织接受更高的剂量。这种方法可能存在的缺点是，由于组织中电子的康普顿散射，随着射束穿过健康组织，射束强度会迅速下降。由于需要来自多个方向的辐照才能实现不健康细胞与皮肤暴露的良好比例，因此这种技术存在问题。伽马射线的进一步问题包括约5毫米以下靶尺寸的侧向散射、越过目标以及不精确度。通过使用正交电压X射线束，射束更加清晰、锐利，且越过靶区的情况更少。
[0013]有一些设备可以聚焦X射线束。美国专利号6560312中描述了一个例子，该例子描述了使用掠射光学或其他X射线光学方法聚焦X射线的方法，其中该方法使用球面镜用于这样的掠射光学。他们的系统使用入射X射线以足够低的角度与抛光表面形成反射。可能的缺点是可能需要更多的零件和镜子来保持入射束的低角度。
[0014]过去已经开发出其他设计来克服上述缺点，然而，大多数X射线聚焦光学系统具有固定的光学参数和恒定的数值孔径。这种缺乏适应性可能会显著限制应用目标。鉴于上述缺点，对于提供这样一种设备存在长期的需求，该设备可以克服现有技术中描述的X射线聚焦设备的一个或多个缺点。
[0015]许多高能辐射的来源都来自于点源。这可能是一个X射线发生管，电子在真空中由于高电位差在电场中加速并撞击阴极(通常是钨)，从而释放大量X射线光子。然后通常将准直应用于X射线发生装置的出口点，发出的光子产生发散的光子束，然后用于穿过物体，如人体，未被结构吸收的光子穿过后到达物体另一侧的探测器或胶片。同样地，伽马射线可能由放射性元素的核产生，称为放射性核素或放射性同位素，这些射线可以被类似地包含在小的点状源中。在这种情况下，伽马光子在3D球形几何体中均匀地向所有方向发射。一旦发射出去，这些光子的方向只能通过去除不需要的光子来塑造。需要构建高密度材料来吸收不需要的光子(由于它们的能量非常高)，并让其余光子通过的难度很大。传统设备，如核医学伽马相机和放射治疗中使用的线性加速器(LINAC)的多叶片准直器，使用铅或其他高密度金属来限制所需轨迹的光子束。这些材料的制造过程并不简单，涉及到铸造熔融铅、将“褶皱切口”形状的铅箔折叠成堆叠状、或钻孔等技术，所有这些技术都有显著的局限性。
[0016]在医学成像中，铅准直器常见于核医学伽马相机和类似设备中。这些通常因制造过程限制为最小1毫米的整体尺寸。50x 40厘米的伽马相机准直器可能包含50000到80000个这样的孔。各种网格和筛网与低能量X射线一起使用，但这些主要是为了减少散射光子，以改善图像的对比度。在放射治疗中，由线性加速器产生的兆电压(MV)X射线光子通过大量(约128
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256个)“指状”铅块进行成形，这被称为多叶准直器(MLC)，它们由马达驱动快速进出束场，不断塑造束形状以符合治疗放射医师在软件中规定的处方。通过这样的设备，可以实时改变从许多角度传递到对象周围的辐射形状，以获得所需的能量沉积模式。然而，高能辐射仍然必须穿过异常处周围的正常组织，因此一定量的辐射会影响正常组织，这也被称为附带损害。个性化放疗治疗方案的设计很大程度上是在最小化正常组织辐射与向感兴趣的靶区输送最大剂量之间进行权衡。有一种长期以来的需求，需要使用一种设备，该设备可
能能够更善于使用更细的束，其在治疗过程中移动，同时仍然聚焦在目标上，这可能会显著减少非靶组织的辐照量。
[0017]其他设备如伽玛刀，其中大量(大约200个)单个放射性钴60(60Co)源聚焦于正在接受治疗的患者的单点上，以在规定的位置提供高剂量的治疗辐射。这个伽玛刀在临床上可能得到很好的评价，但它基于大量的辐射源，这并不是一个简单的方法。
[0018]在说明书中对现有技术的任何讨论都不应被视为承认该现有技术在该领域中被广泛知晓或构成公知常识。
技术实现思路
[0019]需要解决的问题
[0020]可以优选提供一种选择性地从治疗用电磁辐射束(本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在放射治疗中使用X射线和伽马射线的聚焦装置，该装置包括：具有第一端和第二端的不透射线的截锥状构件，其中该构件包括从第一端延伸到第二端的透射线的射束路径阵列，其中每个射束路径在第一端具有入口孔，在第二端具有出口孔；入口孔为源X射线或伽马射线进入射束路径的孔，其中，当源X射线或伽马射线束与射束路径的纵轴线对齐或具有预定的偏差角度时，射束路径从出口孔出射X射线或伽马射线束；其中，每个射束路径纵轴线相对于构件的纵轴线呈角度，以便朝单个焦点或多个焦点汇聚，其中单个焦点或多个焦点远离装置并延伸到第二端之外的点。2.根据权利要求书1所述的装置，其中透射线的射束路径阵列为透射线管的阵列，其中每个管限定了提供射束路径的腔，透射线管嵌入到截锥状构件中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中入口孔相对于相邻的入口孔错开。4.根据前述任一权利要求所述的装置，其中该装置的入口孔与相邻入口孔之间的距离大于出口孔与相邻出口孔之间的距离。5.根据权利要求4所述的装置，其中第一截锥件的长度比第二截锥件长，第一截锥件的入口孔与相邻入口孔之间的距离大于第二截锥件的入口孔与相邻入口孔之间的距离。6.根据权利要求5所述的装置，其中第一截锥件的长度比第二截锥件长，第一截锥件的入口孔宽度等于第二截锥件的入口孔宽度。7.根据前述任一权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：凯尔，
申请(专利权)人：戈雅牙科有限公司，
类型：发明
国别省市：
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